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射频前端(RFFE:Radio Frequency Front End)模块是移动终端通信系统的核心组件,对它的理解可以从两方面考虑:一是必要性,它是连接通信收发器(transceiver)和天线的必经之路;二是重要性,它的性能直接决定了移动终端可以支持的通信模式,以及接收信号强度、通话稳定性、发射功率等重要性能指标,直接影响终端用户体验。
; J) e3 a' @4 d; v) ]1 k如下图所示,射频前端芯片包括功率放大器(PA:Power Amplifier),天线开关(Switch)、滤波器(Filter)、双工器(Duplexer和Diplexer)和低噪声放大器(LNA:Low Noise Amplifier)等,在多模/多频终端中发挥着核心作用。
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8 Y& Y, j9 ?' D1 Q" `& Q4 M除通信系统以外,手持设备中的无线连接系统(Wi-Fi、GPS、Bluetooth、FM和NFC等)对射频前端芯片也有较强的需求。
) R( C& C) y8 v9 g射频前端之所以越来越复杂,一个主要驱动因素是终端产品,由于终端产品多模、多频段的趋势导致。观察下图,一款4G全网通手机的PCB板上,囊括数十颗射频芯片,顶级终端所占比例更大。
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/ @/ W* A* p! k; ~0 o) S8 y. hMobile Expert数据显示,2020年整个全球射频前端市场会达到180亿美元,2015年到2020年复合增长率达到13%,其中很重要的一块增长就是来自于滤波器、双工器。
& h% N9 S9 c+ s0 f# i& j% S滤波器、双工器之所以成为增长来源,是因为随着频段增多而增加:按照一个双工器包含两个滤波器的规格,在2015年,一个顶级智能手机里大概支持15个频段,包含50个滤波器。预计到2020年,一个顶级智能手机中将支持30-40个频段来覆盖全球频段,目前市场上最顶级的智能手机已经支持30多个频段,它包含的滤波器可以到100个以上。
1 _8 k8 [0 A1 s; z* L, W除此之外,射频前端为何市场前景广阔?答案也是因为频段+载波聚合组合的增长。4 \: j* W! f& q
关于频段。2G/3G时代,频段极少,2G年代GSM是4个频段,3G年代TD-SCDMA是2个频段、CDMA在中国是一个频段,当时射频前端的复杂性较低,价值也较低。+ a, T" \' l: s- z' y. K
到4G时代早期,“五模十三频”、“五模十七频”等概念成为厂商宣传热点,可以作为手机核心竞争力——通信制式的兼容。那时候,频段增加到16个,全球全网通频段增至49个,3GPP新增的600MHz频段编号达到71个,如果纳入5G毫米波那么频段还会增加。
$ I/ e4 O: W3 @* g/ C' Q, e) D关于载波聚合。从2015年最开始的两个载波,增至现在的3-4个载波,预计2017年将会提出超过1000个频段组合的需求。
- _% S$ p6 h; k! m7 p/ H以上两者都需要射频前端的能力。" p1 G. G3 p1 I9 U8 e
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