高端手机射频成本将超过主芯片？5G手机为何离不开Qorvo？

　　5G时代，手机射频器件成本会超过主芯片？
　　从2020到2021年将是5G大规模商用的时间。目前主流的5G芯片玩家，包括高通、海思、英特尔都是采用4GLTE外挂5GNR模块的方式来做5G测试。预计到2019年会出现真正的5G手机商用。
　　频谱是5G的血液，5G频段的确定意味着全国范围的大规模5G试验即将展开，5G赛道正式铺开。
　　中国电信和中国联通获得的3。5GHz频段是全球公认的5G热门频段，且韩国、日本、英国等多国运营商已确定采用该频段建设5G，前期已基于3。5G频段进行了大量测试，所以不必担心产业链是否成熟的问题。
　　中国移动采用的n41频段属于4G重耕，n79则是新增加的频段。美国的运营商Sprint也确定用n41频段部署5G。
　　针对中国运营商，包括n41、n77、n78、n79在内的所有5G频段，目前完全覆盖的射频器件厂商并不多，Qorvo就是其中一家。
　　在12月6日举行的中移动全球合作伙伴大会期间，笔者就跟Qorvo亚太区移动产品事业部高级战略市场经理陶镇（LawrenceTao）进行了一段长达两小时的交流。陶镇认为：在5G时代，射频器件的重要程度可能大大超过4G时代。射频器件的重要程度将不亚于手机主芯片。
　　据了解，手机中RF器件的成本越来越高，一个4G全网通手机，前端RF套片的成本已达到810美元，含有10颗以上射频芯片，包括23颗PA、24颗开关、610颗滤波器。未来随着5G到来，RF套片的成本很可能会超过手机主芯片。而物联网的爆发，更是会对射频器件的需求推波助澜。
　　Qorvo亚太区移动产品事业部高级战略市场经理陶镇
　　从4G到5G，增加了哪些射频器件？
　　从4G到5G，给普通消费者最大的感受变化就是速度一下子加快了，而通信速率的变化主要取决于带宽。相比4G单载波最高20Mhz的带宽，5G带宽在6GHz以内单载波最高可以做到100Mhz，毫米波最高可以做到400Mhz带宽。
　　那么如何拓展带宽呢？其实4G理论的做法是MIMO多载波聚合的方式。比如LTE单载波是20Mhz的话，上行最多可以做到3载波聚合，也就等于60Mhz带宽。到了5G单载波就可以做到100Mhz，5G基站一般采用64TRXMassiveMIMO天线，5G手机至少需要支持44的下行MIMO，22的上行MIMO天线，这意味着未来5G峰值速率至少将达到2Gbps以上。
　　由于44的天线阵列尺寸会大很多，因此射频模块化将会是5G射频器件的一个趋势。同时由于天线过多，需要支持SRS功能，在发射过程中选择不同的天线。为了支持更多的载波聚合，对于天线分工的需求会大大增加，同时需要用到大量的天线调谐技术。
　　从4G切换到5G，由于增加的新频段并不多，5G时代只增加了两个新频段：3。5GHz4。8GHz，因此对于功率放大器或滤波器的新增需求并没有特别大。但是由于未来要实现4G、5G多模信号切换，以及解决信号共存和干扰问题，在系统架构上需要更多的天线分工器以及天线调谐功能。
　　陶镇预计5G终端成本最开始会比4G高很多，因为需要做44的MIMO，射频器件至少会多出三个模块。在LTE时代，44的MIMO是非强制性的。但是到了5G就变成强制性了，无论N41、N77、N79哪个频谱，都必须要做44的下行。另外以前LTE上行一般是一路，到了5G就要变成两路。
　　由于5G通信将面临前所未有的大带宽、非常高的功率放大器线性度，以及广泛的载波聚合驱动型频率的拥堵，导致5G射频器件相比4G前所未有的复杂。
　　为什么5G时代BAW比SAW更重要？
　　一方面主芯片厂商的增长率面临下滑，需要拓展新的市场。另一方面5G射频器件是非常大的蛋糕，仅从个数上射频器件会远超主芯片。
　　种种迹象都引起了手机主芯片厂商的警觉。实际上，近年来高通、联发科以及紫光展锐都先后通过收购拥有了自己的射频PA公司。比如高通与TDK联合建立RF360，联发科收购络达，紫光展锐则有RDA。
　　主芯片厂商通过捆绑销售的策略具有一定市场优势，不过在高端旗舰产品中，一线品牌仍更倾向于采用Qorvo独立RF厂商的射频器件。
　　2018年2月，在西班牙巴塞罗那世界移动通信大会期间，中国移动发布5G终端先行者计划。值得一提的是，这个先行者计划的参与企业，除了手机公司以及主芯片厂商外，就包括Qorvo等四家射频器件商。可以说这是中国移动作为运营商进行的官方认证，表示认可这四家公司成为5G射频器件的供应商。
　　陶镇表示，在目前全球射频器件公司中，Qorvo和Skyworks两家占据了90的市场份额。在sub6GHz频段以内的射频器件，Qorvo都有覆盖，目前处于领先优势。
　　其实Qorvo这家公司的历史并不长，Qorvo是基于RFMD与TriQuint两家传统射频半导体大厂的合并，在整个射频半导体业才诞生三年。除了手机射频之外，Qorvo还有国防、太空相关的产品线。目前Qorvo的晶圆包括滤波器都是在美国的晶圆厂生产，后端封装测试则放到了中国。
