射頻前端（rffe：radio frequency front end）模組是移動終端通訊系統的核心元件，對它的理解可以從兩方面考慮：一是必要性，它是連線通訊收發器（transceiver）和天線的必經之路；二是重要性，它的效能直接決定了移動終端可以支援的通訊模式，以及接收訊號強度、通話穩定性、發射功率等重要效能指標，直接影響終端使用者體驗。
如下圖所示，射頻前端晶元包括功率放大器（pa：power amplifier），天線開關（switch）、濾波器（filter）、雙工器（duplexer和diplexer）和低雜訊放大器（lna：low noise amplifier）等，在多模／多頻終端中發揮著核心作用。
除通訊系統以外，手持裝置中的無線連線系統（wi-fi、gps、bluetooth、fm和nfc等）對射頻前端晶元也有較強的需求。
射頻前端之所以越來越複雜，乙個主要驅動因素是終端產品，由於終端產品多模、多頻段的趨勢導致。觀察下圖，一款4g全網通手機的pcb板上，囊括數十顆射頻晶元，頂級終端所佔比例更大。
mobile expert資料顯示，2023年整個全球射頻前端市場會達到180億美元，2023年到2023年復合增長率達到13%，其中很重要的一塊增長就是來自於濾波器、雙工器。
濾波器、雙工器之所以成為增長**，是因為隨著頻段增多而增加：按照乙個雙工器包含兩個濾波器的規格，在2023年，乙個頂級智慧型手機裡大概支援15個頻段，包含50個濾波器。預計到2023年，乙個頂級智慧型手機中將支援30-40個頻段來覆蓋全球頻段，目前市場上最頂級的智慧型手機已經支援30多個頻段，它包含的濾波器可以到100個以上。
除此之外，射頻前端為何市場前景廣闊？答案也是因為頻段+載波聚合組合的增長。
關於頻段。2g／3g時代，頻段極少，2g年代gsm是4個頻段，3g年代td-scdma是2個頻段、cdma在中國是乙個頻段，當時射頻前端的複雜性較低，價值也較低。
到4g時代早期，「五模十三頻」、「五模十七頻」等概念成為廠商宣傳熱點，可以作為手機核心競爭力——通訊制式的相容。那時候，頻段增加到16個，全球全網通頻段增至49個，3gpp新增的600mhz頻段編號達到71個，如果納入5g公釐波那麼頻段還會增加。
關於載波聚合。從2023年最開始的兩個載波，增至現在的3-4個載波，預計2023年將會提出超過1000個頻段組合的需求。
以上兩者都需要射頻前端的能力。
儘管射頻前端前景廣闊，但很多射頻前端廠商在工藝設計上犯了難。ihs markit近期發布的報告指出，自lte裝置誕生以來，射頻前端的複雜性顯著增加；裝置其他功能的改進，導致了乙個更具挑戰性的設計環境。
一方面，高階智慧型手機不斷推陳出新，螢幕越來越大、機身越來越輕薄，這些變化直接導致射頻前端元件的物理空間減少；另一方面，考慮到大尺寸螢幕對電池續航的影響，射頻前端的設計要比以往更重視電源使用效率；第三，網速越來越快，射頻前端模組正在變得越來越複雜。
儘管射頻前端的複雜程度增加，然而裝置pcb上留給此功能區的空間一直以來卻在減少。過去幾年，高階智慧型手機已經從僅支援有限的射頻頻段轉為單一sku，支援34個頻段的智慧型手機，為了盡可能在有限的空間容納擴充套件頻段，射頻前端越來越模組化，比之前整合了更多的pa、濾波器、雙工器、開關和lna部件，隨著pcb上元器件密度越來越高，元器件間的干擾逐漸成為乙個不可忽視的問題，如何對每個射頻元器件實施充分有效的隔離，成為相關廠商的第二個挑戰。
縱觀射頻前端晶元市場，器件主要分為兩類，一類是使用mems工藝製造的濾波器，以聲表面波濾波器(saw)和體聲波濾波器(baw)為代表，第二類是使用半導體工藝製造的電路晶元，以功率放大器(pa)和開關電路(switch)為代表。
saw和baw市場都不缺玩家，而高通給出的答案是：做乙個整合化的射頻前端解決方案，或許能成為高階智慧型手機的救星。
稍早前，高通與 tdk株式會社成立了合資企業rf360控股公司。今年2月份，高通推出了全新的射頻前端解決方案，被高通稱作「從數據機到天線」的完整解決方案：
1、完整的射頻前端核心技術。通過與tdk成立的合資公司，高通擁有包括表面聲波（saw）、溫度補償表面聲波（tc-saw）和體聲波（baw）在內的一系列全面的濾波器和濾波技術，另外也擁有像做開關產品或天線調諧的soi技術，還有低雜訊放大器（lna）技術。
2、先進的模組整合功能。與soc不同，射頻前端的整合是做sip（system in package，系統級封裝），通過與tdk合作，高通加強了模組整合能力，可以提供整合化方案。
3、高通具有自己的數據機（modem），這是其與第三方射頻元器件廠商相比，所擁有的重要差異化優勢，從而能提供一套系統化解決方案。
值得一提的是，高通的整合解決方案還支援載波聚合的trusignal自適應天線調諧技術。trusignal可被看作是三項技術的總稱：第一是主分集天線切換，它是用來解決手機「死亡之握」的問題——手機的主天線一般是在手機的下方，當人們用手握住它的時候，訊號會掉得非常快，當下方主天線被握死時，它可以將天線切換到上面的分集天線去；第二是天線調諧——天線調諧技術又包含兩類，一類叫孔徑調諧，一類叫阻抗調諧，通過調諧天線的匹配，可以解決天線和pa之間的適配問題；第三是高階分集接收——通過增加分集來提公升接收效能，以及接收的下行速率。
三個技術配合在一起，好處多多。第一是通話可靠性和通話質量：當天線性能提公升之後，訊號質量提公升，通話的可靠性和質量自然提公升了，經過高通實測，通話掉話率最高可以減少30%；第二是更快的資料傳輸速率，實測資料顯示資料傳輸速率可以提高49%；第三是在同樣的傳輸速率、同樣的吞吐率情況下，電池續航時間可以提高，當天線效率得到提公升之後，在同樣的速率下，需要的輸出功率變少，電池的續航時間就變長了。
完整的射頻前端解決方案，可以使oem廠商、最終消費者和運營商獲得共贏。驍龍835/660/630移動平台均引入了射頻前端技術。而作為首批實現先進射頻特性的國產智慧型手機之一，一加手機5已經率先支援包括載波聚合功能和包絡追蹤等的trusignal技術，充分提公升了資料傳輸速率、覆蓋、電池壽命、通話質量和通話可靠性。
原文出處：科技行者
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