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2020年12月11日 | 从PAMiD看射频前端模块化的演进和未来
2020-12-11 来源：爱集微
在5G技术的助推下，射频前端模块也在进行着新一轮的技术革新。
随着射频前端模块技术的逐步成熟，当前集成多模多频的PA、RF开关及滤波器的模组化程度相对较高的PAMiD（集成双工器的功放模块）在5G时代的需求不断增长，但研发实力和供应链整合能力的差异，对国内射频前端厂商而言，仍是掣肘。在持续的技术演进过程中，国内射频前端厂商仍有待加速突围之路。
模块化的演进
众所周知，射频前端作为所有通信设备的核心，包括射频功放、滤波器（双工器）、射频开关、射频低噪放、天线调谐、包络跟踪等，决定了通信质量、信号功率、信号带宽、网络连接速度等。
纵观智能手机中射频前端的发展历程，其集成度和价值量也成倍增加。据国金证券数据显示，从2G时代到5G的sub-6GHz，价值量从0.7美金增至32美金。同时，从2G时代PA，到3G时代的PA、滤波器及开关，再到4G时代频段的大幅增加，滤波器、开关、Tx/Rx滤波器（BAW）等大幅增加，直至5G时代的频段、滤波器、开关、Tx/Rx滤波器（BAW）等在4G基础上成倍增加。
准确说，从设计和性价比角度而言，在5G来临前，射频前端以分立和模块这两种方式存在于市场中。4G时代，出于空间和成本等考量，仅高端手机会采用射频前端模块。
而在5G时代，随着5G通信技术的发展，多样化功能、功耗增加，频段增加，助推着射频前端朝着集成化和模块化持续升级，其市场价值也持续增长。
与此同时，根据Yole的预测，全球射频前端市场，将由2017年的151亿美元，增加到2023年的352亿美元，年复合增长率达到14%，射频前端的器件数量和价值量将成倍增长。
国内射频芯片厂商开元通信称：“在国际巨头寡占的射频前段市场，模组化产品才是国际竞争的主赛道，而在国内射频前端市场，分立器件仍是当前本土竞争的主赛道，本土公司缺乏先进滤波器技术及产品，模组化能力普遍不强。”
“在射频前端模块领域，中低端的同质化和高端的工艺、技术瓶颈并存，这也是当下国内手机射频前端厂商的困境，特别是滤波器的技术短板，成为高度集成的大阻碍。”业内人士分析。
虽然阻碍重重，但在技术发展和市场需求的双重作用下，5G时代的射频前端模块化的重要性不言而喻，PAMiD正成为5G手机射频前端模块设计的下一个风向标。
下一个方向在哪？
模块化是射频前端目前以及今后的一个重要发展趋势。“随着5G网络的建设以及5G终端的积极推广，不论是从移动终端的天线数还是支持的频段数量来看，都较以往有了大幅增加；使用分立器件一方面增加了集成商的设计难度和产品的一致性，另一方面在手机PCB空间上已经很难以分立器件方式集成所有的射频前端器件，因此，模块化是射频前端发展的必然趋势。”业内人士分析。
相对国际巨头在射频前端模块化的成就，国内厂商还处于探索阶段。除了积极尝试导入国内厂商的高集成度射频前端方案，以降低产品成本或应对未来供应链环节的不确定性。总体而言，高度集成之后，对性能、兼容性等问题的综合考量，成为PAMiD持续整合的重要趋势。
“5G智能手机需要兼容2G/3G/4G，射频前端占用面积较大，为了节省空间，中低频段5G射频前端主要以PAMID/L-PAMID（PA+滤波器+Switch+LNA）形式存在。”上述业内人士补充道。
无独有偶，不久前射频前端巨头之一的Qorvo也提出，下一步将低噪声放大器(LNA)集成到PAMiD中，是推动射频前端模块继续发展的重要动力之一。
在5G商业化的落地之中，智能手机的天线和射频同路数量将显著增加多，对射频低噪声放大器的数量需求也会迅速增加，在手机PCB板空间有限的情况下，如何实现高度集成的模块化功能，成为新的思考。
诚然，作为全球前四大射频前端厂商之一，Qorvo在高集成度射频前端模组设计能力的基础上，提出了自屏蔽技术。
但纵观全球射频前端产业链，在射频器件和模块领域，国内厂商的差距犹存，国内大部分公司的产品集中于中低端的分立器件，而5G射频前端中的高性能滤波器、高集成度射频前端模组等产品，更需要国外厂商提供。
对此，业内人士坦言：“国内市场PAMiD的爆发，要等国内滤波器技术赶上日本和美国的水平才能实现，预计还需要两三年左右。”
与此同时，在模块化的进程中，仍有诸多难点需要克服。“主要的难点集中于产品研发：一方面需要提高PA、Switch、Filter、LNA等各类射频产品的性能，争取能够达到国外同类产品水平；二是国内厂家尤其是功放设计厂家，基本都是Fabless设计企业，而国外Qorvo，Skyworks在PA方面都是IDM，可以有更多的工艺手段来提高产品性能，这方面是国内PA企业需要加强的；再者，集成度比较高的如PAMiD、LPAMiD等产品，集成了各种分立器件以及无源器件，而目前国内在高品质滤波器这块跟国外差距还比较大，这对模块化的射频前端性能影响很大，加强国内企业在SAW、BAW方面的技术水平是一个亟待解决的问题。”业内人士剖析。
总体而言，在移动通信技术的发展进程中，为了满足更多频段、更高宽带等需求，高度集成的模块化产品是射频前端发展的必然趋势，毫米波通信的到来也在不久之后。除此此外，Qorvo提出的自屏蔽封装技术，可以降低采用机械屏蔽罩带来的不必要耦合影响，也是未来射频前端模块化发展的一大方向。
史海拾趣
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