射频前端从分立器件走向高集成度模组,SiP封装(系统级封装)是贯穿全程的关键推手。由于PA、滤波器、开关等器件采用不同的基底材料(如硅片、砷化镓、压电材料),无法像SoC那样集成在同一块芯片上,因此业界采用SiP封装技术,将多种分立器件集成在一个外壳内,构成射频模组。
从分立到模组:SiP封装的必然性
射频前端各器件材料体系差异巨大:PA在低频段使用传统硅片、高频段使用砷化镓,滤波器则采用压电材料。这种异质集成的特性,决定了射频前端无法走单芯片集成的路线,SiP封装成为模组化的唯一可行路径。通过SiP封装,两种及以上分立器件被集成在一起,既提高了集成度,也优化了整体性能。
模组化演进:从低难度到金字塔尖
射频模组分为主集模组和分集模组两大类。分集模组只接收不发送,无需集成PA,难度较低,主流形态是DiFEM;主集模组负责收发双向,需集成高端滤波器、PA等器件,难度极高,国际厂商主推的FEMiD与PAMiD模组(后者比前者多集成PA)已成为射频前端中难度最高、价值也最高的领域。
按技术难度划分,模组呈现清晰的梯度结构:
| 模组类型 | 技术主导 | 适用频段 | 核心器件 |
|---|---|---|---|
| 分集第一级(LFEM) | SOI技术 | 5G UHB | LTCC滤波器、开关、LNA |
| 分集第二/三级 | 滤波器技术 | 4G/5G MHB&LB | SAW滤波器 |
| 主集第一级(PAMiF) | PA技术 | 5G UHB | PA、LTCC滤波器 |
| 主集第四/五级(FEMiD/PAMiD) | 滤波器技术 | 4G/5G MHB | 高频SAW或BAW滤波器 |
高端模组的核心挑战始终来自滤波器。主集模组中,第四、五级将低频SAW替换为高频SAW或BAW滤波器,实现向更高频段的升级;分集模组中,滤波器技术主导的级别难度也显著高于SOI技术主导的级别。
竞争格局:滤波器能力决定座次
由于高端模组的核心是滤波器,射频模组玩家基本以滤波器厂商为主。在接收端模组,村田与Skyworks凭借SAW滤波器能力占据主要份额;发射端模组因额外要求PA能力,壁垒更高,Skyworks、博通(Avago)、Qorvo三家美企凭借滤波器和PA的完备能力形成主导。国内厂商因SAW和BAW滤波器能力相对薄弱,过去主要停留在分立器件和集成度不高的模组中;进入5G时代,借助技术壁垒不高的LTCC滤波器切入低难度模组市场,低端主集与分集模组已有量产落地,但高端模组尚未有量产产品。
常见问题
为什么射频前端不能用单芯片方案?
因为PA、滤波器、开关等器件采用完全不同的基底材料——PA低频用硅片、高频用砷化镓,滤波器用压电材料——无法在单一芯片上制造。SiP封装通过将异质器件集成在一个外壳内,解决了材料体系不兼容的问题,成为射频模组化的必然选择。
PAMiD和FEMiD有什么区别?
两者都是主集模组中的高端形态,核心区别在于PAMiD比FEMiD多集成了PA。PAMiD同时具备收发能力所需的完整器件链,难度和价值都更高,是射频前端金字塔尖的领域之一。
国内厂商在射频模组中处于什么位置?
国内厂商借助LTCC滤波器切入低难度模组市场,在低端主集模组(LPAMiF/PAMiF)和低端分集模组(LFEM)已有量产产品,其中LFEM在安卓主要品牌中已占据可观份额。高端模组(PAMiD等)目前国内尚无量产产品落地,部分厂商已有工程样品或处于研发推进阶段。