今天，当我们谈到智能手机的核心部件时，很多人都会想到处理器，稍微了解一些的朋友可能还会想到基带。这些元器件确实非常重要，手机之所以可以“无所不能”，这些核心元器件起到了决定性作用，用户能认识到它们的重要性，完全是能够理解的。

不过，并不是所有的部件都这么好运，和SoC、基带芯片一样，射频前端同样是手机中的核心器件之一，但知名度就要差很多了。从一台手机组装完成，到用户手中，再到最后回收，走完整个生命周期，大多智能手机用户甚至都没听说过它的名字。

既然说是核心元器件，那么说明射频前端还是十分重要的，正如汽车离不开变速箱一样，手机同样离不开射频前端，某种程度上来说，如果没有射频前端，手机也就失去了作为通信工具的意义。

射频前端有什么用？

射频前端英文全称为Radio Frequency Front-End，简称RFFE，它是智能手机等移动通信设备的核心组件，起到收发射频信号的作用。

众所周知，手机是通过无线信号进行通信的，其中无线通信模块由天线、基带、射频前端等重要部分组成。其中射频前端主要元器件包括射频开关（Switch）、射频低噪声放大器（LNA）、射频功率放大器（PA）、双工器（Duplexers）、滤波器（Filter）。

作为移动终端通信的核心组件，在整个信号传输的过程中，射频前端可以对信号进行变频、放大和过滤，从而将其变为“可用”信号。

举个例子，比如当我们拨打电话时，此时输入的语音信号会被手机中的基带芯片转化为数字信号、模拟信号，这些信号会经由射频芯片调制，就会变成射频信号。

此时用到射频前端的地方就来了，传输过程的射频信号需要经由射频前端过滤和放大，才能继续传输到基站中。接着基带会把信号输送到另外一台手机上，信号同样需要经过射频前端过滤和放大，然后依次传递给射频芯片和基带，最后输出语音完成整个通话。

可以说，如果没有射频前端，今天的智能手机就根本无法连接到移动网络，就更不用说上网打电话了，其重要性可见一斑。

和手机基带芯片一样，随着通信技术的迭代，手机射频前端的设计复杂度也在不断提升。

从移动通信来讲，最新的5G射频前端设计必须支持新的、更高带宽的5G频率，此外还不能只支持5G，一定是需要向下兼容4G、3G、2G。另一方面，手机需要支持更多的频段组合，当下一台普通机型都需要支持十几甚至几十个频段，这意味着对所需器件数量的需求也会迅速增加。

5G时代到来后，智能手机开始追求更加多样化的功能，对功耗控制也更严格，加之上面所提到的频段增加，在手机空间越发紧张的前提下，分配给射频前端的PCB板面积却并没有增加，反而对手机射频前端设计提出了更高的需求，这也促使射频前端模块开始向着L-PAMiD和L-PAMiF等有着较高模块化程度的高度集成式的方向发展。

走向AiP天线封装，射频前端进一步集成

近十余年来，智能手机功能越来越强大，其内部元件也越来越集成。虽然手机尺寸也在逐渐变大，但作为便携移动通信设备，它有着非常严格的尺寸限制。随着手机功能的完善，电路板空间无法再设计更多元件和电路，分散安装形式变得非常困难，于是供应商开始聚焦“集成化”和“模块化”。

从2G到5G，最明显的特点是移动网络速度加快，这需要各类射频器件的支持。以4G手机的通讯模组为例，它可分为天线、射频前端、收发器和数据机等主要的SiP(System in Package，系统级封装)模组，目前SiP大致可分为晶圆级封装技术(WLCSP)和基板级封装技术。SiP将多种功能芯片(包括CMOS、BiCMOS、GaAs等工艺的芯片)集成在一个封装内，可以实现一个基本完整的功能，带来尺寸小、时间快、成本低、生产效率高、系统设计简单等优势。这类封装涉及到Wi-Fi模组、UWB模组、AiP模组、指纹辨识模组、智能穿戴用手表和耳机模组等。

到5G时代，射频前端从分立器件，转向FeMid(集成开关、滤波器和双工器)和PaMid(集成多模式多频带PA和FeMid)形式。另外，5G毫米的短波长特点让天线尺寸更短，AiP(天线封装)把天线集成到射频开关、滤波器和放大器的SiP中，极大简化了毫米波应用面临的挑战、加快了系统设计。

