射頻前端的案例
智芯研報 | 5G 手機給射頻前端帶來巨大產業機遇
3.較高的利潤率
根據“微笑曲線”原理，最前端的產品設計、開發與最末端的品牌、營銷具有最高的利潤率，中間的制造、封裝測試環節利潤率較低。
▼行業模式示意圖
目前射頻前端行業仍然以IDM模式為主導。射頻與功率器件集成度不高，設計變化不多，設計環節附加值較低，而且材料結構與工藝密切相關，而工藝又決定了產品最終的電學性能，材料、設計、制造與封測一體相關，這幾個因素是射頻器件競爭的主導性因素。所以全球成功的射頻或功率器件公司，多數都采用IDM模式。
隨著通信技術的不斷發展，手機等移動終端對于射頻前端的要求也越來越高。一方面，手機等終端需要的射頻前端的數量在上升，射頻前端在手機成本的比重也越加上升；另一方面，隨著對便攜性和輕薄化的要求越來越高，而需求的射頻前端數量也在不斷增長，這時射頻前端廠商只能增加集成度以把整個射頻系統的實際尺寸控制在合適的范圍內。
目前，已經有一些廠商在研發把低噪聲放大器和開關模組集成在一起的方案，例如Skyworks的SkyOne模組（集成了PA，開關，多路器在同一模組上）。未來隨著通信技術和生產工藝的不斷發展，我們可望看到集成度更高的射頻前端。
▼集成了PA，開關，多路器在同一模組上的Skyworks的SkyOne射頻前端模組
射頻前端行業兼并收購不斷，巨頭不斷擴大業務版圖。越來越多的廠商也在紛紛加大在射頻前端方面的投入，希望在未來的5G浪潮中分一杯羹。
例如聯發科計劃收購絡達科技布局射頻PA，紫光展訊整合銳迪科買入射頻PA行業，而國際巨頭Skyworks聯手松下組建合資公司開發SAW濾波器，而巨頭Qorvo則由主營濾波器的RFMD和主營射頻PA的Triquint合并而成。
有很多特殊的半導體產品適用IDM而不是代工模式，例如模擬器件。模擬器件和數字器件不一樣。
展開 關于5G射頻前端，你需要了解這些！
尤其是射頻前端這塊，因為擔負著終端與基站通信的重要任務，他們的一舉一動受到了產業鏈的廣泛關注。過往也有很多媒體和分析師對5G射頻前端的現狀和發展給出了很多不同的觀點。
近日，半導體行業觀察記者與Qorvo亞太區移動事業部市場戰略高級經理陶鎮進行了一番深入交流，給大家帶來了行業專家對5G射頻前端的一些深刻見解。
5G對射頻提出新需求
在Qorvo公司2019財年Q1的財報會上，該公司的高層在接受分析師提問時指出，5G將給天線數量、射頻前端模塊價值量帶來翻倍增長。以5G手機為例，單部手機的射頻半導體用量達到25美金，相比4G手機近乎翻倍增長。其中濾波器從40個增加至70個，頻帶從15個增加至30個，接收機發射機濾波器從30個增加至75個，射頻開關從10個增加至30個，載波聚合從5個增加至200個。
按照陶鎮的觀點：“5G對射頻前端的影響，很大一部分就在于引入了3.5G和4.8G這兩個新頻段，進而帶來了新的射頻器件需求”。
陶鎮表示，全新的頻段引入，必須需要全新的濾波器、PA和開關配合。此外，還需要額外的天線調節器來做天線隔離，這主要是因為頻譜的翻倍，驅使你去使用更多的天線來做覆蓋而引起的。這樣的需求，也推動了天線陣列的應用、MIMO的誕生，給射頻前端提出新的需求。
“到了5G時代，基站和手機都必須引入天線陣列，基站可以做到64×64，但手機受限于尺寸限制，只能做到4×4或者2×4，這就帶來了相關射頻的需求”，陶鎮說。“來到MIMO方面，這個在4G時代就存在的技術到了5G則迎來了更剛性的需求。新的通信標準要求下行有4×4，上行也要翻倍，這也帶來了射頻器件的增加”，陶鎮補充說。
為了滿足5G的高頻率高速度需求，這就需要包括濾波器和PA等產品在技術上有升級。
展開 三伍微電子GSR2406 IoT FEM 2.4G PA 射頻前端模組芯片
三伍微電子GSR2406 IoT FEM 2.4G PA 射頻前端模組芯片規格書
Product Description
The GSR2406 is a high-performance, fully integrated RF front-end module (FEM) designed for Zigbee technology, Thread, and Bluetooth (including low energy) applications.
