在5G技術的助推下,射頻前端模塊也在進行著新一輪的技術革新。
隨著射頻前端模塊技術的逐步成熟,當前集成多模多頻的PA、RF開關及濾波器的模組化程度相對較高的PAMiD(集成雙工器的功放模塊)在5G時代的需求不斷增長,但研發實力和供應鏈整合能力的差異,對國內射頻前端廠商而言,仍是掣肘。在持續的技術演進過程中,國內射頻前端廠商仍有待加速突圍之路。
模塊化的演進
眾所周知,射頻前端作為所有通信設備的核心,包括射頻功放、濾波器(雙工器)、射頻開關、射頻低噪放、天線調諧、包絡跟蹤等,決定了通信質量、信號功率、信號帶寬、網絡連接速度等。
縱觀智能手機中射頻前端的發展歷程,其集成度和價值量也成倍增加。據國金證券數據顯示,從2G時代到5G的sub-6GHz,價值量從0.7美金增至32美金。同時,從2G時代PA,到3G時代的PA、濾波器及開關,再到4G時代頻段的大幅增加,濾波器、開關、Tx/Rx濾波器(BAW)等大幅增加,直至5G時代的頻段、濾波器、開關、Tx/Rx濾波器(BAW)等在4G基礎上成倍增加。
準確說,從設計和性價比角度而言,在5G來臨前,射頻前端以分立和模塊這兩種方式存在于市場中。4G時代,出于空間和成本等考量,僅高端手機會采用射頻前端模塊。
而在5G時代,隨著5G通信技術的發展,多樣化功能、功耗增加,頻段增加,助推著射頻前端朝著集成化和模塊化持續升級,其市場價值也持續增長。
與此同時,根據Yole的預測,全球射頻前端市場,將由2017年的151億美元,增加到2023年的352億美元,年復合增長率達到14%,射頻前端的器件數量和價值量將成倍增長。
國內射頻芯片廠商開元通信稱:“在國際巨頭寡占的射頻前段市場,模組化產品才是國際競爭的主賽道,而在國內射頻前端市場,分立器件仍是當前本土競爭的主賽道,本土公司缺乏先進濾波器技術及產品,模組化能力普遍不強?!?/p>
“在射頻前端模塊領域,中低端的同質化和高端的工藝、技術瓶頸并存,這也是當下國內手機射頻前端廠商的困境,特別是濾波器的技術短板,成為高度集成的大阻礙。”業內人士分析。
雖然阻礙重重,但在技術發展和市場需求的雙重作用下,5G時代的射頻前端模塊化的重要性不言而喻,PAMiD正成為5G手機射頻前端模塊設計的下一個風向標。
下一個方向在哪?
模塊化是射頻前端目前以及今后的一個重要發展趨勢。“隨著5G網絡的建設以及5G終端的積極推廣,不論是從移動終端的天線數還是支持的頻段數量來看,都較以往有了大幅增加;使用分立器件一方面增加了集成商的設計難度和產品的一致性,另一方面在手機PCB空間上已經很難以分立器件方式集成所有的射頻前端器件,因此,模塊化是射頻前端發展的必然趨勢。”業內人士分析。
相對國際巨頭在射頻前端模塊化的成就,國內廠商還處于探索階段。除了積極嘗試導入國內廠商的高集成度射頻前端方案,以降低產品成本或應對未來供應鏈環節的不確定性??傮w而言,高度集成之后,對性能、兼容性等問題的綜合考量,成為PAMiD持續整合的重要趨勢。
“5G智能手機需要兼容2G/3G/4G,射頻前端占用面積較大,為了節省空間,中低頻段5G射頻前端主要以PAMID/L-PAMID(PA+濾波器+Switch+LNA)形式存在?!鄙鲜鰳I內人士補充道。
無獨有偶,不久前射頻前端巨頭之一的Qorvo也提出,下一步將低噪聲放大器(LNA)集成到PAMiD中,是推動射頻前端模塊繼續發展的重要動力之一。
在5G商業化的落地之中,智能手機的天線和射頻同路數量將顯著增加多,對射頻低噪聲放大器的數量需求也會迅速增加,在手機PCB板空間有限的情況下,如何實現高度集成的模塊化功能,成為新的思考。
誠然,作為全球前四大射頻前端廠商之一,Qorvo在高集成度射頻前端模組設計能力的基礎上,提出了自屏蔽技術。
但縱觀全球射頻前端產業鏈,在射頻器件和模塊領域,國內廠商的差距猶存,國內大部分公司的產品集中于中低端的分立器件,而5G射頻前端中的高性能濾波器、高集成度射頻前端模組等產品,更需要國外廠商提供。
對此,業內人士坦言:“國內市場PAMiD的爆發,要等國內濾波器技術趕上日本和美國的水平才能實現,預計還需要兩三年左右?!?/p>
與此同時,在模塊化的進程中,仍有諸多難點需要克服。“主要的難點集中于產品研發:一方面需要提高PA、Switch、Filter、LNA等各類射頻產品的性能,爭取能夠達到國外同類產品水平;二是國內廠家尤其是功放設計廠家,基本都是Fabless設計企業,而國外Qorvo,Skyworks在PA方面都是IDM,可以有更多的工藝手段來提高產品性能,這方面是國內PA企業需要加強的;再者,集成度比較高的如PAMiD、LPAMiD等產品,集成了各種分立器件以及無源器件,而目前國內在高品質濾波器這塊跟國外差距還比較大,這對模塊化的射頻前端性能影響很大,加強國內企業在SAW、BAW方面的技術水平是一個亟待解決的問題?!睒I內人士剖析。
總體而言,在移動通信技術的發展進程中,為了滿足更多頻段、更高寬帶等需求,高度集成的模塊化產品是射頻前端發展的必然趨勢,毫米波通信的到來也在不久之后。除此此外,Qorvo提出的自屏蔽封裝技術,可以降低采用機械屏蔽罩帶來的不必要耦合影響,也是未來射頻前端模塊化發展的一大方向。
責任編輯:tzh
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