如何理解射频前端模组的“价值密度”？

射频前端的“价值密度”

既然5G手机PCB面积是受限制的资源，同时我们需要在5G手机内“挤入”更多的射频功能器件，因此我们评价每一类型射频器件时，需要建立一个参数来进行统一描述，作为反映其价值与PCB占用面积的综合指标。

ValueDensity=（平均销售价格ASP）/（芯片封装大小）

接下来，我们使用VD值这个工具，分别分析一下滤波器、功率放大器、射频模组三类产品的情况。

1. 滤波器的VD值

首先说明一点，由于通常情况下滤波器还需要外部的匹配电路，实际的VD值比器件的VD值还要再低一些。我们先忽略这个因素。根据以上的数据，我们可以得到一些结论：从LTCC到四工器，VD值持续增加，从1.2到10.0，增加比较快速。

2. 功率放大器的VD值

根据以上数据，也可以看到：

a） 从2G到4G，VD值从0.6增加到了1.5。

b） 4G向CAT1演进的小型化产品，以及向HPUE或者Phase5N演进的大功率PA，VD值增加到了2附近。

3. 射频模组的VD值

根据以上数据，可以观察到：

a） 接收模组普遍的VD值在5附近;

b） 接收模组中的小封装H/M/L LFEM，VD值非常突出，大于10;

c） 发射模组（除FEMiD以外），VD值在4~6之间;

d） FEMiD具有发射模组最高的VD值。因此当FEMiD与VD值较低的MMMB PA混搭时，也能达到合理的PCB布图效率。

表格汇总的同时，我们也增加了技术国产化率和市场国产化率的参考数据。一般来讲，市场国产化率较低的、或者技术国产化率远远超过国产化率数字的细分品类，VD值会虚高一些。在本土相应产品市占率提高以后，未来还会有比较明显的降价空间。

射频发射模组的五重山

发射1：PA与LC型滤波器的集成，主要应用在3GHz~6GHz的新增5G频段，典型的产品是n77、n79的PAMiF或者LPAMiF。这些新频段的5GPA设计非常有挑战，但由于新频段频谱相对比较“干净”，所以对滤波器的要求不高，因此LC型的滤波器（IPD、LTCC）就能胜任。综合来看，这类产品属于有挑战但不复杂的产品，其技术和成本均由PA绝对掌控。

发射2：PA与BAW（或高性能SAW）的集成，典型产品是n41的PAMiF或者Wi-Fi的iFEM类产品，频段在2.4GHz附近。这类产品的频段属于常见频段，PA部分的技术规格有一定挑战但并不高。由于工作在了2.4GHz附近，频段非常拥挤，典型的产品内需要集成高性能的BAW滤波器来实现共存。这类产品由于滤波器的功能并不复杂，PA仍有技术控制力;但在成本方面，滤波器可能超过了PA。综合来讲，这类产品属于有挑战但不复杂的产品，PA有一定的控制力。

发射3：LowBand发射模组。LB （L）PAMiD通常集成了1GHz以下的4G/5G频段（例如B5、B8、B26、B20、B28等等），包括高性能功率放大器以及若干低频的双工器;在不同的方案里，还可能集成GSM850/900及DCS/PCS的2GPA，以进一步提高集成度。低频的双工器通常需要使用TC-SAW技术来实现，以达到最佳的系统指标。根据系统方案的需要，如果在LB PAMiD的基础上再集成低噪声放大器（LNA），这类产品就叫做LB LPAMiD。可以看到，这类产品的复杂度已经比较高：PA方面，需要集成高性能的4G/5GPA，有时候还需要集成大功率的2GPA Core;滤波器方面，通常需要3~5颗使用晶圆级封装（WLP）的TC-SAW双工器。总成本的角度来看（假设需要集成2GPA），PA/LNA部分和滤波器部分占比基本相当。LB （L）PAMiD是需要有相对比较平衡的技术能力，因此第三级台阶出现在了PA和Filter的交界处。

发射4：FEMiD。这类产品通常包含了从低频到高频的各类滤波器/双工器/多工器，以及主通路的天线开关;并不集成PA。FEMiD产品通常需要集成LTCC、SAW、TC-SAW、BAW（或性能相当的I.H.PSAW）和SOI开关。村田公司定义了这类产品，并且过去近8年的时间内，占据了该市场的绝对主导权。三星、华为等手机大厂，曾经或正在大量使用这类产品在其中高端手机中。如前文所述，有竞争力的PAMiD供应商主要集中在北美地区;出于供应链多样化的考虑，一些出货量非常大的手机型号，就可能考虑使用MMMB（Multi-Mode Multi-Band） PA加FEMiD的架构。MMMB PA的合格供应商广泛分布在北美、中国、韩国，而日本村田的FEMiD产能非常巨大（主要表现在LTCC和SAW）。又如前文所述，FEMiD的VD值非常高，整体方案的空间利用率也在合理范围内。

发射5：M/H （L）PAMiD。这类产品是射频前端最高市场价值也是综合难度最大的领域，是射频前端细分市场的巅峰。M/H通常覆盖的频率范围是1.5GHz~3.0GHz。这个频段范围，是移动通信的黄金频段。最早的4个FDDLTE 频段Band1/2/3/4在这个范围内，最早的4个TDD LTE频段B34/39/40/41在这个范围内，TDS-CDMA的全部商用频段在这个范围内，最早商用的载波聚合方案（Carrier Aggregation）也出现在这个范围（由B1+B3四工器实现），GPS、Wi-Fi 2.4G、Bluetooth等重要的非蜂窝网通信也都工作在这个范围。可以想象，这段频率范围最大的特点就是“拥挤”和“干扰”，也恰恰是高性能BAW滤波器发挥本领的广阔舞台。由于这个频率范围商用时间较长，该频率范围内的PA技术相对比较成熟，核心的挑战来自于滤波器件。

先解释一下为什么这段频率是移动通信的黄金频率。在很长的发展过程中，移动通信的驱动力来自移动终端的普及率，而移动终端普及的核心挑战在于终端的性能和成本。过高的频率，例如3GHz以上、10GHz以上，半导体晶体管的特性下降很快，很难做出高性能;而过低的频率，例如800MHz以下、300MHz以下，需要天线的尺寸会非常巨大，同时用来做射频匹配的电感值和电容值也会很大，在终端尺寸的约束下，超低频段的射频性能很难达到系统指标。简而言之，从有源器件（晶体管）的性能角度出发，希望频率低一些;从无源器件（电容电感和天线）的性能角度出发，希望频率高一些。有源器件与无源器件从本质上的冲突，到应用端的折衷，再到模组内的融合，恰如两股强大的冷暖洋流，在人类最波澜壮阔的移动通信主航道上，相汇于1.5~3GHz的频段，形成了终端射频最复杂也最有价值的黄金渔场：M/HB （L）PAMiD。多么地美妙！

这类高端产品的市场，目前主要由美商Broadcom、Qorvo、RF360等厂商占据。下图是Qorvo公司在其官方公众号上提供的芯片开盖分析。可以看到，该类产品包含10颗以上的BAW，2~3颗的GaAs HBT，以及3~5颗SOI和1颗CMOS控制器，具有射频产品最高的技术复杂度。该类产品通常需要集成四工器或者五/六工器这类超高VD值的器件。
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