The GSR2406 is designed for ease of use and maximum flexibility. The device provides a power amplifier, low-noise amplifier, low-loss bypass path, transmit/receive switches, and controls compatible with 1.8 V to 3.6 V levels.
The RF blocks operate over a wide supply voltage range from 2.5V to 5 V that allows the GSR2406 to be used in battery powered applications over a wide spectrum of the battery discharge curve.
The device is provided in a compact, 12-pin1.9 x1.9 mm small package. Pin map is shown in Figure 1.
展開 GSR2701：全集成2.4GHz射頻前端芯片的技術解析，替代RFX2401C
GSR2701是一個集成的前端模塊(FEM)，專為2.4GHz藍牙、802.11b/g/n/ac/ax系統而設計。該設備提供了完全匹配功率放大器(PA)功率檢測器、低噪聲放大器(LNA)以及兩個單極、雙切換(SPDT)開關的所有功能。
GSR2701提供了一個完整的2.4 GHz WLAN射頻解決方案，從收發器輸出到天線，以及從天線到收發器輸入。低噪聲放大器( LNA)可以提高嵌入式解決方案的接收靈敏度，從而提升覆蓋范圍或克服蜂窩濾波器(通常用于移動應用)的插入損耗。
GSR2701采用QFN-16微型封裝（尺寸2.3mm×2.3mm），其引腳定義與Skyworks公司RFX2401C芯片完全一致，即“Pin-to-Pin”兼容，可實現替換功能。這一特性大幅簡化了硬件設計和PCB布局方案的迭代流程設計。
智能家居領域的性能突破
在智能家居系統中，GSR2701通過提升射頻性能解決了傳統Zigbee設備的覆蓋短板：
發射增強：輸出功率可達+20dBm以上，顯著擴展信號覆蓋半徑。
接收優化：內置LNA單元改善接收靈敏度，增強穿墻通信能力。
實際測試表明，集成GSR2701的網關設備可穩定連接以往信號盲區的終端節點，如被墻體遮擋的智能燈具或遠端溫濕度傳感器。
消費電子應用場景
無線音頻傳輸：作為藍牙騎行對講，藍牙耳機、無線麥克風和智能安防監控攝像頭的射頻前端，保障高保真音頻的穩定傳輸。
通過模塊化設計，該芯片可快速適配不同無線協議棧，降低產品開發周期與BOM成本。
展開 
射頻前端模組芯片（PA）三伍微電子GSR2337 兼容替代SKY85337, RTC7646, KCT8247
射頻前端模組芯片（PA）三伍微電子GSR2337 兼容替代SKY85337, RTC7646, KCT8247HE
型號GSR2337 ?頻率?: 2.4 GHz
?類型?: FEM (PA+LNA+SW) ?WIFI?: 11n/ac/ax
?功率?: 21dBm@EVM-43dB@5V
?封裝?: 3*3 mm ?電壓?: 3.3V & 5V ?P2P?: SKY85337, RTC7646, KCT8247HE
典型應用場景?：路由器、消費類電子、無人機、領夾麥、??TWS耳機、?智能家居、專業音頻設備、??無線話筒、?廣播音箱、運動通信裝備、??騎行對講機、?電競耳機