全球供应商已有针对SiP和AiP封装来布局。

SiP系统封装在智能手表、TWS耳机等产品上有很好的应用，苹果的AirPods、Apple Watch都采用了SiP封装，歌尔股份和立讯精密为苹提供SiP服务，Tier 1德赛西威的车规SiP预计今年下半年上线投产，美的、TCL、海信等终端生产商也布局SiP。

SiP系统封装参与者中中国企业较多，包括了日月光、长电科技、通富微电、华天科技、甬矽电子、晶方科技、华进半导体等封测厂，还有发力基板级SiP封装的环旭电子、深南电路、歌尔股份、欧菲光、丘钛科技、立讯精密、富士康、闻泰科技等。

全球AiP的专利格局主要由IDM、Foundry、Fabless和外包封测厂(OSAT)、手机厂主导，相关技术主要掌握在台系、日系及美系厂商手中。据知识产权研究公司Knowmade资料显示：中芯长电/中芯国际、台积电、三星电机、日月光、矽品精密、安靠等(Foundry、OSAT)，联发科、高通、村田、德州仪器、思佳讯等(Fabless、IDM)和华为、vivo、OPPO(手机厂)等均有相关专利。

可以肯定的是，无论是SiP还是AiP，这些封装方式都有同样的目标——让模块的尺寸更小、降低电路复杂度且保证性能和更好的性价比。未来，5G射频前端将以SiP、AiP的形式进一步走向高度集成。

移动设备和基站带来更多射频前端需求

射频前端包括功率放大器(PA，Power Amplifier)、滤波器(Filter)、开关(Switch)、低噪音放大器(LNA，Low Noise Amplifier)、调谐器(Tuner)、双/多工器(Du/Multiplexer)等器件，可为移动终端(以智能手机、智能家电、可穿戴设备为代笔)和通信基础设施(以基站为代表)提升无线连接性能。

由于大量频段被集成到5G手机里，其射频器件的使用量也随之大增。在4G手机商用之前，一部手机只需消耗少量的射频器件。5G时代，每部手机所消耗的射频器件数量增多，集成度高的射频前端更受市场关注。

与2G、3G、4G手机相比，5G手机中单机射频芯片价值含量也有了显著的提升。据市调机构Yole Dédeveloppement统计，2G手机单机射频芯片总价值为0.7美元，到5G手机单机射频芯片总价值达32-38.5美元，两者间的射频芯片价值相差45-55倍。

主要原因在于，5G手机不仅要兼容3G/4G频谱且支持5G频谱，还要避免蜂窝信号与Wi-Fi信号的重合干扰等，这对射频前端提出了更严苛的要求。例如中国5G手机最低配置是支持“5G双模三频”：支持5G SA(独立组网)/NSA(非独立组网)双模；支持n41、n78、n79三大5G频段。众多频段和功能的支持需配置更多的射频芯片，所以单机内的射频芯片价值量提升。

同时，5G手机出货量也有了提升。预计到2023年，全球5G手机年出货量将突破7亿部。再看中国的5G手机相关的数据，综合中国信通院报告数据可推出：从2019年至2022年5月，我国已出货约5.29亿部5G智能手机(详见图3)。这意味着，国内5G手机带来的射频前端累计金额，已突破130亿美元。

再看全球市场，Yole Dédeveloppement预测：到2025年，全球移动设备射频前端市场规模将增长到253.98亿美元，年均复合增长率(CAGR)达到11%。其中，在2020-2025年期间，有7类器件/模组的CAGR达到两位数：

AiP模组从0.6亿美元增长到14.3亿美元，CAGR高达53%；

射频IC从3.85亿美元增长到12.16亿美元，CAGR为15%；

FEM模组从25.77亿美元增长到45.72亿美元，CAGR为13%；

PA模组从53.76亿美元增长到89.31亿美元，CAGR预计为11%；

LNA从3.98亿美元增长到7.84亿美元，CAGR为11%；

开关从4.46亿美元增长到8.28亿美元，CAGR为11%；

天线调谐器从5.69亿美元到10.11亿美元，CAGR为10%。

2021年3月，Yole Dédeveloppement发布了全球通信基础设施射频前端报告。预计在2020-2025期间，通信基础设施射频前端市场规模从27亿美元增长到36亿美元，CAGR为6%。其中，LNA、LNA/Switch & Switch以及波束形成器(Beamformer)的CAGR分别为11%、100%。

综合Yole Dédeveloppement的两份报告可推出：到2025年，全球“移动设备+基站”所需射频前端的市场规模约达290亿美元，PA和滤波器是市场份额占比最大两类器件，分别为104.31亿美元、50.3亿美元，由此可知围绕这两类器件的竞争将非常激烈。

