什么是射频前端？
射频前端(RFFE)，是移动通信系统的核心组件，紧张起到收发射频旗子暗记的浸染，它包括功率放大器(PA)、双工器(Duplexer和Diplexer)、射频开关(Switch)、滤波器(Filter)、低噪放大器(LNA)等五个组成部分。
五大器件紧张功能：
1、功率放大器用于实现发射通道的射频旗子暗记放大；
2、双工器用于对发射和吸收旗子暗记的隔离；
3、射频开关用于实现射频旗子暗记吸收与发射的切换、不同频段间的切换；
4、滤波器用于保留特定频段内的旗子暗记，而将特定频段外的旗子暗记滤除；
5、低噪声放大器用于实现吸收通道的射频旗子暗记放大。
除了上面五大器件，实在还有一个RF天线：处于全体手机通信系统的最外端，是手机实现与外界通信的窗口，其浸染是吸收电磁波或将电磁波发射出去。
射频前端市场前景可不雅观。据Yole数据显示，2017年手机射频前端市场规模为150亿美元，估量2023年达到352亿美元，是2017年的2倍多。
环球射频前端竞争格局剖析
从5大器件的营收占最近看，滤波器约占射频器件营收的50%，射频PA约占30%，射频开关和LNA约占10%，其他约占10%。可见，滤波器和PA是射频器件的重中之重。对付通信设备而言，没有PA，旗子暗记覆盖会成问题，而没有滤波器意味着设备损失抗滋扰能力。
(1)滤波器&双工器
滤波器包括声表面滤波器(SAW)、体声波滤波器(BAW)、MEMS滤波器和IPD等，个中SAW和BAW是运用最为广泛的滤波器种类。
环球SAW滤波器市场份额排名前五的厂商，分别为村落田(47%)、TDK(21%)、太阳诱电(14%)、Skyworks(9%) 、Qorvo(4%)，合计占比达95%。
相较于SAW，BAW更适宜于2GHz以上的高频段，5G新增频段包括Sub6G和毫米波等超高频频段，BAW将成为5G滤波器运用主流。
环球BAW滤波器市场份额TOP3分别是博通(87%)、Qorvo(8%)、太阳诱电(3%)，合计占比达98%。个中，博通一家独占87%，“寡头”局势初显。
比较之下，海内滤波器设计还有很大的差距。国产滤波器厂商有麦捷科技、三环集团、中电德清华莹、信维通信、好达电子、天津诺思、大富科技、武汉凡谷、华远微电、瑞宏科技等，但还没有厂商能够成熟商用BAW滤波器产品。
对国产厂商而言，滤波器是瓶颈中的瓶颈。目前，能够量产的国产SAW滤波器，因尺寸太大没法做集成，只能外挂在芯片表面。GSM、2G或3G低频通信用的SAW滤波器，海内竞争者将有机会超过对手，而4G和5G利用BAW和FBAR滤波器，天津诺思、麦捷科技等正开始打破。
在代工模式上，目前可量产出货的滤波器厂家都是IDM模式。在制造工艺方面，MEMS技能制造滤波用具有极高的技能门槛，在担保高度同等性和高质量的条件下实现大规模量产难度较大。
双工器也常常被划入滤波器行列，它由两个滤波器组成，可在一条信道上实现双向通信。半双工是通信双方轮流收发，全双工是通信双方同时收发。全双工通过频分双工(FDD)或时分双工(TDD)实现。
(2)功率放大器(PA)
业内人士指出，4G手机内PA数量均匀5～7个，5G手机至少十多个，以20 亿部通讯终端、单价1～1.5美金打算，市场将是千亿元级别。
在终端市场，环球P A绝大部分市场份额被Skyworks、Qorvo、Broadcom、Murata霸占，四家厂商合计占比达97%，个中前三家合计占比达到92%。
值得把稳的是，Qorvo、Skyworks和Broadcom都完成了PA、Switch、Duplexer、Filter全产品线布局，拥有专用的制造厂和封装厂。
从三家厂商的财报数据来看，它们在移动通信射频前端市场的毛利率均高于40%，最高可达50%，净利率约30%，具有极强的盈利能力。
基站市场，NXP和Freescale在合并前统共霸占了51.1%的市场份额。
海内PA设计公司紧张有中科汉天下、唯捷创芯、紫光展锐、慧智微、飞骧科技、中普微(韦尔股份控股)等。
在射频PA代工模式上，Sky-works、Qorvo和Broadcom采取IDM模式。同时，晶圆代工模式也在兴起，紧张有台湾稳懋等。海内PA晶圆代工厂商紧张有三安光电、海特高新。PA封测厂紧张是华天科技和长电科技。
