靠近天線部分的設(shè)備是射頻前端設(shè)備。 射頻前端包括發(fā)射通路和接收通路。 發(fā)射通路的器件不多，功率放大、濾波之類的。 接收通路的器件比較多一點(diǎn)，包括低噪聲放大器（LNA）、濾波器等器件，包括增益、靈敏度、射頻接收帶寬等指標(biāo)，要根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，目的是保證有用的射頻信號(hào)能完整不失真地從空間拾取出來(lái)并輸送給后級(jí)的變頻、中頻放大等電路。
射頻前端是指在通訊系統(tǒng)中，天線和中頻（或基帶）電路之間的部分。在這一段里信號(hào)以射頻形式傳輸。對(duì)于無(wú)線接收機(jī)來(lái)說(shuō)，射頻前端通常包括：放大器，濾波器，變頻器以及一些射頻連接和匹配電路。
射頻器件是無(wú)線連接的核心，凡是需要無(wú)線連接的地方必備射頻器件。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推動(dòng)下，未來(lái)全球無(wú)線連接數(shù)量將成倍的增長(zhǎng)。高通預(yù)計(jì)到 2020 年，全球?qū)崿F(xiàn)無(wú)線連接的終端設(shè)備數(shù)量超過(guò) 250 億個(gè)。
無(wú)線連接需求不止，射頻器件行業(yè)機(jī)會(huì)不斷。手機(jī)配臵的無(wú)線連接協(xié)議越來(lái)越多，直接驅(qū)動(dòng)射頻器件行業(yè)持續(xù)成長(zhǎng)。從早期的 2G 單一通信系統(tǒng)，到現(xiàn)在的2G、 3G、 4G、 Wifi、藍(lán)牙、 NFC、 FM，手機(jī)需要支持 7 個(gè)以上無(wú)線通信系統(tǒng)，射頻器件單機(jī)價(jià)值數(shù)倍于十年前的系統(tǒng)。
5G演進(jìn)是循序漸進(jìn)的過(guò)程，創(chuàng)新射頻器件技術(shù)有望在 4.5/4.9G得到應(yīng)用。 2G到 3G 的演進(jìn)過(guò)程中，無(wú)線通信經(jīng)歷了 UMTS、 HSPA、 HSPA+三個(gè)階段； 3G到 4G 的演進(jìn)過(guò)程經(jīng)歷了 class 1-2、 class3-4、 class5 三個(gè)階段。
我們認(rèn)為向，5G 的演進(jìn)過(guò)程同樣是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，會(huì)經(jīng)歷 4.5G/4.9G 等中間形態(tài)。
而在這些中間形態(tài)中（2018 年左右），就會(huì)有一些射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。射頻器件在消費(fèi)電子及軍工產(chǎn)業(yè)都有著至關(guān)重要的應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)資本及國(guó)家大基金的重視程度將與日俱增。在各方資本的助力下，國(guó)內(nèi)射頻器件行業(yè)將迎來(lái)新一輪行業(yè)大發(fā)展機(jī)遇。
PA 芯片領(lǐng)域：
PA 芯片行業(yè)迎來(lái)接口標(biāo)準(zhǔn)化及砷化鎵晶圓代工向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移兩大紅利，國(guó)內(nèi) PA 廠商的產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)過(guò)程更加順暢，預(yù)計(jì)在 5G 時(shí)代國(guó)產(chǎn)替代率將大幅提高。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)涌現(xiàn)出諸如漢天下、中普微、 RDA 等一批 PA優(yōu)秀廠商。
濾波器領(lǐng)域：
到 2020 年，頻段數(shù)量新增 50 個(gè)以上，理論上新增一個(gè)頻段需要配置2 個(gè)濾波器，頻段數(shù)量增長(zhǎng)直接驅(qū)動(dòng)濾波器數(shù)量大幅增長(zhǎng)。
天線領(lǐng)域：