展開 原廠三伍微Wi-Fi射頻前端芯片，產品有GaAs開關、SOI開關、2.4G FEM、5.8G FEM、IoT FEM，替代Skyworks、Qorvo、Richwave等
原廠三伍微Wi-Fi射頻前端芯片，產品有GaAs開關、SOI開關、2.4G FEM、5.8G FEM、IoT FEM，替代Skyworks、Qorvo、Richwave等
2.4G Wi-Fi FEM
GSR2303 WIFI標準11n/ac 兼容替代 SKY85303，RTC7626，KCT8227
GSR2310 WIFI標準11n/ac/ax 兼容替代 SKY85310，Qorvo4200
GSR2312 WIFI標準11n/ac/ax 兼容替代 SKY85312，RTC7667
GSR2337 WIFI標準11n/ac/ax 兼容替代 SKY85337，RTC7646，KCT8247HE
5.8G Wi-Fi FEM
GSR5717 WIFI標準11ac 兼容替代 SKY85717，RTC5638，KCT8525
GSR5712 WIFI標準11ac 兼容替代 SKY85712，RTC5639，KCT8522
GSR5746 WIFI標準11ac 兼容替代 SKY85746，RTC66525，KCT8529D
GSR5755 WIFI標準11ac/ax 兼容替代 SKY85755，RTC7676，KCT8539S
GSR5720 WIFI標準11ac/ax 兼容替代 SKY85720
2.4G IoT FEM
GSR2401C WIFI標準 11n/ac/ax 功率23dBm@11n@5V、16.3dBm@11ax@3.3V，Saturation power 27dBm
GSR2501 WIFI標準 BT 功率20 dBm
SOI 開關（功率32 dBm，應用WIF）
GSR1351S 頻段8G 兼容替代SKY13351
GSR1385S 頻段8G 兼容替代SKY13585
GSR1303S 頻段
展開 5G預商用，哪些射頻器件廠商先行一步？
主要產品：手機及移動終端射頻前端、WiFi射頻前端、物聯網射頻前端
小結：
目前，國內除了上文提到的6家射頻器件廠商，還有蘇州宜確（長盈精密）、Airoha（中國臺灣）、重慶聲光電（中電24、26、44所）、無錫好達電子、麥捷科技等
射頻器件是無線連接的核心，凡是需要無線連接的地方必備射頻器件。5G 通信使用了多種關鍵技術提升容量及速率，在多天線技術、載波聚合及毫米波頻段的應用下，移動終端的射頻前端模塊設計變得越來越復雜，我們看好射頻前端模塊技術變革帶來的行業性機遇。
預計未來3-5 年，射頻濾波器、射頻開關、PA 芯片(功率放大器芯片)三大細分領域將掀起一大波產業資本投資浪潮，并帶動相應的國產替代進程。
來源：芯師爺
展開 5G核心，天線與射頻篇！
今天主要講天線的射頻！
射頻前端芯片
5G應用均可歸為eMBB（增強移動寬帶）、mMTC（5G時代的萬物互聯）與uRLCC（高可靠性、零時延應用）三種應用場景，這些場景的延伸會促進很多額外射頻器件的產生，無論是在基礎設施領域還是在移動終端智能手機領域。
射頻前端模塊組成示意圖
射頻前端芯片市場大致分為兩個方向：
一、是移動終端市場，分為兩個部分
1， 手機
盡管智能手機滲透率接近飽和，增長率逐漸放緩，但是多天線陣列導致內部射頻前端芯片的數量和價值持續提高。
2，物聯網（IOT）
作為5G最重要的應用場景，物聯網產業借助5G落地，成為驅動射頻前端芯片市場發展的最大引擎。市場預計至2019年，市場總規模將超過200億美元，年復合增長率超過15%；
二、基站
