手机射频前端市场分析与预测

发布时间:2019-07-10 09:37:55

       未来五年,手机射频前端市场充满活力且技术创新层出不穷,预计复合年增长率高达14%,2022年将达到227亿美元。


       2016年至2022年手机射频前端市场规模翻番有余

       手机射频(RF)前端模块和组件市场发展很快,2016年其市场规模为101亿美元,预计到2022年将达到227亿美元,复合年增长率为14%。这样的高速增长,惹得其它半导体市场中的厂商羡慕不已。但是,各种手机射频前端组件的增速不一,如天线调谐器(Antenna tuners)的复合年增长率为40%,滤波器(Filters)的复合年增长率为21%,射频开关(Switches)的复合年增长率为12%,而射频功率放大器和低噪声放大器(PAs & LNAs)的复合年增长率仅为1%.


       2016~2022年手机射频前端模块和组件市场

       滤波器是射频前端市场中最大的业务板块,其市场规模将从2016年的52亿美元增长至2022年的163亿美元。滤波器市场的驱动力来自于新型天线对额外滤波的需求,以及多载波聚合(CA)对更多的体声波(BAW)滤波器的需求。

       功率放大器(PA)和低噪声放大器(LNA)是射频前端市场中第二大的业务板块,但是其增长乏力。高端LTE功率放大器市场的增长将被2G和3G市场的萎缩所平衡。由于新型天线的出现和增长,低噪声放大器市场将稳步前行。


       开关是射频前端市场中第三大的业务板块,其市场规模将从2016年的10亿美元增长至2022年的20亿美元。该市场将主要由天线开关业务驱动而增长。


       最后,天线调谐器是射频前端市场中最小的业务板块,2016年市场规模约为3600万美元,预计2022年将达到2.72亿美元。该市场的主要增长原因是调谐功能被添加到主天线和分集天线中。


       手机射频前端是一个高度复杂的产业

       手机射频前端市场的两位数增长带来了“甜蜜的烦恼”:增加了复杂性!

       部署和接入3G及4G网络加速了智能手机的发展,使得人们享受了更多的网络服务,包括即时消息、音乐、照片、电影、视频聊天等。高品质的视频下载和上传是对增强带宽和峰值数据速率的“无限”驱动。


       iPhone智能手机支持的频段数量

移动数据的这种持续性增长已经导致需要使用更多的无线电频谱。在移动通信中,随着用户数量和技术种类的激增,无线电频谱成为稀缺资源。


       为了应对上述的这种过度需求,手机必须满足复杂的要求,例如:
      - 支持区域和全球漫游的多频带
      - 支持多种蜂窝模式,包括2G、3G、4G、WiFi、蓝牙(Bluetooth)、近场通信(NFC)、全球定位系统(GPS)
      - 利用多输入多输出(MIMO)改善通信质量,使得数据速率提高和有效范围增加
      - 利用智能天线技术(如波束成形或分集)来增强单个数据信号的性能
      - 载波聚合(CA)支持更宽的带宽,提升带宽体验,如提供更高的峰值数据速率、更大的总体网络容量和更低的延迟等

       所有这些要求(频带从低频到高频)给手机射频前端架构、设计和制造带来了巨大的挑战!


       因此,手机射频前端产业对“创新”求贤若渴,其创新主要体现在三个方面:
     - 材料: 开发新的射频SOI衬底,如SOITEC公司的e-Si衬底,以减少衬底漏电或减小 寄生电容。
     - 设计: 新型内部组件设计,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,并可以与用于中低频带的砷化镓(GaAs)功率放大器展开       成本竞争。
     - 架构: 将三个双工器(duplexer)集成到六工器(hexaplexer)中,或者构建多模多带功率放大器模块,可以工作于所有的低频带、高频带或中频带。


       四家厂商垄断90%的手机射频前端市场,新厂商如何进入?

       博通(Broadcom)、Skyworks、Qorvo和村田(Murata)已经确立了在手机射频前端市场中的领先优势。而新厂商必须能够大批量供应满足手机行业需求的产品,同时还要获得大客户的支持。


       另一方面,一旦新技术落地,可能在五年内占领市场,并改变制造商和供应商的产业格局。

       举个例子,在天线射频开关(RF-switch)中,SOI开关从2010年的不到20%市场份额增长至2016年的95%市场份额,Peregrine等公司从蓝宝石上硅(Silicon-on-Sapphire, SOS)切换至SOI。


       当创新发生时,整个产业链和价值链将改变,厂商要么努力适应,要么黯然离开。衬底供应商和代工服务商将受到这种快速技术变革的深刻影响。


       短期内,类似Cavendish Kinetics拥有低损耗RF MEMS xPxT开关的厂商可以实现射频前端架构的创新,且无需昂贵的双工器和多路复用器。

       从长远来看,潜在的技术创新甚至可以颠覆手机射频产业。例如,Seamless Waves公司正在开发基于CMOS的可调谐模数转换器和可调谐数模转换器,其可以主动地聚焦于特定频率,并调整带宽,从而仅转换输入信号的所需部分。如果这项技术设法实现智能手机所需的低功耗和小尺寸,将很有可能改变射频前端产业,并衍生出更多的创新发展!