射频前端从分立器件走向集成模组,核心驱动力在于各器件基底材料不同,无法像 SoC 一样制作在同一芯片上,只能借助 SiP 封装将两种以上分立器件集成在一个外壳内。在这一演进中,SAW/BAW 滤波器成为高端模组的关键拐点:低难度模组可由 PA、开关或 LNA 主导,而主集模组从 PA 主导的 LPAMiF/PAMiF 逐级演进到滤波器主导的 FEMiD/PAMiD 后,核心挑战已全面转向滤波器能力。
一、为什么必须走 SiP 集成路线
射频前端各器件采用的基底材料并不统一:PA 在低频段使用传统硅片,高频段使用砷化镓,滤波器则使用压电材料。材料差异决定了它们无法单片集成,只能通过 SiP 封装技术整合进同一外壳。这是射频模组区别于数字芯片集成路径的根本原因。
二、主集模组的演进:从 PA 主导到滤波器主导
射频模组通常分为主集模组和分集模组。分集模组只接收不发送,无需集成 PA,难度相对较低,主流形态是 DiFEM。主集模组同时负责发送与接收,需集成高端滤波器、PA 等器件,难度很高。
按技术难度从低到高,主集模组可划分为五个等级:
| 难度级别 | 适用频段 | 模组形态 | 滤波器类型 | PA |
|---|---|---|---|---|
| 第一级(PA 主导) | 5G UHB(N77/N79) | LPAMiF 或 PAMiF | LTCC | 有 |
| 第二级 | 4G/5G LB | FEMiD | SAW/TC-SAW | 无 |
| 第三级 | 4G/5G LB | PAMiD | SAW/TC-SAW | 有 |
| 第四级 | 4G/5G MHB | FEMiD | SAW/TC-SAW、BAW | 无 |
| 第五级 | 4G/5G MHB | PAMiD | SAW/TC-SAW、BAW | 有 |
第一级 LPAMiF/PAMiF 对 PA 性能要求高、对滤波器要求较低,技术和成本由 PA 主导。第二至第五级模组的共同点在于,核心挑战都来自滤波器:低频段集成低频 SAW 滤波器,1GHz 以上频段则将低频 SAW 替换为高频 SAW 或 BAW 滤波器。FEMiD 与 PAMiD 的主要区别在于后者多集成了 PA,二者已成为射频前端中难度最高、价值也最高的金字塔尖领域。
分集模组同样呈现这一规律:第一级 5G LFEM 以 SOI 工艺的开关和 LNA 为核心,第二、三级则以 SAW 滤波器为主导,难度相对更高。
三、竞争格局印证滤波器地位
射频模组玩家基本上都是滤波器厂商。接收模组方面,村田和 Skyworks 凭借出色的 SAW 滤波器能力占据主要市场份额;发射模组因集成 PA、壁垒更高,需要厂商同时具备完备的滤波器和 PA 能力,主要由 Skyworks、博通(Avago)和 Qorvo 三家美企主导,村田因 PA 能力相对较弱,在发射端份额不高且大部分为低频模组。
国内厂商因 SAW 和 BAW 滤波器能力较弱,过去主要停留在分立器件和集成度不高的模组中。5G 时代,由于 LTCC 滤波器技术壁垒不高,国内厂商得以借助 LTCC 切入低难度模组市场;高端模组目前尚无量产产品落地,但已有厂商积极研发,例如唯捷创芯已有低频 PAMiD 模组工程样品,卓胜微在推进高端滤波器产线。
常见问题
SAW 和 BAW 滤波器在模组中分别承担什么角色?
在低频段(4G/5G LB)模组中,集成的是低频 SAW 滤波器;在 1GHz 以上频段(4G/5G MHB)模组中,则由高频 SAW 或 BAW 滤波器承担。滤波器类型的选择直接对应模组的难度等级与适用频段。
为什么说滤波器是高端模组的拐点?
主集模组从第一级的 PA 主导,演进到第二至第五级后,核心挑战全部来自滤波器;分集模组从开关/LNA 主导升级到 SAW 主导后难度同样提升。能否做出高性能 SAW/BAW 滤波器,决定了厂商能否进入 FEMiD、PAMiD 这类高价值领域。
SiP 封装在射频模组中解决了什么问题?
它解决了不同基底材料器件无法单片集成的问题。PA 使用硅片或砷化镓,滤波器使用压电材料,只有通过 SiP 封装才能将两种以上分立器件集成在同一外壳内,从而提升集成度与性能。