滤波器:射频器件最大的细分市场

射频滤波 器包括 声表面 滤波器(SAW ，SurfaceAcoustic Wave)、体声波 滤波器(BAW ，Bul k Acoustic Wave)、MEMS 滤波器、IPD(Integrated Passive Devices)等。SAW 和BAW 滤 波器是目前手机应用的主流滤波器

滤波器是射频前端市场中最大的业务板块。根据YOLE 的报告显示，滤波器全球市场规模 将从2017 年的约80 亿美元增长至2023 年的225 亿美元，CAGR达19%，市场空间广阔。

滤波器是射频器件潜力最大的市场之一，滤波器的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。根据观研天 下的预测，在3G 向5G 演进的过程中，滤波器的单机价值量将成倍增长。3G 设备的滤波 器单机价值为1.25 美元，4G 设备为4 美元，而到了5G 时代预计将达到10 美元以上。

随着手机的频段不断增加，所需滤波器的需求量也成正比上升。Skyworks 预计2020 年5G 应用支持的频段数量将翻番，新增50 个以上通信频段，全球2G/3G/4G/5G 网络合计 支持的频段将达到91 个以上。频段数上升将带来射频滤波器使用数量增多。理论上每增 加一个频段需增加2个滤波器。由于滤波器集成于模组，二者并不是简单的线性增加的关 系。

在5G 时代为了实现高带宽，载波聚合技术的路数必须上升。载波聚合技术是指使用多个 不相邻的载波频段，每个频段各承载一部分的带宽，这样总带宽就是多个载波带宽之和。 目前载波聚合技术在4G 已经得到了广泛应用。载波聚合路数的上升也意味着频带数量的 上升，从而催生出对更多滤波器的需 求。

目前全球SAW 和BAW 滤波器市场均被国际巨头垄断。在SAW 滤波器市场，前五大厂商(Murata、TDK、TAIYO YUDEN、Skyworks、Qorvo)占据了95%的全球市场;而在BAW 滤波器市场中，仅Broadcom-Avago 一家就占据了87%的全球市场份额，而且全球市场均 被国外大厂垄断。目前国内尚无大批量生产和出货的射频滤波器的企业。

SAW 滤波器可满足约1.5GHz 以内的频率使用，BAW 滤波器则可应用于更高频率。SAW 滤波器无法满足高频段的使用条件，因此BAW 滤波器成为市场新焦点，是未来5G 时代发 展的主要方向，但是技术难度也较大，因此国内厂商目前主要布局还是在SAW 滤波器，BAW 滤波器还处于研发阶段。

目前国内布局SAW 滤波器的企业有麦捷科技、瑞宏科技、信维通信、中电德清华莹、华 远微电、无 锡好 达电子 等，虽取 得一定 进展， 但在大 批量生 产和出 货能力 方面仍 有追赶 空 间。但是由于射频芯片市场的投入相对较小，因此是一个很好的尝试点和突破口，国产滤波器有望实现突破。

射频开关和LNA:未来市场空间广阔

由于移动通讯技术的变革，智能手机需要接收更多频段的射频信号，对于射频开关的需求 也随之提升。根据Yole Development 的总结，2011 年及之前智能手机支持的频段数不 超过10 个，而随着4G 通讯技术的普及，至2016 年智能手机支持的频段数已经接近40 个;因此， 移动智 能终端 中需要 不断增 加射频 开关的 数量以 满足对 不同频 段信号 接收、 发 射的需求。

根据QYR Electronics Research Center 的统计，2010 年以来全球射频开关市场经历了持续 的快速增长，2018年全球市场规模达到16.54亿美元，随着5G 商业化的推进，预计2020 年市场规模将达到22.90亿美元。2018-2023年间，全球射频开关市场规模的年复合增长 率预计达16.55%。

随着移动 通讯技 术的变 革，移动 智能终 端对信 号接 收质量 提出更 高要求， 需要对 天线接 收 的信号放 大以进 行后续 处理。一 般的放 大器在 放大 信号的 同时会 引入噪 声，而射 频低噪 声 放大器能最大限度地抑制噪声，因此 得到广 泛的应 用。

根据QYR Electronics Research Center 的统计，2018 年，全球射频低噪声放大器(LNA) 市场规模已达14.21 亿美元。随着4G 的普及，智能手机中天线和射频通路的数量增多， 对射频低噪声放大器的数量需求迅速增加，因此预计在未来几年将持续增长，到2020 年， 其市场规模将在5G 商业化建设迎来发展高峰，在2023 年达17.94 亿美元。

文章来源：未来智库，国际电子商情，中关村在线