随着5G网络在带宽、覆盖率、时延等技术全面提升，将人与物、物与物串联已不是遥不可及的梦想。根据TrendForce旗下拓扑产业研究院数据显示，在这波浪潮下，为射频前端市场营造出相当有利的发展空间，其组成组件发展受到关注；另一方面，5G作为构建筑物联网、 智慧城市、智能制造的基础，中国厂商积极投入5G布局的情势如何？一起来了解。
谁为射频前端市场营造有利空间？
射频前端是无线通信设备的核心组件，介于天线与基带芯片间，负责处理信号接收与发送，主要由滤波器（Filter）、双工器（Duplexer）低噪音放大器（LNA）、功率放大器（PA）与开关（Switch）等组成。拓扑产业研究院指出，随着移动通信系统从2G走向5G，射频前端支持的频段越来越多，其内部各项组件的搭载数量也不断提高，以手机为例，2G手机射频前端搭载的功率放大器约1~2颗，到了5G手机则需16颗以上。
在平均销售单价部分，4G手机射频前端要价约15~25美元，5G手机射频前端则介于30~55美元；此外，5G手机若要支持n257和n258等毫米波（mmWave）频段，就得搭载更多天线与射频前端模块，才能避免信号衰减，其射频前端价格可能在70美元以上。
由此可见，有了5G加入，未来架构的物联网世界，将进一步扩大射频前端市场规模。
2018~2022年全球射频前端市场规模预估。（Source：拓璞产业研究院，2019/12）
各家组件厂商发展动态概述
拓扑产业研究院表示，射频前端市场各个组成组件技术门槛高，还没有单一厂商能为各组件提供最具竞争力的解决方案。以下将聚焦射频前端的内部组件，概述其发展动态。
射频前端的成本结构。（Source：拓璞产业研究院，2019/12）
1. 滤波器
- 滤波器（Filter）在射频前端中成本占比最高，由压电材料制成，主要功能是确保特定信号通过，并将其他不必要的信号衰减至最低，以实现高通、低通、带通或带阻（注1）。目前主流的射频前端滤波器有表面声波（SAW）滤波器，以及体声波（BAW）滤波器。此外，5G系统跨入毫米波频段，也为低温共烧陶瓷（LTCC）滤波器开创出全新商机。
- 从指标供应商来看，SAW滤波器主要由日本Murata、TDK、太阳诱电与美国Skyworks、Qorvo垄断，5家厂商囊括约96%市场占有率；BAW滤波器则由美国Broadcom独大，市场占有率约85%。在LTCC滤波器部分，日本Murata为领导厂商，TDK、太阳诱电也布局多年。
2019年SAW（左）与BAW（右）滤波器供应商市场占有率推测估计。（Source：拓璞产业研究院，2019/12）
2. 双工器
- 双工器主要由滤波器组成，通常会形成2个带阻，将特定范围的信号衰减至最低，并令其他信号通过。
- 因双工器核心技术源自于滤波器，前述Murata、TDK、太阳诱电、Broadcom、Skyworks与Qorvo等滤波器厂商依然主导双工器市场。
3. 低噪音放大器
- 自天线接入的信号通常较微弱，低噪音放大器（LNA）能将滤波器过滤后的特定信号放大并抑制噪音，以便后续信号处理，是信号接收路径上的必要组件（注2）。
- 在供应商部分，LNA技术门槛不若滤波器和功率放大器，市场竞争者相对较多，主要供应商有美国Broadcom、On Semiconductor、Texas Instrument、德国Infineon与荷兰NXP，各家市场占有率介于7~14%。
2019年LNA供应商市场占有率推测估计。（Source：拓璞产业研究院，2019/12）
4. 功率放大器
- 为了确实将信号稳定传提交去，功率放大器会（PA）将来自基带芯片的微弱信号放大（注3），使信号能经由天线发送出去，属于信号发射路径组件，也是射频前端内部功耗最高的组件，且成本占比仅次于滤波器。
- 主要供应商有美国Skyworks、Qorvo、Broadcom与日本Murata，3家美系厂商合计市场占有率高达86%。估计未来基于GaAs的PA仍会是主流产品，而InPHBT PA、GaN HEMT PA需求量则有望于5G扩大商用的过程中逐步走高。
2019年PA供应商市场占有率推测估计。（Source：拓璞产业研究院，2019/12）
5. 开关
- 开关的功用是管制信号接收、发送路径上各组件间的信号传递，可在接收、发送做切换，或将特定信号导向指定路径。开关主要有3大类，分别是采用CMOS制程的Switch、采用SOI制程的Switch，以及基于GaAs的Switch。（注4）
- 主要供应商有美国Skyworks、Qorvo、Broadcom与日本Murata，合计市场占有率约76%，上述厂商也正积极布局SOI Switch，开发集成LNA与Switch的解决方案。
2019年Switch供应商市场占有率推测估计。（Source：拓璞产业研究院，2019/12）
拓扑产业研究院提醒，终端设备设备空间有限，如何进一步集成各组件以控制和缩小射频前端尺寸，就成为国际大厂可以努力的方向。
中国指标厂商的因应之道
目前各个组成组件技术几乎都由美国、日本所把持，即便华为、中兴通信与大唐电信等指标性厂商已成功夺得5G技术发言权，不过在射频前端和光通信组件上，中国仍高度依赖进口，技术上相较美国、日本与欧洲厂商仍有差距。
中、美贸易争端浮上抬面后，中国官方与民营企业更积极设法降低对美系厂商的依赖，那么，亟欲“去美化”的中国指标厂商，有谁已经投入相关领域谋求发展呢？
1. 滤波器
主要布局SAW滤波器的中国厂商有德清华茔、无锡好达、麦捷科技与信维通信，而致力开发BAW滤波器的厂商则有诺思和汉天下。
2. 功率放大器、低噪音放大器、开关
现阶段主流的PA、LNA与Switch大多由化合物半导体制成，多数布局PA的中国厂商，往往也切入技术门槛相对较低的LNA或Switch，主要厂商有前述信维通信、汉天下，以及紫光展锐、唯捷创芯、慧智微电子、国民飞骧与卓胜微电子。
以上可知，目前中国厂商提供的射频前端组件主要仍针对2G、3G市场，虽不少厂商已具备应用于4G市场的解决方案，但能抢市场占有率的产品，仅唯捷创芯的PA与卓胜微电子的LNA、Switch。而在5G系统即将大规模商用前夕，中国厂商何时可以拉近与国际大厂的差距？如果中美贸易争端未能善了，中国内部无力自给5G射频前端的情况下，还能依赖哪些供应商？更多深度分析请见拓扑产业研究院焦点报告。
注1：高通是令高频信号通过，并将截止频率以下信号衰减至最低；低通是让低频信号通过，并将截止频率以上信号衰减至最低；带通是令2个截止频率间的信号通过，将高截止频率以上和低截止频率以下信号衰减至最低；带阻是令2个截止频率间的信号衰减至最低，让高截止频率以上和低截止频率以下的信号通过。注2：主要低噪音放大器有采用SOI制程的LNA、基于神化录（GaAs）的假型高电。注3：主要功率放大器分别是采用CMOS制程的PA，基于GaAs的高电子移动率晶体管（HEMT）PA、PHEMT PA与HBT PA，基于磷化锢（InP）的HBT PA，以及基于氮化铱（GaN）的HEMT PA。注4：GaAs Switch是市场占有率最高的Switch产品；CMOS Switch的工作频率在1GHz以下，主要针对低端市场；而SOI Switch的成本和体积小于GaAs Switch，且能与采用SOI制程的LNA集成。
（首图来源：shutterstock）