5G手机射频前端市场机会激增 技术路线如何选择

5G时代的日益临近，让终端厂商也踏着节奏纷纷推出5G手机。5G让智能手机面临空前复杂的技术难点，包括手机射频前端架构、设计、制造、封测和原材料等都需要进行优化和改进。

2019年开启5G商用元年

5G（第五代移动电话行动通信标准）的愿景与需求，是为了应对未来爆炸性的移动数据流量增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景，同时与各行业深度融合，满足垂直行业终端互联的多样化需求，实现真正的“万物互联”，构建社会经济数字化转型的基石。

5G将渗透到各种场景（云AR/VR、车联网、智能制造、智慧能源、无线医疗、无线家庭娱乐、联网无人机、社交网络、个人AI辅助、智慧城市、全息投影），丰富的商业回报令业界对5G赋予了前所未有的期盼。2018年，众多国家宣告2019年将成为5G试商用的时间点。2019 CES上，英特尔发布5G SoC处理器Snow Ridge、三星和摩托罗拉展示首款5G手机、高通宣布30余款5G终端设备将于2019面世；2019年，1月16日，广东联通联合中兴通讯在深圳5G规模测试外场，接通了全球第一个基于3GPP最新协议版本的5G手机外场通话；2019年6月6日，工信部宣布正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。这也意味着我国正式进入5G元年。虽然对于许多人来说，如今的5G移动设备，价格十分昂贵，但按照之前3G、4G的发展规律来看，5G代替4G也已经是不远的事情了。这也意味着在这之后，智能手机将逐渐代替电脑，成为人们日常生活中最不可或缺的电子设备。

射频前端采用“集成模组”还是“分立器件”？

在移动通信中，随着用户数量和技术种类的激增，无线电频谱成为稀缺资源。智能手机面临着空前复杂的要求，例如：支持区域和全球漫游的多频带；支持多种蜂窝模式，包括2G/3G/4G/5G、WiFi、蓝牙、近场通信（NFC）、全球定位系统（GPS）；利用多输入多输出（MIMO）改善通信质量，提高数据速率和扩大有效范围；利用智能天线技术（如波束成形或分集）来增强单个数据信号的性能；载波聚合（CA）支持更宽的带宽，提升带宽体验。由于射频前端是手机射频收发器和天线之间的功能区域，主要由功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）、开关、双工器、滤波器和其他被动器件组成。因此，5G的这些要求（频带从低频到高频）给手机射频前端架构、设计、制造、封测和原材料都带来了巨大的挑战。

在射频前端和连接架构方面，全球主要智能手机厂商通过采用“集成模组”或“分立器件”的方式各树旗帜。国外手机厂商如三星（Samsung）、苹果（Apple）、索尼（Sony）、乐金（LG）等都趋向采用复杂的集成模组；而中国手机厂商如华为（Huawei）、小米（Xiaomi）、欧珀（OPPO）和维沃（vivo）等却采用了更多的分立器件，因为这能够使他们尽可能降低射频物料清单（BOM）成本，以便在竞争激烈的手机市场上也能获得销售价格优势。

对比华为P20 Pro和三星S10，我们可以看出两家企业的手机射频前端战略。华为P20 Pro的射频电路板由45颗分立元件和4个集成模组（含25颗元件）组成，而三星S10则由17颗分立元件和8个集成模块（含71颗元件）组成。因此，最终三星S10的射频BOM是华为P20 Pro的两倍，但是这两款手机下行速度性能并无明显差异。此外，这两款手机都支持30多个频段，并使用如载波聚合（CA）和4×4 MIMO等类似技术。

5G赋能智能手机的同时，无疑让射频前端变得更加复杂。实际上，5G在智能手机中的普及率不仅取决于网络是否可用、应用案例是否成功，还取决于消费者的经济承受能力。随着射频前端的价格压力增加，如何以较低的成本实现5G功能成为行业关心的话题。因此，分立元件仍将会保持一定的市场份额，法国市场调研机构Yole预测，2018~2025年，分立元件的市场规模占比将保持在30%的水平。

5G促进射频前端市场增长

2018~2019年，消费者对智能手机的需求减弱导致市场有所下滑。在像头等新技术的应用进程。在LTE时代，射频前端市场的增长来自于载波聚合和多输入多输出（MIMO）技术。5G需要增加频段，实现双重连接，下行链路过渡到4 ×4 MIMO，上行链路发展到2×2 MIMO，这将促进射频前端市场增长。因此，2018年射频前端市场规模为150亿美元，预计2025年将达到258亿美元，2018~2025年的年复合增长率为8%。其中，分立器件的年复合增长率略高于集成模组的复合年增长率。在分立器件方面，天线调谐器的市场增长速度最快——复合年增长率高达13%，这是因为更高的频段和4 ×4 MIMO对天线及天线调谐器数量的需求越来越多。

因为5G（3.5GHz及以上）对4 ×4 MIMO的强制性要求，所以低噪声放大器（LNA）的市场增长受到积极影响，无论是分立器件还是集成模组。而关于5G毫米波，封装天线（AiP）模组将在2019年产生营收，美国是其首个目标市场。Yole预测，2025年AiP市场规模将达到13亿美元。

为了实现LNA与开关的集成，射频前端产业选择的晶圆衬底材料正转向12英寸射频SOI，从而限制了锗硅的增长机会。在滤波器方面，传统的声表面（SAW）滤波器技术将保持稳定，而薄膜声表面滤波器、体声波（BAW）滤波器、薄膜体声波（FBAR）滤波器、集成无源器件（IPD）和多层单元（MLC）技术将获得增长机会。

美日主导射频前端领域

智能手机射频前端领域的主要领导厂商均来自美国和日本，包括博通（Broadcom）、思佳讯（Skyworks）、Qorvo、高通（Qualcomm）和村田（Murata），合计占据了81%的市场份额。目前，村田的市场份额领先于思佳讯和博通；高通在LNA领域已经足够强大，通过整合TDK EPCOS的滤波器业务，大有赶超Qorvo之势。其他射频前端厂商，例如英飞凌（Infineon）、索尼（Sony）、太阳诱电（Taiyo Yuden）、恩智浦（NXP）和威盛（Wisol），也占有一席之地。这些第二梯队公司具备LNA、开关、调谐器和滤波器的制造能力，成为智能手机厂商的其他供应商选项。

整体来看，中国射频前端厂商处于弱势地位，技术实力、量产规模等各方面均落后于国外厂商。由于全球智能手机市场采用的中高端滤波器目前已被前五大美日厂商瓜分，加之国内滤波器产业起步较晚，因此中高端滤波器的技术突破正成为射频前端国产化的最大挑战。

最后值得注意的是，美日滤波器厂商较早地进行了全面的专利布局，主要包括中国、美国、日本及欧洲地区。村田和太阳诱电等日本厂商在SAW专利申请方面处于领导地位，而Qorvo、高通和博通等美国厂商则在BAW专利领域处于领导地位。这对中国滤波器厂商带来更大的困难和挑战，稍有不慎，将会受到国际巨头的专利诉讼。