5G手机|射频PA革新不止，万物互联广袤无限
电磁波传输距离和发射功率成正比 ， 射频PA性能直接决定通讯距离、信号质量和待机时间（或耗电量） ， 根据Yole数据显示 ， 2017年手机射频前端中射频PA市场规模约50亿美元 ， 在整个射频前端中价值量占比35% ， 仅次于滤波器 ， 也是射频前端价值量最高的单类型芯片 。
一、射频PA是射频前端核心器件 ， 决定无线通信质量的关键要素
射频模块是无线通信设备的核心模块
无线通信主要是利用电磁波实现多个设备之间的信息传输 。 射频是可以辐射到空间的电磁频率,频率范围从300KHz～300GHz之间 。 射频模块是用于发射和/或接收两个装置之间的无线电信号的电子设备 ， 是无线通信设备实现信号收发的核心模块 。
本文插图
图：手机射频架构
本文插图
图：基站射频架构
射频前端架构基本类似
射频前端包括接收通道和发射通道两大部分 。 一般由射频开关（Switch）、射频低噪声放大器(LNA,Low Noise Amplifier)、射频功率放大器(PA ， Power Amplifier)、双工器(Duplexers)、射频滤波器(Filter)、天线调谐器(Antenna tuners) 等组成 。
本文插图
图：手机射频架构
发射通道和接收通道工作原理
发射通道是使用基带信号（语音、视频、数据或其他信息）去调制中频正弦波信号 ， 然后中频信号再通过混频器往上搬移到所需的射频发射频率 ， 通过功率放大器来增加发射机的输出功率并驱动天线将已调制好的载波信号变换成能够在自由空间传播的电磁波 。
【5G手机|射频PA革新不止，万物互联广袤无限】
本文插图
本文插图
图：射频晶体管制造工艺
不同材料的性能及成本差别较大
本文插图
不同工艺结构图
BJT用电流控制 ， FET属于电压控制 。 HBT具有功率密度高、相位噪声低、线性度好等特点 ， GaAs HBT 是目前手机射频PA主流工艺 。 硅基LDMOS器件被广泛用于基站的射频PA中 。 HEMT是FET的一种 ， 近几年GaN HEMT凭借其良好的高频特性吸引了大量关注 。
本文插图
不同应用场景所需PA的性能指标不同
按照应用场景分为大功率（基站等）和小功率（手机等） 。 基站PA的应用指标在于其高功率和高效率 ， 而手机PA的应用指标则在于高线性度、低功耗和高效率 。
本文插图
图：3G、4G、5G手机射频前端器件大幅度增多
射频PA市场增长稳定
根据QYR Electronics Research 数据 ， 2011-2018 年 ， 全球射频功率放大器的市场规模从25.33亿美元增长至31.05亿美元 ， 年均复合增长率 2.95%；预计至2023年 ， 市场规模将达35.71亿美元 。 PA市场整体增速较其他射频前端芯片增速低 ， 主要是因为高端4G和5G PA市场将保持增长 ， 但是2G/3G PA市场将会逐步衰退 。
本文插图
手机射频PA模组市场有望超百亿美元
由于射频前端模块化是大势所趋 ， 且射频PA是主动元器件 ， 是射频前端功耗最大的器件 ， 决定了手机通信质量 ， 因此射频PA厂商往往主导了PA模组的市场 。
根据Yole Development的统计与预测 ， 2018年射频前端市场为150亿美元 ， 并将以8％的年均复合增长率增长 ， 到2025年有望达到258亿美元 。 其中 ， 功率放大器模组市场规模预计104亿美元 ， 接收模组预计29亿美元 ， WiFi连接模组预计31亿美元 ， 天线模组预计13亿美元 ， 分立滤波器及双工器等预计51亿美元 ， 分立射频低噪声放大器及普通开关预计17亿美元 ， 天线调谐开关预计12亿美元 。
本文插图
理论上5G基站覆盖范围低于4G基站
基站电磁波的自由空间损耗可以从Friis Transmission Equation(弗林斯传输方程)得到电磁波波长与传输距离成正比 ， 也即是电磁波频率与传输距离成反比 。 理论上 ， 当其他条件相同时 ， 频率越高基站覆盖范围越小 ， 也即是5G基站覆盖范围理论上低于4G基站 。
通过采用3D MIMO技术提升天线增益以提升下行覆盖和下行用户体验 ， 使得下行覆盖可以接近4G ， 不过考虑到终端（手机等）功率限制 ， 上行链路是扩大覆盖的瓶颈 。
本文插图
GIV预测2025年全球将有650万个5G基站
宏基站单站PA使用量大幅度提升
