射频前端材料工艺的演进并非一条直线,而是围绕性能、集成度与成本不断权衡的结果。从约投顾梳理的行业资料来看,2010至2020年间,功率放大器(PA)经历了从Si LDMOS向GaAs、再向RF SOI与SiGe的迁移;天线开关则从GaAs转向RF SOI,并开始尝试RF MEMS;滤波器从SAW向BAW升级。每个拐点的背后,都是频段增多、集成度要求提升新材料工艺成熟共同作用的结果。

关键拐点一:PA从Si LDMOS转向GaAs与RF SOI

功率放大器是射频前端中价值量占比仅次于滤波器的器件。在约投顾整理的行业演进表中,PA在2012年采用Si LDMOS工艺,2014年转向CMOS,2016年切换至GaAs,2018年采用RF SOI,2020年则出现SiGe工艺。这一系列切换的核心驱动力在于:手机频段持续增加,对PA的线性度和效率要求不断提高,同时模组化趋势要求PA能与开关、滤波器等器件更紧密地集成。GaAs凭借优异的高频特性成为4G时代PA的主流选择,而RF SOI与SiGe的出现则更多服务于集成度与成本的平衡。

关键拐点二:天线开关从GaAs转向RF SOI并试水RF MEMS

天线开关与调谐器是射频前端中切换通路、适配不同频段的关键器件。资料显示,天线/开关在2012年采用GaAs工艺,2014年切换至RF SOI,2016年尝试RF MEMS,2018年回归RF SOI,2020年又转向RF MEMS。这一反复试探反映出:RF SOI在集成度与成本上具备明显优势,已成为开关的主流工艺;而RF MEMS虽然理论上能进一步降低插损、提升线性度,但其可靠性与成本仍在持续验证中,因此呈现出“试水—回归—再试水”的节奏。天线调谐器则在2016年采用SW SOI后,2018年起转向RF MEMS,体现出对更高调谐精度的追求。

关键拐点三:滤波器从SAW到BAW的升级

滤波器是射频前端中价值量最高的分立器件,在约投顾引用的行业数据中,其价值量占比达54%。从演进表来看,滤波器在2014年采用SAW工艺,而双工器在2012年就已采用BAW工艺。这一时间差说明:BAW并非简单替代SAW,而是先在双工器这类对隔离度和功率承受能力要求更高的场景落地,随后逐步向滤波器渗透。随着5G频段向高频扩展,BAW在插损、带外抑制等方面的表现更优,成为高端射频模组的核心组件。

常见问题

RF MEMS是否会全面取代RF SOI?

目前看,RF MEMS在开关和天线调谐器上已有应用尝试,但RF SOI仍是主流。资料显示,天线/开关在2018年回归RF SOI,2020年又尝试RF MEMS,说明两者各有优劣,短期内更可能是共存关系,而非全面替代。

为什么滤波器被称为“得滤波器者得天下”?

因为滤波器不仅是价值量占比最高的分立器件(54%),也是国产化率最低的器件,同时还是高端射频模组的核心。在模组化趋势下,能否掌握滤波器直接决定了射频厂商在高端市场的竞争力。

射频前端模组化是不可逆的趋势吗?

从3G时代开始,射频前端就逐渐由分立器件走向模组。进入5G时代,射频器件数量增加而手机主板空间被压缩,旗舰机留给射频前端的主板空间已相当有限,因此模组化是必然趋势,而滤波器的掌握程度决定了厂商在模组化中的话语权。