MIMO 多天線技術(shù)的應(yīng)用，單個(gè)手機(jī)及基站配臵的天線數(shù)量成倍增長(zhǎng)。 5G 最大的變化是引入高頻率頻段，天線的設(shè)計(jì)方案將由現(xiàn)有的單體天線改為陣列天線，新型磁性材料及 LTCC 集成技術(shù)將是 5G 天線的核心技術(shù)。國(guó)內(nèi)廠商在 4G 天線已經(jīng)占據(jù)國(guó)際領(lǐng)先位臵，產(chǎn)品已進(jìn)入蘋果、三星等高端手機(jī)品牌。而在厘米波、毫米波通信領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)科研院所積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，雷達(dá)及衛(wèi)星通信的技術(shù)處于全球領(lǐng)先地位。我們看好在 5G 浪潮推動(dòng)下，軍用
厘米波/毫米波技術(shù)向消費(fèi)電子領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化邏輯。
什么是射頻器件
射頻器件是無(wú)線通訊設(shè)備的基礎(chǔ)性零部件，在無(wú)線通訊中扮演著兩個(gè)重要的角色，即在發(fā)射信號(hào)的過(guò)程中扮演著將二進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻率的無(wú)線電磁波信號(hào)；在接收信號(hào)的過(guò)程中將收到的電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。
無(wú)論何種通信協(xié)議，使用的通訊頻率是高是低，配臵射頻器件模塊是系統(tǒng)必備的基礎(chǔ)性零部件。無(wú)論是使用 13.56Mhz 的信號(hào)作為傳輸載體 NFC 系統(tǒng)；抑或是使用900/1800Mhz 信號(hào)作為傳輸載體的 GSM 通訊系統(tǒng)； 還是使用 24Ghz 和 77Ghz 電磁波信號(hào)作為傳輸載體的無(wú)人駕駛毫米波雷達(dá)，均需要配臵射頻器件模塊。作為無(wú)線通
訊不可缺少的基礎(chǔ)一環(huán)，射頻器件的技術(shù)革新是推動(dòng)無(wú)線連接向前發(fā)展的核心引擎之一。在聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大規(guī)模增長(zhǎng)的環(huán)境下，射頻器件行業(yè)是未來(lái)成長(zhǎng)最快且最確定的方向性資產(chǎn)。
未來(lái)的世界是一個(gè)無(wú)線連接一切的世界。根據(jù) Gartner 預(yù)測(cè)，到 2020 年，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將達(dá)到 250 億部，實(shí)現(xiàn)全球平均每個(gè)人 3 個(gè)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的規(guī)模。而據(jù) Gartner 統(tǒng)計(jì)，在2015 年，全球消費(fèi)行業(yè)僅僅只有 29 億部聯(lián)網(wǎng)設(shè)備；工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域僅 7.36 億部聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。在無(wú)線聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備從 2015 年的 36 億部增加至 250 億部的大趨勢(shì)下，射頻器件的年產(chǎn)值將增加數(shù)倍。
射頻前端的構(gòu)成
射頻前端模塊由功率放大器（PA）、濾波器、雙工器、射頻開關(guān)、低噪聲放大器、接收機(jī)/發(fā)射機(jī)等組成。其中功率放大器負(fù)責(zé)發(fā)射通道的射頻信號(hào)放大；濾波器負(fù)責(zé)發(fā)射及接收信號(hào)的濾波；雙工器負(fù)責(zé) FDD 系統(tǒng)的雙工切換及接收/發(fā)送通道的射頻信號(hào)濾波；射頻開關(guān)負(fù)責(zé)接收、發(fā)射通道之間的切換；低噪聲放大器主要用于接收通道中的小信號(hào)放大；接收機(jī)/發(fā)射機(jī)用于射頻信號(hào)的變頻、信道選擇。
