手机射频系统有三个主要零组件,前端模块(Front-End-Module,简称FEM)、收发器和功率放大器。前端模块的核心是天线开关,有些厂商会将PA也集成在前端模块内。
据了解,3G时代的射频系统的成本大约为6-8美元,而在2G时代大约是1.5美元。到4G时代有可以是8-10美元。
收发器
收发器是手机平台的一部分,通常提供手机基频的厂家都要提供收发器,两者基本上一一对应的关系。但是也有手机会采用不同厂商的基频和收发器,如诺基亚。
主要生产商包括Qualcomm、Infineon、SILICON LAB、Philips、FREESCALE、STM和Renesas。
SILICON LAB和英飞凌是最早用CMOS工艺制造收发器的公司。高通在收购Berkana后,也大力采用RF
CMOS工艺。一批新进射频厂家无一例外都采用RF CMOS工艺,甚至是最先进的65纳米RF
CMOS工艺。老牌的飞利浦、FREESCALE、意法半导体和瑞萨仍然坚持用传统工艺,主要是SiGe BiCMOS
工艺,诺基亚仍然大量使用意法半导体的射频收发器。不过意法半导体在合并了NXP和爱立信移动平台后推出基频的能力大大增强。
功率放大器
功率放大器需要使用特殊的工艺,GaAs半导体仍然在手机用功率放大器中绝对主流地位。功率放大器对手机至关重要,手机信号强度、通话质量、功耗都很大程度上受制于功率放大器,对功率放大器的选择,厂家非常谨慎,没有经过4-5年验证,不可能换用其他工艺。
PA行业很独特,无论是2G还是3G时代,PA领域一直是复合半导体厂家的天下,传统的硅半导体厂家根本无法染指。2G时代的PA通常是
GaAs HBT,在3G时代,有些厂家继续坚持GaAs HBT。有些厂家独辟蹊径,新进厂家则多采用InGaP
HBT,须要指出Skyworks已经收购了飞思卡尔的PA部门。Skyworks在2009年推出了全球第一款针对LTE/EUTRAN的FEM,型号
为SKY77445,其PA Die采用InGaP BiFET工艺。Anadigics有两款针对LTE/EUTRAN的PA,都采用了InGaP
。PA领域主要的厂家有RFMD,Skyworks,Triquint,Anadigics,Avago,Renesas。原因就在于砷化镓领域有特殊之
处,不是硅晶圆厂家所能够短时间熟悉的。这些厂商全部都是独立厂家,手机很少开发相关产品,这些厂家最主要的产品就是PA。
RFMD一直是PA界的老大,RFMD的客户囊括了全球前六大手机厂家,诺基亚80%以上的手机采用RFMD的功率放大器。
SKYWORKS全球第二,主要客户是LG、联想和三星。瑞萨主要是日本客户、夏新和西门子,诺基亚低价手机也有部分采用。OMMIC主要客户是三星和波
导。FREESCALE主要客户是摩托罗拉和波导。
Triquint在技术和制造能力方面是最优秀的,它同时也是全球最大GaAs代工厂。Triquint擅长供应高集成度的PA,也擅长PA的
封装,全球最小footprint的GSM
PA,全球第一颗采用FC封装的PA都是Triquint创造的,其主要客户是三星、LG、RIM和苹果。Anadigics和高通是亲密合作伙伴,因此
主要开发CDMA和WCDMA领域的PA。在CDMA市场占有率比较高。Anadigics自成立以来一直在扩张,也导致其财务状况不佳,近5年只有1年
盈利。Avago脱胎自原惠普仪器及半导体部门的安捷伦。Avago领先其他厂家,最早开发WCDMA领域,虽然前期销售不佳,但是随着WCDMA的普
及,其销售额快速提升。
3G时代RF系统变得更加复杂,有些智能手机使用多达5个PA,一个针对所有的GSM频带,另外3个针对三个3G频带,还有一个是WLAN的
PA。未来PA的发展趋势肯定是集成度提高。Skyworks
和Triqunit在这方面最具潜力。4G时代对PA的要求更高,包括更线性的放大倍数,更高的峰谷比率,更高的效率。