據統計，2020年第四季度，我國手機市場繼續由4G向5G過渡，5G手機產品款型數占比已達六成。2021年全球智能手機出貨量將達約 13.55 億臺，其中 5G 機型將有 5.39 億臺。對于制造而言壓力著實不小，5G手機性能的好壞取決于內部的兩大芯片——射頻(RF)和基帶。下面就帶您了解一下射頻芯片的奧秘。

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簡單來說，射頻芯片的作用就是信息發送和接收。為什么說它如此重要?如果沒有它，你的手機就是好幾千塊錢的大鐵塊。

先從射頻說起，射頻就是射頻電流，是一種高頻交流變化電磁波，是可以輻射到空間的電磁頻率，頻率范圍在300KHz～300GHz之間。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流，大于10000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流 (大于10K);射頻(300K-300G)是高頻的較高頻段;微波頻段(300M-300G)又是射頻的較高頻段。射頻技術在無線通信領域中被廣泛使用，有線電視系統就是采用射頻傳輸方式。

而射頻芯片指的就是將無線電信號通信轉換成一定的無線電信號波形，并通過天線諧振發送出去的一個電子元器件，它包括功率放大器、低噪聲放大器和天線開關。射頻芯片架構包括接收通道和發射通道兩大部分。

工作原理

這是射頻電路的原理圖，射頻芯片架構包括接收通道和發射通道兩大部分：

接收時，天線把基站發送來電磁波轉為微弱交流電流信號經濾波，高頻放大后，送入中頻內進行解調，得到接收基帶信息，送到邏輯音頻電路進一步處理。

發射時，把邏輯電路處理過的發射基帶信息調制成的發射中頻，用發射壓控振蕩器TX-VCO把發射中頻信號頻率上變為890M-915M(GSM)的頻率信號。經功放放大后由天線轉為電磁波輻射出去。

對于現有的GSM和TD-SCDMA模式而言，終端增加支持一個頻段，則其射頻芯片相應地增加一條接收通道，但是否需要新增一條發射通道則視新增頻段與原有頻段間隔關系而定。對于具有接收分集的移動通信系統而言，其射頻接收通道的數量是射頻發射通道數量的兩倍。這意味著終端支持的LTE頻段數量越多，則其射頻芯片接收通道數量將會顯著增加。打個比方，若新增 M個GSM或TD-SCDMA模式的頻段，則射頻芯片接收通道數量會增加M條;若新增M個TD-LTE或FDD LTE模式的頻段，則射頻芯片接收通道數量會增加2M條。LTE頻譜相對于2G/3G較為零散，為通過FDD LTE實現國際漫游，終端需要支持較多的頻段，這就導致了射頻芯片面臨成本和體積增加的挑戰。

其實設計一個良好的射頻芯片還是很頭疼的。首先射頻芯片設計需要的理論知識非常多，很多設計理論甚至被人認為“玄乎”，而且射頻芯片的設計存在各種指標的折中均衡，什么樣的折中是最佳的?怎樣折中是取決于產品的實際應用要求，沒有定論。再者，很多射頻芯片的指標要求都是要挑戰工藝極限，這就需要很多創新性電路結構，例如噪聲抵消、交調分量抵消、為了提高功放效率采用的動態偏置，有時為了降低功耗也是想盡了辦法。

硬性困難還是工藝及封裝。射頻芯片最重要的指標是噪聲系數和線性度，這兩個指標和工藝完全相關，例如CMOS工藝襯底上就會耦合過來各種噪聲干擾，CMOS器件的線性度也很差，這種難題是硬傷，如不解決好，只能通過合適的電路結構或者采取一些無法定量分析的隔離措施來緩解問題，這就存在很多不確定性了。除此之外，還有寄生參數、寄生電阻、電容和頻率之間的權衡。

最后的封裝亦是一大難點。小小的一根封裝引線就是1nH以上的電感，這些電感對射頻芯片的影響實在是太大了。在成本可控的前提下盡量采用先進的封裝形式，減少封裝帶來的引線電感。

對于5G射頻芯片，一方面頻率升高導致電路中連接線的對電路性能影響更大，封裝時需要減小信號連接線的長度;另一方面需要把功率放大器、低噪聲放大器、開關和濾波器封裝成為一個模塊,一方面減小體積另一方面方便下游終端廠商使用。為了減小射頻參數的寄生需要采用Flip-Chip、Fan-In和Fan-Out封裝技術。可以看出，到5G時代，高性能Flip-Chip/Fan-In/Fan-Out結合Sip封裝技術會是未來封裝的趨勢。

玩家盤點

成本昂貴，95%的市場被歐美廠商把持

通常情況下，一部手機主板使用的射頻芯片占整個線路面板的30%-40%。據悉，一部iPhone 7僅射頻芯片的成本就高達24美元，有消息稱蘋果今年每部手機在射頻芯片上的投入將歷史性地超過30美元。隨著智能手機迭代加快，射頻芯片也將迎來一波高峰。

目前，手機中的核心器件大多已實現了國產化，唯獨射頻器件仍在艱難前行。據悉，全球約95%的市場被控制在歐美廠商手中，甚至沒有一家亞洲廠商進入頂尖行列。簡單盤點一下在這個圈子里的國內外玩家：

國內

• 信維通信，產品線已從天線向射頻隔離、射頻連接器、射頻材料擴展;
• 碩貝德，在5G天線及射頻前端模組上的開發處于國內領先水平;
• 麥捷科技，片式電感及LTCC射頻元器件的龍頭廠商。
• 長盈精密，國內最優秀的射頻前端集成電路設計和制造商之一，擁有兩大核心技術，分別為基于GaAs pHEMT工藝的功率放大器與包絡跟蹤電源系統。
• 順絡電子，國內電感和射頻元件龍頭。
• 唯捷創芯，國內最大射頻IC設計公司。
• 中興通訊，全球領先的綜合通信解決方案提供商。
• 紫光展銳，產品涵蓋2G/3G/4G/5G移動通信基帶芯片、物聯網芯片、射頻芯片、無 線連接芯片、安全芯片、電視芯片。

國外

Skyworks(思佳訊)

射頻元件龍頭，蘋果射頻供應商，主營方向為射頻前端產品，包括射頻功率放大器即RF PA、各種濾波器、混頻器、衰減器等。

Qorvo(RFMD與TriQuint)

Qorvo 由 RFMD 和 TriQuint 合并而成。兼具 RFMD 和 TriQuint 的技術、集體經驗和智慧資源，是移動、基礎設施和國防應用領域可擴展和動態 RF 解決方案的全球領導者。

TriQuint(超群半導體，與RFMD合并)

Murata(村田)(收購Renesas的功率放大器業務)：村田主營產品有陶瓷電容、陶瓷濾波器、高頻零件、無線傳感器等。前陣子，村田宣布收購意大利的無線射頻(RFID)技術新創企業ID-Solutions，加速物聯網布局。

Epcos，世界上最大的電子元器件制造商之一，產品主要市場在通信領域、消費領域、汽車領域及工業電子領域。

此外還有恩智浦(NXP)、科銳、Macom、美信半導體、ADI、英飛凌、Avago(收購博通有線/無線芯片業務)、博通集成、高通、三星…