在制造工艺及材料方面，射频PA紧张采取GaAs、RF-SOI、CMOS和SiGe。个中基站PA将采取高频性能更好的GaN材料，终端PA估量仍会采取性价比更高的GaAs材料。
目前，海内PA产品大多勾留在中低端运用，布局高端运用的PA厂商为数不多。不过，华为自行设计GaAsPA，给了海内PA厂商一剂强心针。同时，5G的到来也将带给海内PA厂商更多替代国外产品的机会。
(3)射频开关(Switch)
射频开关在5G哀求下既要知足高功率、高频率哀求，也要合营更加繁芜的射频旗子暗记路径进行构造性提升。在材料及工艺的选择上，射频开关多采取化合物半导体工艺如GaN、GaAs工艺等，亦或连续沿用RF-SOI工艺。
根据QYR Electronic sResearch Center 的统计，2010年以来环球射频开关市场经历了持续的快速增长，2017年环球市场规模达到14.47亿美元，估量到2020年期间仍保有9.5%的年增长率，市场规模达到19.01亿美元。
目前射频开关市场紧张被Skyworks、Qorvo、Broadcom、NXP、Infineon、Murata等霸占，这些厂商不断通过生产技能创新来提高企业效率。
国产RF开关公司有卓胜微、德清华莹、紫光展锐、唯捷创芯、韦尔股份、迦美信芯、宜确等。个中，卓胜微是海内最大的开关供应商，已打入三星和小米供应链，年发卖额约1亿美金；展锐同为三星供应商，但所占份额不及卓胜微；唯捷创芯、德清华莹供应PA设计的同时，也供应RF开关、天线调谐器产品设计。
射频开关70%以上采取RF-SOI工艺，部分采取GaAs工艺。LTE LNA紧张采取RF-SOI和CMOS工艺。海内射频开关封测厂紧张是嘉盛、日月新和通富微电。目前，海内做RF -SOI射频开关的公司已有20-30家，价格战进入白热化。适用于5G的高频RF开关，是国产厂商极力攻破的方向。
(4)RF天线
目前智好手机紧张采取LDS和FPC天线，随着5G频率走向高频，在Sub 6G范围内，LCP和MPI凭借更低的高频损耗将成为主流。尤其在毫米波范围内，天线尺寸急剧缩小，将采取天线阵列模组。LCP优秀的弯折性能有助于合理利用智好手机内部的狭小空间。
LCP家当链上、中游紧张由外国厂商把控。
在海内，生益科技进入LCPFCCL领域，信维通信进入LCP天线领域，立讯精密为LCP天线模组供应商，京信通信和通宇通讯紧张是基站天线供应商，硕贝德作为曾经的手机天线霸主，如今产品切入基站、车载和V2X天线领域。
业内人士剖析称， 因5G天线设计方案将由“单体天线”改为“天线阵列”，新型磁性材料及LTCC集成技能将是5G天线的核心技能，LCP天线性能比LDS更好但价格是LDS的20倍，海内手机厂商华为自己设计天线，可能改变天线厂现有的竞争格局。
总体而言， 领先的射频器件供应商险些都采取IDM模式，拥有自己的晶圆厂是其能够领先市场的关键。相对而言，海内更多以代工模式为主，如GaAs工艺紧张厂商有台湾稳懋、台湾宏捷科和厦门三安集成，RFSOI工艺紧张厂商有TowerJazz、中芯国际和华虹宏力，CMOS工艺紧张厂商有台积电、中芯国际和联电，SiGe工艺紧张厂商有格罗方德和TowerJazz。海内少数厂商也在考试测验IDM模式，但是短期内依然会依赖代工厂。
展望未来：
(1)射频前端市场前景可不雅观
手机每增加一个频段，大约须要增加2个滤波器、1个功率放大器和1个天线开关。目前， 智好手机支持30多个频段，估量5G时期环球2G/3G/4G/5G网络合计支持的频段将达到91个以上。随着5G遍及商用，射频前真个需求量将呈暴发式增长。
(2)模块“集成化”大势所趋
在射频前端“模块集成”上，发展更快的厂商有望成为市场的主导者。射频前端集成存在单片集成(片上SoC系统)和稠浊集成(SiP封装)两个发展方向。目前通过SiP的形式更易实现，也是各大厂商重点着力的方向。
(3)国产射频芯片的新机遇
2017年国产射频芯片市占率仅有2%。有剖析指出，前端主力市场暂由外洋巨子霸占，但5G到来后，毫米波频段将给国产厂商带来打破机会。化合物半导系统编制造龙头三安光电、射频方案平台厂商信维通信，以及射频器件厂商韦尔股份、天通股份、麦捷科技等数十家企业都会有不错的契机。
本文为《国际电子商情》2019年8月刊杂志文章。
