《手机射频前端模块和组件-2017版》
2017-03-11 13:32:44   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

手机射频(RF)前端模块和组件市场发展很快,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。

RF Front End Modules and Components for Cellphones 2017

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未来五年,手机射频前端市场充满活力且技术创新层出不穷,预计复合年增长率高达14%,2022年将达到227亿美元。

手机通信技术的演进

手机通信技术的演进

2016年至2022年手机射频前端市场规模翻番有余

手机射频(RF)前端模块和组件市场发展很快,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。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

2016~2022年手机射频前端模块和组件市场

滤波器是射频前端市场中最大的业务板块,其市场规模将从2016年的52亿美元增长至2022年的163亿美元。滤波器市场的驱动力来自于新型天线对额外滤波的需求,以及多载波聚合(CA)对更多的体声波(BAW)滤波器的需求。

功率放大器(PA)和低噪声放大器(LNA)是射频前端市场中第二大的业务板块,但是其增长乏力。高端LTE功率放大器市场的增长将被2G和3G市场的萎缩所平衡。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。

PA模块

PA模块

LNA LMM和LNA RDM

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。

最后,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。

手机射频前端是一个高度复杂的产业

手机射频前端市场的两位数增长带来了“甜蜜的烦恼”:增加了复杂性!

部署和接入3G及4G网络加速了智能手机的发展,使得人们享受了更多的网络服务,包括即时消息、音乐、照片、电影、视频聊天等。高品质的视频下载和上传是对增强带宽和峰值数据速率的“无限”驱动。

iPhone智能手机支持的频段数量

iPhone智能手机支持的频段数量

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

手机射频前端的创新之处

四家厂商垄断90%的手机射频前端市场,新厂商如何进入?

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。而新厂商必须能够大批量供应满足手机行业需求的产品,同时还要获得大客户的支持。

另一方面,一旦新技术落地,可能在五年内占领市场,并改变制造商和供应商的产业格局。

举个例子,在天线射频开关(RF-switch)中,SOI开关从2010年的不到20%市场份额增长至2016年的95%市场份额,Peregrine等公司从蓝宝石上硅(Silicon-on-Sapphire, SOS)切换至SOI。

当创新发生时,整个产业链和价值链将改变,厂商要么努力适应,要么黯然离开。衬底供应商和代工服务商将受到这种快速技术变革的深刻影响。

射频前端产业的整合并购历史

射频前端产业的整合并购历史

领先的厂商和潜在的“颠覆性技术”厂商

领先的厂商和潜在的“颠覆性技术”厂商

短期内,类似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。例如,Seamless Waves公司正在开发基于CMOS的可调谐模数转换器和可调谐数模转换器,其可以主动地聚焦于特定频率,并调整带宽,从而仅转换输入信号的所需部分。如果这项技术设法实现智能手机所需的低功耗和小尺寸,将很有可能改变射频前端产业,并衍生出更多的创新发展!

报告中涉及的部分公司:

ACCO Semiconductor Inc., Alcatel-Lucent, Altis Semiconductor (X-FAB), Analog Devices Inc. (Hittite), Amkor, Apple, ASE Group, Broadcom Ltd. (Avago Technologies, Javelin Semiconductor), Cavendish Kinetics, China Mobile, Coolpad, DelfMEMS, Ericsson, Fujitsu, GLOBALFOUNDRIES, Google, Hon Hai Precision Industry Co. (Foxconn), HTC, Huawei (Hisilicon), Infneon, Intel, Integrated Device Technology (IDT), JCET/STATS ChipPAC, Kyocera, Lenovo, LG, Marvell, Mediatek, NXP Semiconductors (Freescale), Microsoft, Mitsubishi Electric, Murata Manufacturing Company, Nokia, NEC, NTT Docomo, Ommic, OPPO, Panasonic, Peregrine Semiconductor / Murata, Qorvo (RFMD, Triquint), Qualcomm (RF360), Raytheon, Samsung, Seamless Waves, Silanna Semiconductor, Skyworks Solutions Inc (RFaxis), Soitec, Sony Semiconductor, Spreadtrum, Sprint Clearwire, STMicroelectronics, Taiyo Yuden Company Ltd., TDK-EPC (EPCOS), TCL, Towerjazz, TPSCO, TSMC, UMC, UMS, Vivo, Win Semiconductors Corp., Wisol, Wispry, Wolfspeed, X (Google X), Xiaomi, ZTE

报告目录:

Report objectives

Methodology

Executive summary

Global mobile ecosystem
> History of smartphones
> RF spectrum
> RF front-end industry
> Innovation in RF Front-Ends (RFFE)

Market forecasts
> PA
> LNAs
> Switches
> Filters
> Antenna tuners
> All components
> Modules
> Wafer projections

BACK TO BASICS: Description of the RF components in RFFE modules
> Power amplifers
> Low noise amplifers
> Filters
> Switches
> Antenna tuning

Evolution trends
> 4G characteristics and future
> 4G history
> QAM
> MIMO
> Carrier aggregation
> Future of 4G
> 5G characteristics and future
> 5G dream
> Massive MIMO
> D2D
> Millimeter waves
> OFDM coding
> New RFFE

Industrial players - market strategy

Conclusions

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延伸阅读:

《智能手机中的射频模块和组件》

《2016-2022年氮化镓射频器件市场:应用、厂商、技术及基底》

《村田低频段前端模组中的TC-SAW滤波器》

《Avago新一代射频前端模组:AFEM-9040》

《iPhone 6s Plus中FBAR-BAW中频滤波器:Avago AFEM8030》

《iPhone 6s Plus中SMR-BAW高频带通滤波器:Qorvo TQF6405》

《Cavendish Kinetics MEMS天线调谐器:32CK417R》

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