通讯世代从 2G 发展到 4G,每一代的蜂窝技术都出现不同面貌的革新。从 2G 到 3G 增加接收分集技术,3G 到 4G 则增加载波聚合,再到 4.5G 时则是增加超高频,4x4 MIMO,更多的载波聚合。

 

而这些变革都为手机射频发展带来新的成长动能。手机的射频前端是指介于天线与射频收发之间的通信零组件,包含滤波器、LNA(低噪声放大器)、PA(功率放大器)、开关、天线调谐等。

 

滤波器主要用来滤除噪声、干扰及不需要的讯号,只留下所需频率范围内的信号

 

PA 则是在发射讯号时透过 PA 放大输入信号,使得输出的信号幅度够大,以便后续处理。

 

开关则是利用开启和关闭之间切换,允许信号通过或不通过。

 

天线调谐器则位于天线之后,但在信号路径的末端之前,使得两侧的电特性彼此匹配,以改善它们之间的功率传输。

 

在接收讯号方面,简单来说,讯号传输路径是由天线接到讯号后,经过开关及滤波器,传至 LNA 将信号放大,再到射频收发,最后传送到基频。

 

至于讯号发射,则是从基频出发,传送至射频收发后到 PA,再到开关及滤波器,最后由天线发射讯号。

 

而随着进入 5G,更多的频段导入,以及涵盖更多新技术,使得射频前端零组件的价值不断上升。

 

 

由于 5G 导入的技术愈来愈多,射频前端的零件用量和复杂性急剧增加,但智慧手机分配给该功能的 PCB 空间量却不断下降,而透过模块化提升前端零件的密度成为趋势。 

 

为了节省手机成本,空间及功耗,5G SoC 和 5G 射频芯片的整合将会是趋势。而这整合将分成三大阶段:

 

第一阶段:初期 5G 与 4G LTE 资料的传输将以各自独立的方式存在。以 1 个 7 奈米制程的 AP 与 4G LTE(包含 2G/3G) 基频芯片的 SoC,搭配一组射频芯片 (RFIC)。

 

而支援 5G 则完全由另一个独立配置进行,包含一个 10 奈米制程,能同时支援 Sub-6GHz 及毫米波段的 5G 基频芯片,前端配置 2 个独立的射频元件,包括一个支援 5G Sub-6GHz 射频,另一个支援毫米波射频前端天线模块。

 

第二阶段:在考量制程良率与成本之下,主流配置仍会是一颗独立 AP 与一个体积更小的 4G/5G 基频芯片。

 

第三阶段:将会出现 AP 与 4G/5G 基频芯片 SoC 的解决方案,LTE 与 Sub-6GHz 射频也有机会整合。至于毫米波射频前端仍必须以独立模块存在。

 

根据 Yole 预估,全球射频前端市场将由 2017 年的 151 亿美元,成长到 2023 年的 352 亿美元,年复合成长率高达 14%。此外,根据 Navian 估计,模块化现在占 RF 元件市场约 30%,在不断整合的趋势下,模块化比率将在未来逐步上升。