　　截止到2018年9月29日，根据Qorvo财报显示，Qorvo2019财年第二季度收入为8。84亿美元，毛利率为40。其中针对旗舰智能手机的移动产品收入增长37，达到6。67亿美元。
　　据介绍，从2G到4G，Qorvo都有全线的产品布局。2017年，Qorvo开发了第一款基于5GNR新标准的射频前端模块。陶镇表示，Qorvo在业内第一家正式推出3。5GHz的射频前端，目前Qorvo已经为中国领先的智能手机厂商提供双频段3。5GHz和4。9GHz5G模块。同时为28GHz的相控阵5G基站部署高功率放大器。
　　陶镇表示，目前5G覆盖的频段主要为三大块：第一个频段是3。5GHz，频段号为n77n78；第二个频段是4。8GHz，频段号为N79；第三个频段为2。5GHz，频段号为N41。
　　在2018年11月初温哥华的GTI研讨会上，Qorvo就首次展示了支持n41频段的射频前端模块QM75041全频段n41滤波器TQQ0041T，集成了功率放大器、滤波器、开光、耦合器等。这也是Qorvo首次展示适用于n41频段的射频解决方案。此外，Qorvo还推出了单个支持n41频段的滤波器。
　　据透露，针对中国联通、中国电信等其他运营商在n77、n78、n79等频段的需求，Qorvo则以QM78201为设计解决方案进行支持。
　　Qorvo在5G领域积累了许多核心技术，从LowDrift和NoDrift滤波技术、天线调谐技术到RFFusion和RFFlex射频前端解决方案，再到更加基础的GaN技术，Qorvo提供了行业领先的核心架构、滤波器和开关产品。
　　目前Qorvo在n41模块方向具有研发和整合能力。虽然目前已经有不少射频器件厂商加入5G竞争，不过未来射频模块化需要考验集成能力。比如在低频阶段，主要涵盖12个PA。中高端频段一般有两个PA，几十个SAW滤波器。到了高频段，则需要用BAW滤波器来做，才能达到更好的性能。
　　这里的SAW和BAW都是声学滤波器，其中SAW叫做表面声波滤波器，BAW则叫做薄膜声学谐振器。原理基本上跟SAW类似，不过由于声信号在介质内传输，所以体积可以做得更小。声学滤波器更多用在手机中，优势在于尺寸可以做到很小。还有一种陶瓷滤波器，尺寸不太可能放在手机里面。
　　BAW的性能比SAW更好，同时也更省电，可以让PA工作在更高的电压，加工起来难度也更大，属于超精细加工。
　　目前一般针对低性能的市场采用SAW，而高性能的市场则采用BAW。Qorvo的优势在于可以同时提供BAW、SAW。这一点很重要，因为很多射频器件公司只能提供SAW，无法满足高端市场的需求。相比竞争对手，Qorvo在射频器件这一块产品线最全，不管是BAW、SAW、SOI、开关都有，同时还具备模块化能力。
　　无论是BAW还是SAW，都支持不了全频段的带宽，无论是900兆的3。5GHz，或者是600兆的4。8GHz。陶镇表示，Qorvo也在不断的改进工艺，让未来5G在两个频段都可以做到。陶镇认为，现阶段，5G商用的射频器件暂时都聚焦在6GHz以下，毫米波的产品市场启动没这么快。
　　点评：聚焦核心竞争力，哪类射频公司布局最完善？
　　相比竞争对手，Qorvo的另一个优势在于掌握了PA的生产制造能力。优秀的生产工艺一直是Qorvo的强项，能提供的射频器件工艺极其广泛，从CMOS、砷化镓、氮化镓、磷化铟（InP）到SOI工艺都有布局。
　　从技术上来看，目前主流的射频器件都以砷化镓（GaAs）为主，毫米波则要用到氮化镓（GaN）。凭借独有的高性能HBT（HeterojuncTIonBipolarTransistor，异质结双极晶体管）工艺，Qorvo将GaAs的潜能挖掘到极致。由于砷化镓材质下PA输出能力足够大，因此砷化镓的天线阵列尺寸可以更高，效率要更高。除了GaAs，Qorvo也有CMOS工艺，不过主要用来做2G射频器件。据介绍，Qorvo的晶圆制造工厂目前都在美国，在北京、山东德州都有封装测试厂。
　　总的来说，虽然目前包括高通、MTK、展锐在内的主芯片公司纷纷打包销售PA，势必对独立第三方的射频PA公司造成影响。但目前一线手机品牌如苹果、三星、华米OV都仍然采用Qorvo，Skyworks，Avago的器件。可见射频器件的技术和制造门槛之高，并非新进入者能够轻易超越的。
　　在三家一线射频公司中，Qorvo技术和市场最全面，PA和滤波器都有所建树。Skyworks则在滤波器方面略显单薄。Avago相对来说，主要将心思放在高利润市场里，普通客户那里并没有太多收获。应该说Qorvo的布局最全面，未来将获得最多的机会。Qorvo是2014年由RFMD与TriQuint合并而成。RFMD和TriQuint都是Apple，Samsung的PA供应商。而Skyworks和Avago在各个环节也有相应的布局。
　　类似于Qorvo这样的公司，不仅自己研发，还可以自己生产、封装测试，主要芯片自产保证了容易控制成本。相对来说大陆本土射频企业仍然比较弱势，因为大多只有设计研发能力。
　　此外，随着5G时代来临，射频器件数量大增以及模块化趋势明显，特别是滤波器对于BAW的需求增加，谁拥有更充足的BAW产能，谁将在未来发展中获得优势地位。
　　作者：芯智讯李坚