相比終端市場，此領域市場規模較小，但5G核心技術Massive MIMO、微基站、毫米波將會首先在這一市場得到應用，預計先于終端市場進入產業化階段，率先收益。
根據頻譜劃分，移動的5G基站建設可能遠少于電信和聯通。
移動終端市場，5G射頻器件的主戰場！
對于以智能手機為代表的移動終端設備來說，在由4G到5G的演進過程中，射頻模塊需要處理的頻段數量大幅增加、以及高頻段信號處理難度的增加都會進一步提升終端內部射頻器件復雜度，各類射頻器件將更廣泛地使用于 5G 新技術中，天線以及濾波器、功率放大器、開關等射頻器件將迎來新的快速增長期。
展開 一文帶你全面解析華為Vs高通基帶芯片誰厲害？
▲英特爾5G基帶組成
▲ 收購案主要內容
第一代5G通信設計是采用了單模5G基帶， 5G射頻收發器和單頻段5G 射頻前端，同時還存在LTE 射頻鏈路。第一代5G通信設計還需要額外的支持部件，例如SDRAM和電源管理。在2019年最初發布的第一代5G智能手機中，除華為 Mate20 X和三星 S10 5G國際版外，都采用了高通驍龍X50并且使用了這樣的基帶及天線設計。
第一代5G基帶缺乏多模支持。第二代5G基帶已經支持多模，也就是將LTE和5G集成在同一芯片。將LTE與5G集成在同一塊芯片上，將會減少5G智能手機電路面積，并且降低其功耗和
制造成本。
▲ 第一代4G/5G基帶模組及天線設計
▲ 第二代多模5G基帶模組及天線設計
目前基帶芯片有兩種形式：集成、外掛。大部分第二代5G基帶芯片均采用集成方式，將基帶芯片與處理器集成在同一個芯片當中。這樣迎合了手機零部件集成化的趨勢，縮小了芯片的面積降低了功耗。同時能夠將基帶與手機處理器芯片捆綁發售。目前僅有高通X55、三星Exynos 5123采用外掛的方式。
從高通公布第三代5G基帶芯片驍龍X60來看， X60既可以外掛在手機處理器外，也可以采取集成的方式。
▲ 成熟5G設計走向集成
▲基帶和射頻前端緊密耦合：華為Mate 30 Pro
▲基帶和射頻前端緊密耦合：華為Mate 30 Pro
▲基帶和射頻前端緊密耦合：小米10
▲基帶和射頻前端緊密耦合：小米10
NSA作為過渡方案， SA方案漸成主流。制定5G標準的3GPP將接入網（5G NR）和核心網（5G Core）拆開，在5G時代各自發展。
展開 智芯文庫 | 射頻王者之爭，誰將笑到最后？
射頻芯片被稱為“模擬芯片皇冠上的明珠”，其重要性不言而喻。隨著5G加速落地，新通信時代大幕開啟，移動通信、物聯網終端數量顯著增加，射頻前端芯片作為移動終端通信系統的核心組件迎來高光時刻。
根據QYR Electronics Research Center 的統計，從2011年至2018年全球射頻前端市場規模以年復合增長率13.10%的速度增長，2018年達149.10億美元。
到2023年，射頻前端的市場規模將有望突破350億美元，年復合增長率預計將達到16%。
縱觀全球射頻前端芯片市場，幾乎被Qorvo、Skyworks、Broadcom三大美國射頻公司所壟斷，三大巨頭，各有千秋，憑借各自的射頻產品在該領域一爭高下。
展開 中國半導體行業面臨大發展 測試技術究竟該如何突破
議題二、5G NR射頻前端及毫米波IC測試技術
現代的射頻前端模塊越來越多地將更多模塊(如功率放大器，低噪聲放大器(LNA)，雙工器和天線開關)封裝到單個組件中。而前端模塊對多模多頻段的支持也增加了整個測試的復雜性。
NI提供從射頻前端模塊測試，分立射頻元件，射頻收發機到射頻MCU的領先RFIC測試解決方案。基于模塊化平臺設計，NI RFIC解決方案能輕松實現從實驗室特征分析到量產測試的快速轉換，大幅減少測試時間和成本。NI自早期的5G原型探索設計以來深度參與合作的NI 繼續為商用化5G芯片保駕護航，從已經sub-6GHz到毫米波，我們也將同時深入探討5G NR測試關鍵技術，包括sub-6GHz 射頻前端測試技巧，毫米波OTA、波束成形測試等。
