在射频前端的功率放大器(PA)演进中,材料与工艺路线依次经历了 Si LDMOS、CMOS、GaAs、RF SOI、SiGe 等阶段,这一路径由 Yole 与光大证券研究所整理的发展表所记录。与此同时,射频前端自 3G 时代起由分立器件走向 SiP 模组化,5G 时代旗舰机留给射频前端的主板空间已仅约 10%-15%,模组化成为必然趋势——PA 的工艺迭代与模组集成需求,正是在这一过程中相互驱动。在分立器件价值构成中,PA 的价值量占比约为 34%,仅次于滤波器。
PA 的工艺演进:一条从硅基到化合物半导体的路线
从材料工艺发展脉络看,PA 的路线依次为 Si LDMOS → CMOS → GaAs → RF SOI → SiGe。这条路径反映出两重变化:一是从硅基工艺向化合物半导体及硅基改进工艺扩展,二是不同工艺在不同频段、功率与集成需求下各有适用位置。
需要区分的是,PA 与低噪声放大器(LNA)虽同属射频前端分立器件,但功能与位置不同:PA 位于发射通路,通过从电源获取能量放大信号输出功率,以补偿无线传输的链路衰减;LNA 位于接收通路,用于抑制噪音并放大天线接收到的微弱信号。工艺选择上,资料所列 PA 技术包括 Si-CMOS、GaAs、GaN,LNA 则为 Si-CMOS、Si-SOI。
模组化:PA 迭代的另一重驱动力
射频模组的定义,是将两种或以上射频分立器件通过 SiP 封装集成,以减小射频前端面积、降低输出匹配难度。自 3G 时代起,射频前端逐渐由分立器件走向模组,目的是节省 PCB 面积、降低手机厂商研发难度。
进入 5G 时代,射频器件数量进一步增加,而手机轻薄化压缩了射频前端空间——旗舰机中留给射频前端的主板空间已只有 10%-15%。空间约束与器件数量增长叠加,使模组化成为必然趋势,PA 也因此深度嵌入模组形态之中。从市场规模趋势看,射频模组规模长期高于分立器件,两者均呈增长态势(相关预测数据的时间口径以原始来源为准)。
常见问题
PA 的技术路线按什么顺序迭代?
按 Yole 与光大证券研究所整理的射频前端材料及工艺发展表,功率放大器的路线依次为 Si LDMOS、CMOS、GaAs、RF SOI、SiGe。该表以 2010 至 2020 年为时间轴呈现各阶段的代表性工艺。
PA 在射频前端分立器件中的价值量如何?
在射频前端各分立器件的价值占比中,PA 约为 34%,滤波器约为 54%,射频开关约 7%,LNA 约 2%,天线协调器约 3%。PA 是价值量仅次于滤波器的分立器件。
为什么 PA 的技术迭代与模组化趋势相关?
3G 时代起射频前端由分立器件走向 SiP 模组,以节省 PCB 面积并降低研发难度;5G 时代旗舰机留给射频前端的主板空间仅约 10%-15%,模组化成为必然趋势。PA 作为发射通路的核心器件,其工艺选择需同时兼顾性能与集成需求,因而与模组化进程相互驱动。