移動(dòng)通信終端各個(gè)射頻器件之間的信號(hào)傳輸關(guān)系
以 iPhone 7 的配臵來(lái)看，手機(jī)配臵了 3 顆 PA 芯片（高、中、低頻段）， 2 顆濾波器組， 2 顆射頻開關(guān)， 2 顆 PA、濾波器一體化模組。
表 1: 蘋果 iPhone 7 的射頻前端芯片主要供應(yīng)商
市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 110 億美金，行業(yè)保持雙位數(shù)高速成長(zhǎng)
2015 年，全球移動(dòng)終端射頻器件市場(chǎng)規(guī)模約有110 億美金。根據(jù)高通半導(dǎo)體的預(yù)測(cè)，移動(dòng)終端的射頻前端模塊在 2015-2020 年間的復(fù)合增速在 13%以上，到 2020 年市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò) 180 億美金。
射頻前端模塊市場(chǎng)增長(zhǎng)強(qiáng)勁，一方面，2015年全球 4G終端出貨量占比剛剛躍過(guò)50%，滲透率的提升保證了未來(lái) 2 年的成長(zhǎng)動(dòng)能。另一方面 4G 到 5G 的演進(jìn)過(guò)程中，射頻器件的復(fù)雜度逐漸提升，射頻器件的單部手機(jī)價(jià)值量會(huì)得到提升。
而隨著終端支持的無(wú)線連接協(xié)議越來(lái)越多，從最初的 2G 網(wǎng)絡(luò)到現(xiàn)在的 NFC、2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)、 WiFi、藍(lán)牙、 FM 等，通信終端的射頻器件單機(jī)價(jià)值量增長(zhǎng)了數(shù)倍。展望未來(lái)，4G 的滲透率尚未飽和，滲透率提升將繼續(xù)驅(qū)動(dòng)射頻器件單機(jī)價(jià)值量增長(zhǎng)。另外 5G通訊為射頻器件行業(yè)帶來(lái)新的增長(zhǎng)機(jī)遇，一方面射頻模塊需要處理的頻段數(shù)量大幅增加，另一方面高頻段信號(hào)處理難度增加，系統(tǒng)對(duì)濾波器性能的要求也大幅提高。
在早期的 GSM 手機(jī)中，射頻器件的單部手機(jī)價(jià)值量不足 1 美金，而如今 4G 時(shí)代，蘋果、三星的高端旗艦機(jī)型的射頻器件單機(jī)價(jià)值量超過(guò) 12.75 美金，單機(jī)價(jià)值量在過(guò)去的十年間增長(zhǎng)了數(shù)倍。
3G 終端轉(zhuǎn)換為 4G 終端帶來(lái)單機(jī)價(jià)值量翻倍以上增長(zhǎng)。 根據(jù)美國(guó)射頻器件巨頭Triquent的預(yù)測(cè)， 進(jìn)入 4G 時(shí)代， 單部手機(jī)射頻器件價(jià)值從 3G 終端的 3.75 美金提升至 7.5 美金，支持全球漫游的終端設(shè)備 ASP 甚至達(dá)到了 12.75 美金。
單部手機(jī) RF器件價(jià)值量演變（美金）
單臺(tái)手機(jī) RF器件價(jià)值量
5G 三大技術(shù)升級(jí)，射頻器件迎來(lái)革新機(jī)會(huì)
5G 通信為了實(shí)現(xiàn)在通訊速率及容量上的升級(jí)， 在技術(shù)上主要有三大變化：一是使用了更多的通訊頻段；二是使用量 MIMO 多天線技術(shù)；三是使用了載波聚合技術(shù)。
（1）通訊頻段帶來(lái)的機(jī)會(huì)
在 2012 年全球 3G 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) 3GPP 提出的 LTE R11 版本中，蜂窩通訊系統(tǒng)需要支持的頻段增加到 41 個(gè)。根據(jù)射頻器件巨頭 skyworks 預(yù)測(cè)，到 2020 年， 5G 應(yīng)用支持的頻段數(shù)量將實(shí)現(xiàn)翻番，新增 50 個(gè)以上通信頻段，全球 2G/3G/4G/5G 網(wǎng)絡(luò)合計(jì)支持的頻段將達(dá)到 91 個(gè)以上。