議題三、GIT全球儀器： 基于模塊化儀器的系統級PA驗證方案
對于RF芯片，PA(功率放大器)是主導RF性能的關鍵部件。 設計公司必須完全了解PA的系統級行為，尤其是針對于EVM和ACPR。 PA驗證系統支持WiFi 802.11a / b / g / n / ac / ax和LTE的系統級測試。 在本議題中，我們將探討PA測試的高級技巧，并演示GIT全球儀器開發的SPTS-SEMI平臺，可以幫助用戶快速設置所有測試項目，并作為單個測試計劃保存，以便將來重復使用。 此外，SPTS-SEMI支持DEVM(動態EVM)測量和DPD(數字預失真)功能。 DEVM用于評估PA在啟用時以低EVM輸出RF信號的速度。 通過DPD測量，它可以展示PA的EVM和ACPR性能以滿足系統要求。
議題四、高精度、高速ADC/DAC關鍵測試技術
高精度、高速數據轉換芯片測試對于測試儀器的成本居高不下，價格昂貴的信號源和測試時間一直無法得到有效的平衡。
展開 
5G時代，GaN射頻前端大有可為！
滿足6GHz
以下的RFFE設計目標
構建RF前端（RFFE）以支持這些新的sub-6GHz 5G應用將是一項挑戰。RFFE對系統的功率輸出、選擇性和功耗至關重要。復雜性和更高的頻率范圍推動了對RFFE集成、尺寸減小、更低功耗、高輸出功率、更寬帶寬、改善線性度和增加接收器靈敏度的需求。此外，收發器、RFFE和天線之間的耦合要求更嚴格。
5G sub-6GHz RFFE的一些目標，以及GaN PA如何幫助實現這些目標呢？具體包括如下：
更高的頻率和更高的帶寬： 5G使用比4G更高的頻率，并且需要更寬的分量載波帶寬（高達100 MHz）。GaN-on-silicon-carbide（GaN-on-SiC）Doherty PA在這些頻率下實現比LDMOS更寬的帶寬和更高的功率附加效率（PAE）。GaN器件的更高效率，更高輸出阻抗和更低寄生電容允許更容易的寬帶匹配和擴展到非常高的輸出功率。
在更高數據速率下的高功率效率： GaN具有軟壓縮特性，使其更容易預失真和線性化。因此，它更容易用于數字預失真（DPD）高效應用。GaN能夠在多個蜂窩頻段上運行，幫助網絡運營商部署載波聚合以增加頻譜并創建更大的數據管道以增加網絡容量。
最大限度地降低系統功耗：我們如何滿足5G的高數據率要求？我們需要更多基礎設施，例如數據中心，服務器和小型蜂窩。這意味著網絡功耗的整體增加，從而推動了對系統效率和整體功率節省的需求，這似乎很難。同樣，GaN可以通過提供高輸出功率以及提高基站效率來提供解決方案。
展開 全球聲學濾波器技術發展趨勢
圖RF360聲表濾波器、雙工器和多工器的微型化
圖 DSSP封裝圖解
圖 采用TFAP技術的BAW濾波器
五、射頻前端集成化模塊化
國際大廠一直致力于射頻前端的集成化及模塊化，比如高通RF360方案；Murata將濾波器、RF開關、匹配電路等一體化的模塊；Qorvo RF Fusion解決方案等。
高通POP3D設計采用先進的3D封裝技術，單一封裝內集成了單芯片多模功率放大器和天線開關（AS），并將濾波器和雙工器集成到一個單一基底中，然后將基底置于基礎組件之上，整合成一個單一的“3D”芯片組組合，從而降低了整體的復雜性，摒棄了當今射頻前端模塊中常見的引線接合。
圖高通射頻POP 3D設計CMOS前端
Qorvo RFFusion解決方案包含三種模塊化解決方案，實現高、中、低頻段頻譜區域全覆蓋。各模塊都集成了功率放大器 (PA)、開關和濾波器。
圖 Qorvo 多模塊組成的 2017 RF Fusion解決方案
