你的位置:首页 > 市场 > 正文

5G时代射频的三大转变

发布时间:2019-06-28 责任编辑:lina

【导读】由于 5G 频谱升级带来射频零组件材料和工艺均有所转变。传统的射频工艺以 LDMOS、SiGe、GaAs 为主,未来 GaN、SOI 等工艺将渐渐成为主流。
 
进入 5G 时代,新的通讯系统带来一系列电子元件新变革。在射频产业中,将出现三大重要转变:
第一:工艺转向 GaAs/GaN/SOI 发展;
第二:滤波器由 SAW 朝 BAW 发展,且陶瓷介质跃居主流;
第三:前端模组化程度日益复杂。
 
改变一:GaAs、GaN、SOI 工艺成主流
 
由于 5G 频谱升级带来射频零组件材料和工艺均有所转变。传统的射频工艺以 LDMOS、SiGe、GaAs 为主,未来 GaN、SOI 等工艺将渐渐成为主流。
 
以功率放大器(PA)来看,3G 与 4G 时代主要有平面二次扩散之金氧半场效晶体管(LDMOS)PA 和砷化镓(GaAs)PA 两种,其中,GaAs PA 渐渐受到市场欢迎。
 
GaAs 有着高耐压、高功率,及纵向电流等特性,因此适合于 PA 应用,在 4G 时代的高端智能手机领域,GaAs PA 芯片有着不可撼动的地位。此外,在基地台产业中,GaN 则有慢慢取代 LDMOS 的趋势,成为基地台 PA 的主流技术。
 
而在天线开关 / LNA 方面,传统是以 GaAs 技术为主,随着进入 5G 时代,RF-SOI 技术则浮上台面。与 GaAs 相比,RF-SOI 具有相同的性能及功耗,但可节省成本 30% 与 50% 的实体面积,因此更受市场喜爱。
 
5G时代射频的三大转变
(资料来源: HIS) 钜亨网制图
 
RF-SOI 技术自 2010 年开始应用后,已几乎 100% 使用于智能手机上,且有机会从射频开关向 PA、LNA 等零组件渗透。
 
5G时代射频的三大转变
(资料来源: Global Radio Frequency Front-end Module Market Research Report)
 
改变二:滤波器由 SAW 转向 BAW,陶瓷介质渐成主流
 
滤波器主要是对讯号频率进行选择和控制,抑止不需要的讯号,解决不同频段、不同形式通信系统之间讯号干扰问题,提高通讯品质。
 
在 3G、4G 时代,金属同轴腔体滤波器凭藉结构牢固、性能稳定、散热性好,且较低的成本,成为基地台首选。但由于电信频谱资源有限,随着行动通讯网路的蓬勃发展,商用无线频段非常密集,导致出现系统相容问题。
 
而进入 5G Massive MIMO 时代,对于滤波器的小型化、轻质化、整合性、性能稳定度等方面有更高需求。因此陶瓷介质滤波器以更小损耗,小尺寸等优势,成为基地站滤波器主流。
 
至于手机市场,过去声表面滤波器(SAW)技术一直为市场主流,其体积小、性能稳定、使用方便。不过存在着工作频率不高、插入损耗较大、功率容量较低等缺点。
 
到了 5G 时代,在 Sub-6GHz 频段下,SAW 已无法适用,取得代之的则是体声波滤波器 (BAW),其最大可以工作到 20GHz,功率接近 40dBm(10W),具有对温度变化不敏感,插入损耗小,适用于高频率场景,缺点就是成本较高。
 
改变三:前端模组化程度日益复杂
 
随着通信规格升级,频段变多,每高一阶的通信技术都要向下相容,导致射频元件既多且复杂,同时要顺应增加电池容量趋势,使得 PCB 板面积被压缩,因此射频前端模组化是必然趋势。
 
模组化的优势在于,可使前端模组降低对 PCB 面积的占用,这对于寸土寸金的手机内部极为重要。此外,若各元件分立再搭建需要结合复杂电路整合,难保量产后产品的一致性,而模组化可将电路内化,可靠性更高。
 
最后就是模组化可缩短研发周期,使厂商能更快地推出新产品。如 Qorvo、Skyworks,及高通都推出把多个射频零组件封装在一起的 SiP 封装产品。
 
根据 Yole 的预测,智能手机射频前端市场将在 2023 年达到 352 亿美元,年复合成长率 14%。细分来看,射频内部零组件成长速度不一,其中比重最大的滤波器预计将以 19% 的年复合成长率增长,从 2017 到 2023 年几乎成长 3 倍;另一个 LNA 零组件则是将以 16% 的年复合成长率成长。
 
并购筑起产业进入高墙
 
射频前端走向整合,也带动一波并购热潮。自 2014 年以来,国际大厂进行了一系列布局,来强化自身射频芯片的地位。而这些布局主要分成三个方向:
第一:基带芯片厂与射频芯片厂的整合,提供基带和射频一体化解决方案,如高通与 TDK 设立 RF360 研发射频部分。
第二:射频芯片厂收购滤波器厂,最具代表为 skyworks 收购 Panasonic 的射频部门。
第三:大厂间的联合与整合,提供射频终端的整体解决能力,典型例子就是 2014 年 RFMD 与 Triquint 合并成立 Qorvo;2014 年 Murata 并购 Peregrine,强化射频前端的研发能力。
 
而这些国际大厂透过一系列整合,进一步拉高射频前端产业门槛,给后来竞争者带来很大的产业进入障碍。
 
 
 
推荐阅读:
GaN产业规模有望突破200亿美元
华为:公司过去十年累计研发投入约730亿美元
兆易集成电路科技馆正式加入长三角科普场馆联盟
2019年中国充电桩行业市场现状及趋势分析
周鸿祎谈华为鸿蒙系统:建议用开源机制打造生态
特别推荐
技术文章更多>>
技术白皮书下载更多>>
热门搜索
 

关闭

 

关闭