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2022/7/8 13:51

小赛道里的大江湖:5G时代,全球射频前端产业迎来“变局”

C114通信网  乐思

C114讯 7月8日消息(乐思)尽管当前5G发展受到全行业空前的关注,但Wi-Fi蓝牙UWB等其他连接标准也在不断发展,而它们共同推动着射频前端(RFEE)市场增长。

射频前端是移动通信设备的关键部件,其作用是接受和发送无线信号,进行数字信号和模拟信号的转换。在5G时代,射频前端重要性日益凸显。5G需要支持更多的频段、进行更复杂的信号处理,射频前端在通信系统中的地位进一步提升。同时,射频前端电路需要适应更高的载波频率、更宽的通信带宽,更高更有效率和高线性度的信号功率输出,自身需要升级以适应5G的变化,在整体结构、材质以及器件数量方面都需要巨大的革新。

有业内人士指出,射频前端将是5G极具挑战、又至关重要的领域,行业格局日新月异。

5G时代 射频前端至关重要

过去数十年的时间,通讯行业经历了从2G到3G,再由3G到4G的逐步迭代,再从4G升级到如今的5G。更多频段的开发、新技术的引入令高速网络普及,手机也从当年短信电话的功能机转变为更加多元的智能终端,满足即时下载、社交直播、在线游戏等需求。

伴随着这种转变,通讯性能成为手机越来越重要的指标。这其中射频前端作为核心组件,作用更是举足轻重。其主要扮演着两个角色,在发射信号的过程中扮演着将二进制信号转换成高频率的无线电磁波信号,在接收信号的过程中将收到的电磁波信号转换成二进制数字信号。

简单来说,基带信号处理器能够对需要的处理信号进行转换;对数字信号、模拟信号进行转化。随后经过射频芯片进行调制,变成射频信号。而射频前端则是对射频信号进行过滤和放大。若没有射频前端芯片,手机等移动终端设备将无法拨打电话和连接网络以及使用无线通信功能。可以说,射频前端在无线通信中有不可或缺的作用。

与此同时,射频前端的变革始终追随无线通信的演进。移动通信技术从2G发展到5G时代,移动网络速度越来越快,需要不断增长的射频前端芯片的支持。如今,射频前端对于支持全天续航能力的高性能5G终端更为重要。射频前端包括调制解调器和终端天线间的众多射频组件,影响并管理无线发送和接收的全部信号。与4G早期不到20个频段组合相比,5G有超过10000个频段组合,显著增加了射频前端的复杂性。

对于5G来说,这不仅仅意味着高速的数据连接,同时还支持海量的IoT应用和低时延高可靠性的场景。未来,物联网将逐步接入大量的终端设备,最后实现海量的连接,大量的网络互联将带来射频前端芯片的需求大增。全球应用于窄带物联网通信的频率,分布在中低频范围。因此,射频前端的设计者需要在宽带匹配、谐波抑制、超低功耗还有低成本方面选择最优化的设计方案。

市场前景可期 竞争格局生变

随着移动终端设备从手机到平板电脑、智能穿戴的不断丰富,移动医疗、智能家居等新兴应用领域的逐步发展,以及射频前端芯片价值量的提升,这些因素全方位促进全球射频前端市场规模高速增长。

据Gartner预测,到2026年射频前端市场规模将达到210亿美元,2019年至2026年间的复合年增长率为8.3%。

放眼全球,传统的射频前端市场基本由全球领先企业占据,主要是四家厂商:Broadcom、Skyworks、Qorvo和Murata。随着通信制式的不断复杂化与单机ASP提升,形成射频部分一体化射频解决能力才能占领最大的市场份额。自2014年以来,这些巨头进行了一系列布局,来强化自己的射频芯片布局;还有一批基带芯片厂商借助SoC芯片的优势切入射频前端市场,完成了对射频芯片和基带芯片的兼并发展。

其中,最为典型代表是高通。其在2014年收购Blacksand进入PA市场,2016年同日本电子元器件厂商TDK联合组建合资公司进入滤波器市场,为5G时代射频前端技术提前布局,同时发布全球首款5G调制解调器骁龙X50。2017年2月,高通推出了全新的射频前端解决方案RF360,提供了从调制解调器到天线的完整解决方案。

2018年9月17日,高通用31亿美金收购TDK股份,RF360成为高通全资子公司。高通基带加上RF360射频的方案在5G推广初期占据先机。5G对手机射频部分带来的增量巨大。同时,高通推出的包络追踪器为射频前端提供了成本优化的解决方案。高通以基带协同RF360射频前端进行布局,是当时市场上为数不多提供覆盖天线到调制解调器的解决方案的厂商,这样的模式能大幅度降低在供应链中的成本,降低开发设计风险。

尤其是在5G毫米波的发展趋势下,高通进军射频前端领域的优势尽显。高通于2019年2月推出X50的后续版本X55,能够实现高达7Gbps的下行、以及3Gbps的上行速率。同时推出了相配套的射频前端方案,最突出的是支持全球毫米波频段(26GHz、28GHz、39GHz)的QTM525毫米波天线模组,其可以实现厚度小于8mm的5G手机。高通通过将收发器、开关等前端器件和天线阵列都集成在一个模组当中,极大地简化了5G手机开发难度,并且有效控制了模组尺寸。

高通表示,射频前端已经成为重点关注的四大关键业务领域之一。据悉,凭借着领先的射频前端性能和跨全品类的业务扩展,2021年高通射频前端单元累计出货量达80亿个,其中单个组件出货量均超过3亿个。

智能手机之外 赋能更广袤的蓝海市场

疫情期间的隔离政策让大众深知“连接”的重要性,移动自由的无线标准(例如Wi-Fi、蓝牙和超宽带技术)几乎触及每一个人的生活。尤其是Wi-Fi,凭借着传输速度快、建设成本低,几乎成为生活“必需品”。

Wi-Fi也是射频前端的重要战场之一。和蓝牙、GPS相比,Wi-Fi技术迭代较快、射频前端复杂度更高。目前,全球只有少数公司能在技术壁垒较高的Wi-Fi射频前端领域进行布局,高通正是其中之一。

近日,高通宣布推出Wi-Fi7射频前端模组,将其调制解调器和射频的优势扩展至Wi-Fi,该模组适用于汽车、扩展现实(XR)、PC、可穿戴设备、移动宽带和物联网等领域。

据悉,Wi-Fi射频前端模组融合了Wi-Fi基带芯片和天线之间所需的关键组件,放大并适配信号以支持最优无线传输。制造商可利用上述模组,快速且经济地开发Wi-Fi客户端设备。此次推出的全新模组支持5G与Wi-Fi共存,与高通ultraBAW滤波器配合以支持5G/Wi-Fi并发,增强使用蜂窝网络终端的无线连接性能。

高通透露,目前,全新射频前端模组正在出样。搭载该全新解决方案的商用终端预计将于2022年下半年上市。

智能手机时代,高通的技术优势十分明显。2021财年,高通在智能手机射频前端领域收入排名第一。高通也一直在智能手机之外的领域扩展技术应用,比如汽车、物联网、PC、XR等等。全新射频前端模组的推出与高通战略相契合,即通过调制解调器到天线的解决方案,将高通在智能手机领域的领导力扩展至汽车和物联网领域,从而使高通成为覆盖不同行业的射频前端全球领军企业。

目前,大多数已发布或正在开发中的采用高通技术公司连接芯片的5G汽车、5G固定无线接入CPE和5G PC,都使用了其射频前端技术或组件。此外,高通射频前端技术正加速应用于消费级物联网终端,如可穿戴设备。

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