理論上，單個(gè)頻段的射頻信號(hào)處理需要 2 個(gè)濾波器。由于多個(gè)濾波器會(huì)集成在濾波器組中，手機(jī)配臵的濾波器器件與頻段數(shù)量之間的關(guān)系并非簡(jiǎn)單線性比例關(guān)系。但頻段增多之后，濾波器設(shè)計(jì)的難度及濾波器數(shù)量大幅增加是確定的趨勢(shì)，相應(yīng)的價(jià)值量和銷售數(shù)量都會(huì)數(shù)倍于目前的濾波器。
就實(shí)際應(yīng)用而言，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷售的手機(jī)普遍支持五模十三頻，即支持的頻段數(shù)量為13 個(gè)。 而在之前，國(guó)內(nèi) 2G 手機(jī)僅需要支持 4 個(gè)頻段， 3G 手機(jī)至少支持 9 個(gè)頻段，支持頻段的數(shù)量在每一代通信系統(tǒng)升級(jí)過(guò)程中都有大幅提升。
美國(guó) FCC（聯(lián)邦通信委員會(huì)）在今年 7 月份劃定了 5G 頻段，是世界上第一個(gè)確定5G 高頻段頻譜的國(guó)家。美國(guó) 5G 通信頻段包括3.85Ghz、 7Ghz、 27.5-28.35 Ghz、37-38.6 Ghz、 38.6-40 Ghz、 64-71 Ghz。 從美國(guó)劃定的 5G 頻段來(lái)看，新增頻段集
中在 3.8-7Ghz、 27-40Ghz、 64-71Ghz 的低、中、高三大頻段，高頻率頻段對(duì)濾波器的性能要求更加苛刻，濾波器行業(yè)面臨著一場(chǎng)從材料到制造工藝的全新技術(shù)革命。
表2 LTE 到 5G演進(jìn)的主要技術(shù)參數(shù)
無(wú)線頻段數(shù)量的演變（ 1999 年-2012 年）
（2）MIMO技術(shù)帶來(lái)的射頻天線機(jī)會(huì)
MIMO 技術(shù)指信號(hào)發(fā)射端和接收端采用多根發(fā)射天線和接收天線的通訊技術(shù)。 MIMO技術(shù)使得通訊的速率及容量成倍的增長(zhǎng)，是 LTE 及未來(lái) 5G 的關(guān)鍵技術(shù)之一。 MIMO技術(shù)的應(yīng)用普及為天線行業(yè)帶來(lái)巨大增量市場(chǎng)，基站及終端天線迎來(lái)快速增長(zhǎng)的行業(yè)性機(jī)會(huì)。
為提升通訊速率，預(yù)計(jì)到 2020 年， MIMO64x8 將成為標(biāo)準(zhǔn)配臵，即基站端采用 64根天線，移動(dòng)終端采用 8根天線的配臵模式。目前市場(chǎng)上多數(shù)手機(jī)僅僅支持MIMO 2x2技術(shù)，如若采用 MIMO64x8 技術(shù)，基站天線的配臵數(shù)量需要增長(zhǎng) 31 倍，手機(jī)天線數(shù)量需要增長(zhǎng) 3 倍。
（3）載波聚合帶來(lái)射頻開關(guān)及濾波器機(jī)會(huì)
載波聚合技術(shù)將數(shù)個(gè)窄頻段合成一個(gè)寬頻段，實(shí)現(xiàn)傳輸速率的大幅提升。載波聚合技術(shù)的引進(jìn)大大增加了對(duì)射頻器件性能的要求以及射頻系統(tǒng)的復(fù)雜度。
目前市場(chǎng)上的射頻器件主要采用 2 載波的載波聚合。 2017 年，國(guó)內(nèi)的三大電信運(yùn)營(yíng)商將正式啟動(dòng)三載波的聚合，而到 2018 年，四載波甚至五載波的載波聚合將出現(xiàn)在手機(jī)通訊應(yīng)用中。例如載波聚合技術(shù)要求射頻天線開關(guān)具有極高的線性度，以避免與其他設(shè)備發(fā)生干擾，對(duì)于濾波器及射頻開關(guān)的性能要求將更加苛刻。
隨著載波聚合的逐步普及，射頻 MEMS 開關(guān)行業(yè)將迎來(lái)快速增長(zhǎng)。目前機(jī)遇 SOI 工藝的射頻開關(guān)正在接近技術(shù)極限，無(wú)法滿足IIP3=90dbm 的要求。能夠達(dá)到IIP3>90dbm 的射頻性能目標(biāo)的唯一一種開關(guān)是射頻 MEMS 開關(guān)，因此射頻 MEMS開關(guān)將在未來(lái) 5G 時(shí)代迎來(lái)確定性增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。
