10月8日,射频解决方案供应商Qorvo宣布,已收购全球领先的高性能射频供应商Cavendish Kinetics,该公司的团队将继续推动RF MEMS(射频微机电系统)技术在Qorvo产品线中的应用,并将该技术转变为用于移动设备和其他市场的大批量制造。
Cavendish Kinetics成立于2006年,其RF MEMS技术主要用于天线调谐应用,为智能手机、移动基础设施和物联网提供射频前端产品。
我们今天的LTE网络频段介于700 MHz到3.5 GHz之间,相比之下,5G不仅与LTE共存,而且还将在30 GHz至300 GHz之间的毫米波段内运行,无论如何5G都需要一个新的组件,RF MEMS就是其中一种可能。目前RF SOI射频开关占据着市场的主导地位,但是新技术RF MEMS也存在一定的生存空间。
Qorvo移动产品部总裁Eric Creviston表示:“收购Cavendish Kinetics使我们能够巩固Qorvo在天线调谐方面的市场领导地位。全球多家领先的智能手机供应商已经证实,通过Cavendish Kinetics的RF MEMS技术能够显著改善天线的性能,包括降低损耗和提高线性度。Qorvo将在该公司原有的基础上进行优化和扩展,并将其应用于基础设施和国防等其他应用。”
早在2015年,Cavendish Kinetics募资3.6亿美元以加速下一代射频组件的开发,就有Qorvo旗下公司作为战略投资者参与了该轮筹资,本次收购可以说是“早有预谋”。Qorvo将在2020财年第二季度营收电话会议上提供有关Cavendish Kinetics收购交易的更多细节。
物联网、人工智能、5G等新市场即将引爆庞大商机,手机射频前端芯片市场作为半导体行业最具吸引力的领域之一,将从此次5G产业升级中受益最大,芯片大厂扎堆涌入射频前端市场,场面炙手可热。但手机射频前端模块和组件增速不一,四家原厂博通(Broadcom)、Skyworks、Qorvo和村田(Murata)已经确立了在手机射频前端市场中的领先优势,占据九成市场。
随着4G通信制式的普及以及向5G技术的演进,PA在手机中的地位越来越重要。特别是随着云服务、VR/AR等应用的兴起,智能移动终端开始需要更大的数据传输速度与更大的带宽,为了增加带宽,发展了载波聚合技术,还有MIMO(多路输入输出)蓝牙技术。这些新的技术使得射频的复杂度提高了,对于射频芯片要求也提高了。
目前全球射频前端芯片产业拥有较为成熟的产业链,欧美IDM大厂技术领先,规模优势明显,台湾企业则在晶圆制造、封装测试等产业链中下游占据重要地位。5G对射频前端芯片的更高要求催生出BAW滤波器、毫米波PA、GaN工艺PA 等新的技术热点,形成新的产业驱动力。
数据显示,手机射频(RF)前端模块和组件市场发展迅猛,2016年其市场规模为101亿美元,预计到2022年将达到227亿美元,复合年增长率为14%。这样的高速增长,惹得其它半导体市场中的厂商羡慕不已。
手机芯片向多模方向发展以及支持频段数量指数性增加,导致手机射频前端模块数量快速增长,预计到2019年,全球移动通信终端的总出货数量可达28亿台。手机芯片毛利率持续下滑,高通、联发科、展讯向射频+芯片一体方案延伸,横向拓展切入产业,抢食大蛋糕。
但是,各种手机射频前端组件的增速不一,如天线调谐器(Antenna tuners)的复合年增长率为40%,滤波器(Filters)的复合年增长率为21%,射频开关(Switches)的复合年增长率为12%,而射频功率放大器和低噪声放大器(PAs & LNAs)的复合年增长率仅为1%。
2016~2022年手机射频前端模块和组件市场
由于新型天线的出现和增长,低噪声放大器市场将稳步前行。
LNA LMM和LNA RDM
开关是射频前端市场中第三大的业务板块,其市场规模将从2016年的10亿美元增长至2022年的20亿美元。该市场将主要由天线开关业务驱动而增长。
天线调谐器是射频前端市场中最小的业务板块,2016年市场规模约为3600万美元,预计2022年将达到2.72亿美元。该市场的主要增长原因是调谐功能被添加到主天线和分集天线中。
移动数据的这种持续性增长已经导致需要使用更多的无线电频谱。在移动通信中,随着用户数量和技术种类的激增,无线电频谱成为稀缺资源。
为了应对上述的这种过度需求,手机必须满足复杂的要求,例如:
•支持区域和全球漫游的多频带;
•支持多种蜂窝模式,包括2G、3G、4G、WiFi、蓝牙(Bluetooth)、近场通信(NFC)、全球定位系统(GPS);
•利用多输入多输出(MIMO)改善通信质量,使得数据速率提高和有效范围增加;、
•利用智能天线技术(如波束成形或分集)来增强单个数据信号的性能;
•载波聚合(CA)支持更宽的带宽,提升带宽体验,如提供更高的峰值数据速率、更大的总体网络容量和更低的延迟等。
所有这些要求(频带从低频到高频)给手机射频前端架构、设计和制造带来了巨大的挑战。
因此,手机射频前端产业对“创新”求贤若渴,其创新主要体现在三个方面:
•材料:开发新的射频SOI衬底,如SOITEC公司的e-Si衬底,以减少衬底漏电或减小寄生电容;
•设计:新型内部组件设计,如ACCO公司的功率放大器,可以提高基于SOI的功率放大器性能,并可以与用于中低频带的砷化镓(GaAs)功率放大器展开成本竞争;
•架构:将三个双工器(duplexer)集成到六工器(hexaplexer)中,或者构建多模多带功率放大器模块,可以工作于所有的低频带、高频带或中频带;
手机射频前端的创新之处
Cavendish Kinetics拥有低损耗RF MEMS xPxT开关的厂商可以实现射频前端架构的创新,且无需昂贵的双工器和多路复用器。从长远来看,潜在的技术创新甚至可以颠覆手机射频产业。
采用MEMS工艺生产滤波器仍然存在挑战。MEMS技术制造滤波器具有极高的技术门槛,在保证高度一致性和高质量的条件下实现大规模量产难度较大。
在射频前端模块集成上发展更快的厂商有望成为市场的主导者。同时拥有主、被动器件的设计能力、制造工艺以及集成工艺是未来射频元件公司的发展方向。
射频前端集成存在单片集成(片上SoC系统)和混合集成(SiP封装)两个发展方向。目前通过封装集成的形式更易实现,也是各大厂商重点着力的方向。