智能手机正驱动射频前端5倍于半导体市场的速度增长

据IHS 报道，智能手机是当今世界上使用最广泛、最通用的电子设备之一 ，在过去的十年里已经获得了巨大的普及，现在已经成为数字世界的主要沟通媒介。在某些情况下，特别是在发展中国家，智能手机可能是用户唯一具有计算功能的设备。就在10年前，上市的智能手机还不足400万部。与之形成对比的是，IHS Markit预计自2017年起，全球智能手机每年的出货量将超过15亿部。如今市场上用户更关注的功能，如屏幕、相机、内存、处理器和软件等。然而，RFFE射频前端(射频收发器与天线之间的器件)的功能通常会被忽略，而它的功能实际上正是智能手机具有移动性的关键。射频性能可以成为极佳移动宽带体验的推动者，或者成为一个阻碍者。

自从广泛采用LTE技术以来，射频前端(RFFE)一直在支持越来越多的频段和空中接口制式，同时克服了智能手机设计中其他部分造成的尺寸和成本限制。

从2G到3G技术的转变导致了RFFE的复杂性呈几何级数式增长；从3G到4G的转变，更使得RFFE的复杂性呈指数式增长，除了增加频段，还增加了4x4 MIMO的天线架构和载波聚合。与此同时，在竞争日益激烈的环境中，OEM厂商可能会把重点放在前面提到的拍照等功能上，而当这些功能比以往任何时候都更受关注的时候，OEM厂商对射频前端的兴趣反而可能会更小。

根据IHS Markit无线半导体竞争研究报告的数据显示，移动手机射频前端器件市场的规模已从2010年的43亿美元增长到2017年的约134亿美元，复合年增长率超过17.7%。在这段时间里，射频器件市场的增长速度是整个半导体市场的5倍，这一惊人的成就凸显了RF前端的重要性和复杂性。

为了揭示智能手机设计中最关键的一个方面——RF前端，IHS Markit将推出一系列RFFE的深度分析。这些文章将讨论器件集成的趋势，与日俱增的复杂性，以及随着市场进一步向采用4G+和5G技术发展所需要优异射频性能的一些关键技术属性。本文是本系列的第一篇。

LTE的进步推动了射频器件市场的发展

随着支持LTE的频带数量的增加，诸如载波聚合之类的技术已经出现，从而推动更高的数据传输率。载波聚合是单个射频频带的组合，可以为给定的设备创建更宽的带宽和更快的下载速度和上传速度。这一技术随着高级版LTE，基本是LTE Cat 4 及以上的出现而出现。从Cat 4 LTE开始，设备可以达到150Mbps或更高的数据速率。最新的可用调制解调器是Cat-16 LTE，可以将数据速率提高到大约1Gbps。明年，Cat18设备甚至能达到1.2Gbps的数据传输速度。为了实现这些非凡的速度，移动设备必须支持更多的发送和接收通道，额外的接收通道因为采用4x4 MIMO设计而变得更加复杂且需要支持越来越多的载波聚合组合。随着高阶版LTE进化到高阶版LTE Pro, 载波聚合组合的数量呈指数级增长，2015年只有200种CA组合，两年后，这一阶段的组合数量将超过1000种。

防止SKU激增的器件集成

10年前，智能手机只需要支持大约5个频段，就能被认为是"全球通手机"，而现在的LTE制式大约有50个频段，甚至还没算上可能的载波聚合组合。就在几年前，OEM厂商还可以在全球范围内发布单一SKU智能手机，尽管这在当时是一个挑战。如今发布的大多数智能手机都至少有2到4个版本，以解决支持全球所有主要网络的问题。苹果是唯一一家通过iPhone 4S实现全球单一SKU的高端智能手机OEM厂商，但这可能是高产量设备实现这一目标的最后一次机会，尤其是在LTE技术进步的情况下。苹果iPhone 4S只需应对相对较少频带的3G技术，一旦苹果进入到LTE时代，单一SKU不再是一种选择。2012年9月底新发布的iPhone 5有三个不同的型号，每个型号支持一组不同的LTE频段。智能手机留给RF器件的空间有限，为了支持越来越多的频段，这些器件必须彼此集成到模块中。此外，像功率放大器(PA)这样的器件不仅必须支持一组频段，还必须支持多种制式。这些多制式、多波段的PA被其他器件所包围，例如集成了RF开关、双工器和滤波器的前端模块。

与今天的旗舰智能手机相比，看一看早期的LTE智能手机RF前端的地位，就凸显了器件集成的重要性。例如，2012年的三星Galaxy SIII中发现的主要射频器件中，只有6%被集成在模块中，而这些器件占了RFFE物料成本(BOM)的26%(不包括RF Transceivers)。相比之下，模块化器件占了三星Galaxy S8 Plus中RFFE BOM的87%。

并不是所有的OEM厂商都会采用相同的方法来进行射频器件集成，这取决于智能手机的目标市场;他们可能会选择使用分立和集成射频前端混合的方式。Skyworks、Qorvo和高通等射频供应商提供了各种级别的集成射频器件。对于专注于入门级、本地或运