來源：內容來自「SIMIT戰略研究室」，謝謝。
展開 5G催生第三代半導體材料利好 GaN將脫穎而出
換言之，GaN優勢在于更高功率密度及更高截止頻率(Cutoff Frequency，輸出訊號功率超出或低于傳導頻率時輸出訊號功率的頻率)，尤其在5G多輸入多輸出(Massive MIMO)應用中，可實現高整合性解決方案，例如模塊化射頻前端元件，以毫米波(Millimeter Wave，mmWave)應用為例，GaN高功率密度特性可有效減少收發通道數及尺寸，實現高性能目標，然短期LDMOS會與GaN共存，主要原因在于低頻應用仍會采用LDMOS，例如2GHz以下應用領域。
5G基地臺的功率放大器將以砷化鎵與GaN制程為主
從Qorvo產品應用來看，采用GaN技術將天線陣列功耗降低40%，透過整合式多通道模塊、3～6GHz及28/39GHz頻段在射頻前端產品的布局，更加強調高性能、低功耗、高整合度、高易用性等目標達成。
其中GaN可達LDMOS原始功率密度4倍，每單位面積功率提高4～6倍，即在相同發射功率規格下，GaN裸片尺寸為LDMOS裸片尺寸的1/6～1/4。由于GaN具有更高功率密度特性，能實現更小元件封裝，滿足Massive MIMO和主動天線單元(Active Antenna Unit，AAU)技術下射頻前端高度整合需求。
目前GaN運用以5G基礎設施(如基地臺)為主，手機較難采用GaN技術，主要挑戰包括：(1)GaN成本高；(2)GaN供電電壓高；較不符合手機需求，不過若未來透過改進GaN射頻元件特性，仍有可能應用于手機，例如加入新的絕緣介質與溝道材料，使其適應低電壓工作環境。無論如何，GaN已成為高頻、大功耗應用技術首選，包括需高功率水平的傳輸訊號或長距離應用，例如基地臺收發器、雷達、衛星通信等。
來源：拓墣產業研究院
展開 全球5G產業鏈布局與供應商分析
三、射頻芯片產業鏈分析
射頻簡稱RF射頻就是射頻電流，是一種高頻交流變化電磁波，射頻芯片指的就是將無線電信號通信轉換成一定的無線電信號波形，并通過天線諧振發送出去的一個電子元器件。射頻芯片架構包括接收通道和發射通道兩大部分。
射頻前端芯片包括射頻開關、射頻低噪聲放大器、射頻功率放大器、雙工器、射頻濾波器等芯片。射頻開關用于實現射頻信號接收與發射的切換、不同頻段間的切換；射頻低噪聲放大器用于實現接收通道的射頻信號放大；射頻功率放大器用于實現發射通道的射頻信號放大；射頻濾波器用于保留特定頻段內的信號，而將特定頻段外的信號濾除；雙工器用于將發射和接收信號的隔離，保證接收和發射在共用同一天線的情況下能正常工作。智能手機通信系統結構示意圖如下。
圖2 智能手機通信系統結構示意圖
射頻前端模塊是手機通信系統的核心組件，對它的理解要從兩方面考慮：第一，它是連接通信收發芯片（transceiver）和天線的必經通路；第二，它的性能直接決定了移動終端可以支持的通信模式，以及接收信號強度、通話穩定性、發射功率等重要性能指標，直接影響終端用戶體驗。
目前，射頻前端芯片是移動智能終端產品的核心組成部分，追求低功耗、高性能、低成本是其技術升級的主要驅動力，也是芯片設計研發的主要方向。射頻前端芯片與處理器芯片不同，后者依靠不斷縮小制程實現技術升級，而作為模擬電路中應用于高頻領域的一個重要分支，射頻電路的技術升級主要依靠新設計、新工藝和新材料的結合。
根據Gartner統計，智能移動終端的出貨量已經從2013年的22億臺增長至2016年的24億臺，預計未來保持穩定。如今，手機中射頻(RF)器件的成本越來越高。
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