射频前端模块产业：苹果做出的技术选择是什么？

RF 前端模块制造商和 手机OEM 做出的技术选择是什么？模块之间的成本差异是什么？不同的制造流程步骤是什么？如何解释智能手机制造商的选择和供应商倾向？系统加咨询和 Yole 介绍了他们对 RF 前端模块行业最新创新的愿景。

消费者对数据的兴趣并没有因为Covid19大流行而降低。人们意识到在封闭期间连接的重要性。大部分数据流量增加是由固定网络处理的，但移动网络也受到影响。许多服务提供商必须适应这种情况。无论是固定的还是移动的，服务提供商都有很大的窗口，可以让消费者迁移到宽带互联网接入和新的 5G 和 Wi-Fi6 以及光纤标准。网络运营商层面的好处是新技术的效率，这将降低运营成本。

RF 前端和连接市场有望实现两位数增长

随着宽带PA和过滤器的发展，5G对射频前端行业提出了挑战。为了支持 5G 实施，RF 前端公司决定进行大量投资，尤其是在设计和材料工程方面。

根据市场研究和战略咨询公司Yole Dévelopment（Yole）的数据，PA模块市场将从2019年的54亿美元增长到2025年的89亿美元。RF 前端模块 （FEM） 市场将从 2019 年的 26 亿美元增长到 2025 年的 46 亿美元。

预计到 2025 年，RF 前端和连接市场有望实现两位数增长，市场将达到 254 亿美元。Yole 预计 2019 年至 2025 年间的复合年均增长率为 11%。市场将细分为多个主要组成部分。

5G 和 Wi-Fi 6 受益于 COVID-19 大流行

为了应对数据传输速度的更严格要求和更好的光谱效率，5G 手机将配备 4×4 多输入多输出 （MIMO） 下行链路，频率超过 2.5 GHz。它还将有新的无线电 （NR） 频带以及 5G 与 LTE 的双连接 （EN-DC） 。在某些情况下，将有一个2×2的MIMO上行链路，并且可能是一个多样性传输链路。在5G手机中，声音参考信号也是强制性的，以优化无线电链路与范围内的主动天线系统。

除此之外，5G 设备必须满足时间部门 Duplex （TDD） NR 频段的高功率用户设备的定义，并且能够以至少 100 MHz 的带宽运行。运营商聚合 （CA） 将适用于 5G，就像适用于 LTE 一样。将评估其他功能，如可能影响 RF 内容的补充上行链路。

Wi-Fi 6 将从根本上使上下链接使用 2×2 MIMO 。Wi-Fi 6E 将把 Wi-Fi 信号的频率覆盖范围扩展到 6 GHz以上。新的使用案例，如文件共享或增强现实和智能遥控器正在推动对精确定位技术的需求。因此，将在手机中添加新的UWB射频单元，进一步增加射频内容。

美中贸易战加速生态系统转型

中国、韩国和美国是5G的早期采用国，所有主要运营商都推出了自己的网络，如图所示，消费者是技术爱好者。在日本、欧洲和世界其他地区，5G网络的推出速度正在放缓。到2020年，中国市场将拉动5G智能手机的大部分需求。美国政府非常重视5G和Wi-Fi 6，并制定了前所未有的频谱拍卖计划，以在更广泛的范围内加速技术采用。事实上，在各国比以往更加寻求增长的背景下，这些技术转型对国内生产总值（GDP）做出了巨大贡献。

RF 前端和连接市场由五家大公司主导，占整个业务的近 80%。五分之四的公司是美国公司。这家领先的公司是一家日本公司。数十年在设计和制造所有主要 RF 组件方面的经验解释了村田、Skyworks、Broadcom、Qorvo和高通的领先地位。所有主要的移动设备制造商都依赖这五家制造商中的一家或多家的专业知识作为首选，因为这些公司提供最先进的 RF 组件。

然而，来自中国、韩国、日本和欧洲的其他公司也完成了RF前端产品。由于美中之间的贸易紧张关系已经加剧，这种平衡可能会演变。我们可以期待中国移动设备制造商重新考虑其供应战略，并迟早会更积极地构建本地生态系统。事实上，华为的情况已经开始了。主要困难来自基带供应。该公司拥有自己的Kirin平台与HiSilicon，它不能再访问最先进的铸造厂，如台积电制造其SoC。据悉，华为已经储备了关键零部件，但必须外包其未来的SoC开发项目，或开发本地铸造能力，如图3所示。华为可能同时运行这两个选项。