根据《中国联通5G基站设备技术白皮书》 ， 对于6GHz以下频段 ， AAU设备主要包括64T64R、32T32R、16T16R三种类型 ， 这三种类型设备主要区别在于设备收发通道数的差异 。 相对比4G基站采用4T4R方案 ， 收发通道数大幅度增加 ， 每一个收发通道对应一个射频单元 ， 5G宏基站单站射频PA使用量对比4G基站有大幅度提升 。
本文插图
基站射频市场未来几年有望翻番
由于基站建设呈现一定的周期性 ， 因此基站射频市场也相应的呈现一定的周期性 。 根据赛迪顾问的数据显示 ， 中国基站射频市场规模有望从2020年的不到50亿元增长到2023年的超过110亿元 ， 整体市场份额增长超过一倍 ， 之后每年的市场份额将逐年下降 。
本文插图
5G时代室内流量占比高达80%
5G技术将广泛用于智慧家庭、远程医疗、远程教育、工业制造和物联网领域 ， 具体包括千兆级移动宽带数据接入、3D视频、高清视频、云服务、增强现实（AR）、虚拟现实（VR）、工业制造自动化、紧急救援、自动驾驶、现代物流等典型业务应用 。 其中 ， 高清视频、AR、VR、远程医疗、工业制造自动化、现代物流管理等主要发生在建筑物室内场景 。
本文插图
本文插图
2019中国无线电大会上 ， 中国铁塔通信技术研究院无线技术总监邹勇发表演讲表示 ， 相比4G时代的70% ， 5G时代室内流量占比高达80% ， 包括语音、ARVR等应用 ， 对网络时延提出了更高要求 。 而5G的频段非常高 ， 传播损耗、穿透损耗都很大 ， 难以从室外传到室内 。 因此解决室内信号覆盖是5G时代需要重点解决和发展的一个方向 。
小基站预计将迎来发展时机
4T4R以上的室内数字化分布基站有望得到部署 。
根据工信部通信科技委常务副主任韦乐平在2019中国光网络研讨会上的预测2021到2027年国内将建设数千万级 小基站 。
本文插图
本文插图
Wi-Fi网络建立了分布式连接架构
Wi-Fi全称为wireless fidelity,在无线局域网的范畴是指“无线相容性认证” ， 实质上是一种商业认证 ， 同时也是一种无线联网的技术 。 Wi-Fi主要定位成小范围、热点式的覆盖 ， 工作在2.4GHz或5GHz两个未授权频段 。 Wi-Fi标准由IEEE标准协会制定 。
Wi-Fi网络建立了分布式连接架构 ， 使Wi-Fi能承载绝大部分无线流量 ， 并在住宅内、建筑物内、设备密集的室外区域等提供宽带连接 。
Wi-Fi 已成为当今世界无处不在的技术 ， 为数十亿设备提供连接 ， 也是越来越多的用户上网接入的首选方式 ， 并且有逐步取代有线接入的趋势 。
本文插图
Wi-Fi技术不断发展以满足更多需求
随着视频会议、无线互动VR、移动教学等业务应用越来越丰富 ， Wi-Fi接入终端越来越多 ， IoT的发展更是带来了更多的移动终端接入无线网络 ， 甚至以前接入终端较少的家庭Wi-Fi网络也将随着越来越多的智能家居设备的接入而变得拥挤 。 因此Wi-Fi网络仍需要不断提升速度 ， 同时还需要考虑是否能接入更多的终端 ， 适应不断扩大的客户端设备数量以及不同应用的用户体验需求 。
本文插图
Wi-Fi 6渗透率持续提升
IDC在3月4日发布《2019年第三季中国WLAN市场季度追踪报告》显示 ， WLAN市场整体规模仍处平稳增长趋势 ， 其中Wi-Fi 6在去年第三季开始从一些主流厂商陆续登场 ， 首次登场的Wi-Fi 6产品在去年第三季便有470万美元的销售规模 。 IDC 预计 ， 今年Wi-Fi 6将在无线市场中大放异彩 ， 仅在中国市场的规模就将接近2亿美元 。 IDC预测国内到2023年Wi-Fi市场规模将超过12亿美元 ， Wi-Fi 6将在未来几年快速渗透 。
本文插图
转载自“ 核芯产业观察”
推荐阅读
- 漏洞|华为称继续向预装Google Play手机提供更新；Mac纳入苹果独立维修商维修范围；三星智能手机生产
- |女子下楼丢垃圾，开车外出后手机不见了，民警侦查发现她这个动作很可疑……
- 东南亚|几十天后华为苹果的5nm处理器手机将至，你准备好了么？
- 华为证实：正努力研发搭载全屏指纹识别、屏下摄像头手机
- 首款屏下摄像头手机 中兴AXON 20 5G正面照公布
- 手机卡|“欠费”后的实名手机卡，没使用也不去注销，结果会怎样？
- 5G手机|崔宝秋：5G手机将迎来革命 我们已在探索6G
- iQOO手机|120W快充手机又多一部！15分钟充满+定制三星屏，价格更便宜
- 第三轮改革新高考模式如何划定录取分数线，复读生要避免踏坑
- 垃圾|女子下楼丢垃圾，开车外出后手机不见了，原来是……