手機通信技術的演進

2016年至2022年手機射頻前端市場規模翻番有余

手機射頻（RF）前端模塊和組件市場發展很快，2016年其市場規模為101億美元，預計到2022年將達到227億美元，復合年增長率為14%。這樣的高速增長，惹得其它半導體市場中的廠商羨慕不已。但是，各種手機射頻前端組件的增速不一，如天線調諧器（Antenna tuners）的復合年增長率為40%，濾波器（Filters）的復合年增長率為21%，射頻開關（Switches）的復合年增長率為12%，而射頻功率放大器和低噪聲放大器（PAs & LNAs）的復合年增長率僅為1%。

2016~2022年手機射頻前端模塊和組件市場

濾波器是射頻前端市場中最大的業務板塊，其市場規模將從2016年的52億美元增長至2022年的163億美元。濾波器市場的驅動力來自于新型天線對額外濾波的需求，以及多載波聚合（CA）對更多的體聲波（BAW）濾波器的需求。
功率放大器（PA）和低噪聲放大器（LNA）是射頻前端市場中第二大的業務板塊，但是其增長乏力。高端LTE功率放大器市場的增長將被2G和3G市場的萎縮所平衡。由于新型天線的出現和增長，低噪聲放大器市場將穩步前行。

PA模塊

LNA LMM和LNA RDM

開關是射頻前端市場中第三大的業務板塊，其市場規模將從2016年的10億美元增長至2022年的20億美元。該市場將主要由天線開關業務驅動而增長。

最后，天線調諧器是射頻前端市場中最小的業務板塊，2016年市場規模約為3600萬美元，預計2022年將達到2.72億美元。該市場的主要增長原因是調諧功能被添加到主天線和分集天線中。

手機射頻前端是一個高度復雜的產業

手機射頻前端市場的兩位數增長帶來了“甜蜜的煩惱”：增加了復雜性！

部署和接入3G及4G網絡加速了智能手機的發展，使得人們享受了更多的網絡服務，包括即時消息、音樂、照片、電影、視頻聊天等。高品質的視頻下載和上傳是對增強帶寬和峰值數據速率的“無限”驅動。

iPhone智能手機支持的頻段數量

移動數據的這種持續性增長已經導致需要使用更多的無線電頻譜。在移動通信中，隨著用戶數量和技術種類的激增，無線電頻譜成為稀缺資源。

為了應對上述的這種過度需求，手機必須滿足復雜的要求，例如：
- 支持區域和全球漫游的多頻帶
- 支持多種蜂窩模式，包括2G、3G、4G、WiFi、藍牙（Bluetooth）、近場通信（NFC）、全球定位系統（GPS）
- 利用多輸入多輸出（MIMO）改善通信質量，使得數據速率提高和有效范圍增加
- 利用智能天線技術（如波束成形或分集）來增強單個數據信號的性能
- 載波聚合（CA）支持更寬的帶寬，提升帶寬體驗，如提供更高的峰值數據速率、更大的總體網絡容量和更低的延遲等

所有這些要求（頻帶從低頻到高頻）給手機射頻前端架構、設計和制造帶來了巨大的挑戰！

因此，手機射頻前端產業對“創新”求賢若渴，其創新主要體現在三個方面：
- 材料：開發新的射頻SOI襯底，如SOITEC公司的e-Si襯底，以減少襯底漏電或減小寄生電容。
- 設計：新型內部組件設計，如ACCO公司的功率放大器，可以提高基于SOI的功率放大器性能，并可以與用于中低頻帶的砷化鎵（GaAs）功率放大器展開成本競爭。
- 架構：將三個雙工器（duplexer）集成到六工器（hexaplexer）中，或者構建多模多帶功率放大器模塊，可以工作于所有的低頻帶、高頻帶或中頻帶。

手機射頻前端的創新之處

四家廠商壟斷90%的手機射頻前端市場，新廠商如何進入？

博通（Broadcom）、Skyworks、Qorvo和村田（Murata）已經確立了在手機射頻前端市場中的領先優勢。而新廠商必須能夠大批量供應滿足手機行業需求的產品，同時還要獲得大客戶的支持。

另一方面，一旦新技術落地，可能在五年內占領市場，并改變制造商和供應商的產業格局。

舉個例子，在天線射頻開關（RF-switch）中，SOI開關從2010年的不到20%市場份額增長至2016年的95%市場份額，Peregrine等公司從藍寶石上硅（Silicon-on-Sapphire, SOS）切換至SOI。

當創新發生時，整個產業鏈和價值鏈將改變，廠商要么努力適應，要么黯然離開。襯底供應商和代工服務商將受到這種快速技術變革的深刻影響。

射頻前端產業的整合并購歷史

領先的廠商和潛在的“顛覆性技術”廠商

短期內，類似Cavendish Kinetics擁有低損耗RF MEMS xPxT開關的廠商可以實現射頻前端架構的創新，且無需昂貴的雙工器和多路復用器。

從長遠來看，潛在的技術創新甚至可以顛覆手機射頻產業。例如，Seamless Waves公司正在開發基于CMOS的可調諧模數轉換器和可調諧數模轉換器，其可以主動地聚焦于特定頻率，并調整帶寬，從而僅轉換輸入信號的所需部分。如果這項技術設法實現智能手機所需的低功耗和小尺寸，將很有可能改變射頻前端產業，并衍生出更多的創新發展！