关于RF前端和连接业务，美国技术的供应不是严格禁止的，只是受到限制。Qorvo和Skyworks过去大力支持华为，但将来会减少曝光率。与基带方面一样，华为也向非美国公司（尤其是日本和欧洲公司）下订单更多。从长远来看，华为将通过投资和与当地公司合作，开发RF零件的本地生态系统。作为华为的内部设计公司，HiSilicon已经将其技术产品组合从低噪音放大器（LNAs）扩展到功率放大器（PA）和交换机，并开始构建PA模块。此外，华为还投资了过滤公司肩部。先进的滤波技术是华为获得由美国公司提供的完整RF前端的缺失部分。

苹果的技术选择是什么？

系统加咨询和 Yole 深入调查颠覆性 RF 技术和相关市场。本报告也明确强调了苹果对特定组件制造商的依赖性，以及通信技术集成的不同选择，甚至最新一代的毫米波长（mmWave）信号支持，"系统加咨询的Stéphane Elisabeth评论道。

"在 2016 年至 2020 年的 iPhone 系列中，Apple 的战略是首先在 2017 年之前减少 RF 面积，降低板级，"系统加咨询的 RF 和高级包装成本分析师 Stéphane Elisabeth 博士断言。"但自那以后，随着RF份额的稳定，董事会也在不断增加，这主要是通过5G整合。2017 年至 2020 年间，英特尔是苹果唯一的调制解调器和收发器 （TRx） 供应商。高通在2017年失去了市场，在2020年进入iPhone设计，并有可能在2021年保留，因为5G。2022年，苹果有望提供内部调制解调器和TRx。

在2020年刚刚发布的iPhone 12系列中，已经实施了多项通信创新。这些创新包括 NFC 在手机后部增加一个控制器和 NFC 天线，用于配件识别;GPS 集成了新频段 L5（1175 MHz），具有改进的信号结构、更高的传输功率和更宽的带宽：以及 5G 通信，集成了几个频段兼容性，如 n260 和 n261 在 mmWave 频段中。

与此同时，Yole 发布了 5G 对 RF 前端和 2020 年手机连接的影响报告，该报告将于 2020 年底发布。2020 年版详细分析了每个射频技术的优缺点，并提供了详细的生态系统快照。本研究还指出了 COVID-19 对 RF 前端和连接业务的影响。

据系统加咨询团队分析，第 12 代 iPhone 中的 5G Sub-6 和 mmWave 集成可增加模块区域。与其他玩家（如 OnePlus）相比，RF 区域大了近 40%。在受益于 5G 的玩家中，系统加咨询列出了博通、村田、Qorvo和高通。

在包装方面，像DSBGA这样的颠覆性解决方案成为FEM的标准包装。但在2020年，模块供应商进一步与DSMBGA遵循村田的道路。自 2016 年以来，村田仍然是主要供应商，其次是Qorvo、Skyworks和 Broadcom。超过 90% 的组件是集成设备。苹果依靠高集成的美国供应商，如Qorvo，Broadcom或Skyworks，但每个在设计中的独特地位。此外，使用Qorvo的天线调谐器，苹果能够提供一款天线数量少的智能手机。

作为 RF 前端模块行业的一部分，SAW 过滤器正在发挥关键作用。系统加咨询的 SAW 过滤器比较 2020 报告中对此进行了审查。IHP Saw 过滤器出现在 2018 年与 iphone Xs 最大。因为它只用于村田的组件在小型生产。

但是，随着上一代即iPhone 12系列，BAW过滤器在专用区域（x6）有了巨大的增长。事实上，随着5G和WiFi6的崛起，几乎所有的市场领导者都在寻找BAW解决方案。

根据 Cédric Malaquin 在 5G 对 2020 年手机 RF 前端和连接性的影响报告中的说法："在设计和制造所有主要 RF 组件方面拥有数十年的经验，这解释了村田、Skyworks、Broadcom、Qorvo和高通的领先地位。所有主要移动设备制造商都依赖这五家制造商中的一家或多家的专业知识作为首选，因为这些公司提供最先进的 RF 组件。然而，来自中国、韩国、日本和欧洲的其他公司也在积极布局RF前端产品"。