[情报] 行动RFFE射频前端市场创新高，整合及系统化是5G关键
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智慧型手机是现代最广泛、最通用的装置之一。在过去十年内，智慧型手机已经达到了广
大的普及，现在已然是与数位世界接轨的主要管道。在某些情况下，特别是发展中国家，
智慧型手机可能是该使用者唯一拥有的电子产品。十年前，智慧型手机的总出货量不到
400万支。时至今日，IHS Markit估计2017年之后每年将有超过15亿支智慧型手机在全球
市场流通贩售。
目前市面上智慧型手机多讲求其功能和配备，例如银幕、相机、内存、处理效能、软件
等。然而，使智慧型手机之所以能“行动通信”的射频前端(RF front-end, RFFE)(讯号
收发器和天线之间的组件)的功能反而时常被忽略。RF性能会是行动宽带体验好坏与否的
关键。
自从LTE技术开始广泛应用以来，RFFE持续支援越来越多不同频段和空中界面(air
interface)模式，同时在智慧型手机设计的部分，也协助克服了其他领域所设下的大小及
成本限制。
就如同自2G到3G的技术转变时提高了RFFE的复杂程度，从3G转变到4G时，除了频率的增加
之外，随着4×4 MIMO天线架构和载波聚合等的发展也使RFFE的复杂性呈倍数增长。同时
，在竞争日益激烈的环境中，OEM ( Original Equipment Manufacturer)可能会将重点放
在上述大多数使用者关注的功能上，并且在手机性能挂帅、比所有东西都还重要的此时，
OEM对RF前端的兴趣可能更为有限。
根据IHS Markit无线半导体竞争情报的统计，手机RFFE组件市场的价值在2010年迅速采用
LTE技术之后，从43亿美元增长至2017年的134亿美元，年复合成长率(CAGR)超过17.7%。
在这段时间内，RF组件的市场增长速度比半导体市场整体还要高出五倍。这正凸显了RFFE
日益增长的复杂性和重要性。
随着市场进一步推向4G+和5G的深入发展，将探讨顶尖RF及RF零组件所必备的关键技术特
性。
LTE发展推动了RF组件市场
随着提供服务的LTE频带数量增加，出现了像是载波聚合(Carrier Aggregation；CA)等技
术使数据传输速率更高。载波聚合是把原本各自独立的RF频段整并，为设备提供更宽的频
宽和更快的下载上传速度。该技术造就了LTE-Advanced，意即那些级别为LTE 4以上的设
备。自使用Cat-4 LTE开始，设备将能以150 Mbps以上的速率传输数据。目前最新的数据
机是Cat-16 LTE，具备约1Gbps的下行数据速率。明年，具Cat-18的装置将能够提供达
1.2 Gbps的更快数据传输速率。为了能顺利达到这样的高速，手机等移动装置不得不支援
更多的收发路径，额外的路径也随着4x4 MIMO的设计而变得更加复杂，且需要支援更多的
载波聚合频带组合。随着LTE Advanced进入LTE-Advanced Pro阶段，载波聚合组合的数量
呈指数级增长，2015年仅有200个CA组合，两年后，该阶段已设置超过1,000个频带组合。
RF组件整合以限制SKU扩散
十年前，智慧型手机只要能支持五个频段就能被称之为“世界电话”(world phones)，现
在一般的LTE到可能的载波聚合组合已经有大约50个频段。在过去几年前，OEM厂商一次发
表一个库存管理单元(Stock Keeping Unit, SKU)的智慧型手机就已经是一项很大的挑战
，现今，厂商发表的大多数智慧型手机都有至少二至四种不一样的款式以供给全球所有通
路的需求。苹果一直是唯一一家只发行高价位智慧型手机的厂商，曾借由iPhone4S实现了
全球发行单一SKU的成就，但特别是随着LTE的发展，这极可能是史上唯一也是最后一次这
样大规模的单一SKU发行。4S的热销使得苹果公司不得不把大部分心力用在相对较小频段
的3G技术上，然而，一旦苹果公司跨足至LTE的领域，单一SKU将不再是其发展计画的可能
选项了。至2012年9月底，当时苹果所发布的新机型iPhone 5有三种不同的型号，且每一
种为不同的LTE频段。智慧型手机的RF元件空间有限，且为了支援越来越多的频段，这些
组件必须相互整合成模组。此外，如功率放大器(power amplifiers，PA)的组件不仅得支
援一组频带，还得支持多种模式。这些多模、多波段的PA 被RF开关，双向器和滤波器等
其他组件包围，以创建整合RFFE模组。
系统化专业技术：RF获胜机会多于仅是组件整合
由于现有的高阶智慧型手机支援许多频段和模式，因此RF供应商对于系统级专业知识的需
求从未如此之高。最成功的RF供应商能将多元的产品组合，且具有从数位基频到天线的系
统级协同设计能力。这些供应商能够满足客户最广泛的需求。这些需求包括生产最节能的
设备、同时在智慧型手机中提供最快、且平均一致的下载和上传速度。此外，OEM厂商必
须满足行动网络运营商的需求，使其设备以尽可能高效率的方式与网络进行交互。很少有
供应商能够通过其产品组合来适应整个RFFE功能，这就是只有少数供应商主导手机RF组件
市场的主要原因。
心得:
目前智慧型手机市场上的整合RFFE设计，将会是未来几年支援5G过渡期的基础。
5G的推行必将带来的性能挑战，不能只依赖组件整合来解决，更需要在系统层面以及RFFE
内部进行解决。未来，RFFE必须针对系统级可调整性进行升级，通常将包括封包追踪和天
线调谐等技术，以符合设备使用者对性能、功率效率、和电池寿命的期望。