每隔十年左右的時間，通信技術就會升級迭代一次，需要支持更多的頻段和更復雜的信號處理。在新技術的帶動下，各類終端設備對于性能的要求不斷提高，不僅帶來了芯片行業的大(da)爆發，也讓(rang)射頻前(qian)端(duan)從“默(mo)默(mo)無(wu)聞”開始逐漸(jian)走進大(da)家(jia)的視野當中。
在手機(ji)電量(liang)低的時候(hou)，大(da)家通常都會關閉(bi)網絡、Wi-Fi、藍(lan)牙等功能(neng)來減少電量(liang)消(xiao)耗，原因就在于手機(ji)要想發(fa)送攜(xie)帶信息的無線電磁波，必(bi)(bi)須將其調制到(dao)高頻才可(ke)以，而(er)為了與基(ji)站之間保持穩定的通信，還要求手機(ji)發(fa)射(she)的射(she)頻必(bi)(bi)須達到(dao)一(yi)定的強度(du)，這些都要消(xiao)耗較多電量(liang)才能(neng)完成。
對于智能(neng)手機(ji)來講，屏幕本身已經是(shi)(shi)一(yi)個耗電(dian)大戶，如果再因為射(she)頻(pin)端消耗過多(duo)電(dian)量，用戶在手機(ji)續航方面的體驗(yan)就會變(bian)得很差。而早在“翻蓋(gai)功能(neng)機(ji)”時(shi)代就已經是(shi)(shi)必(bi)要配件(jian)的射(she)頻(pin)前端，作為無線通(tong)信(xin)設備的核心部件(jian)，其設計對于高性能(neng)5G終(zhong)端的續航能(neng)力至關重要。
不過，在過去多年的時間里，雖然智能手機在性能上的持續提升已經有目共睹，但大家的注意力更多還是放在了芯片上，很多對于功耗的優化都是針對芯片設計的。但其實，不僅智能手機內部模塊和器件的復雜度在上升，更多應用5G和AI等技術的物聯網設備也在功耗上面臨(lin)著很(hen)大(da)挑戰，在射(she)頻前端優化(hua)上投入精(jing)力的(de)(de)多少(shao)，也將(jiang)成為影響物聯網產業的(de)(de)關鍵一(yi)環。
手機里小小的模塊卻“內藏乾坤”
現在智能手機內的無線通信模塊，通常包括天線、射頻前端模塊（RFFE）、射頻收發器和基帶信號處理器四個部分。其中，射頻前端是核心部件，是將無線電磁波信號和二進制數字信號進行互相轉化的基礎，能夠(gou)影響并管理(li)無線發送和接收的全部信號。
在早期的2G時代，手機需要支持的頻段只有4個，到4G時代也只有不到20個頻段組合，射頻前端的復雜度并不算高。但在如今的5G時代，已經有超過10000個頻段組合，僅支(zhi)(zhi)持(chi)Sub6GHz的機型就需(xu)要增(zeng)加n41、n78、n79、n77等(deng)多(duo)個頻(pin)(pin)段(duan)，而每多(duo)增(zeng)加一個頻(pin)(pin)段(duan)，手機里的射頻(pin)(pin)端(duan)就需(xu)要對應增(zeng)加支(zhi)(zhi)持(chi)該頻(pin)(pin)段(duan)的射頻(pin)(pin)前端(duan)器件，如果同時支(zhi)(zhi)持(chi)Sub6GHz和(he)毫米波，則還(huan)需(xu)增(zeng)加n257、n258、n261、n260 等(deng)多(duo)個毫米波頻(pin)(pin)段(duan)，射頻(pin)(pin)端(duan)器件的數量會(hui)進一步增(zeng)加。
不僅如此，在各類無線通信設備的頻段組合指數級增加的同時，帶寬、MIMO、載波聚合等其他方面也對(dui)射頻前端(duan)(duan)器件(jian)提出了全新(xin)的(de)(de)要(yao)求(qiu)。而智(zhi)能手(shou)(shou)機(ji)雖(sui)然尺(chi)寸(cun)有所變大，卻更加追求(qiu)輕薄，在手(shou)(shou)機(ji)內部留給射頻前端(duan)(duan)器件(jian)的(de)(de)空間并沒有因(yin)尺(chi)寸(cun)的(de)(de)增加而變大。相反(fan)，這種“既(ji)要(yao)、又要(yao)”的(de)(de)情況使得射頻前端(duan)(duan)器件(jian)的(de)(de)設計難度、數(shu)量(liang)快速增加，對(dui)射頻前端(duan)(duan)的(de)(de)集成(cheng)化水(shui)平(ping)提出了更高的(de)(de)要(yao)求(qiu)。
以(yi)射(she)頻功率放大器（PA）為(wei)例，此(ci)前(qian)的(de)4G手機搭載的(de)射(she)頻PA芯片只有5-7顆，5G手機卻高(gao)達16顆，而且(qie)單顆芯片的(de)價值(zhi)和復雜性(xing)也(ye)都比此(ci)前(qian)更高(gao)，市場對于射(she)頻器件(jian)的(de)需(xu)求量也(ye)大大增加。
在此背景之下，僅國內做射頻芯片的企業就多達上百家，早已成為一片“紅海”。不過，國內相關(guan)企業雖然數量眾多(duo)，但(dan)技術上還存(cun)在一定差距，很多(duo)還停留在某些射(she)頻器(qi)件的研發(fa)設計上。但(dan)從全(quan)球來看，射(she)頻領域(yu)的核心(xin)地位目前被Murata、Skyworks、Qorvo和高通等公司牢牢占據，它們早已從分立(li)器(qi)件走向了模組的研發(fa)階段(duan)。
以高通公司為(wei)(wei)例，作為(wei)(wei)無線通信領(ling)域多年來(lai)的(de)領(ling)軍者(zhe)，高通在四大重點(dian)關注的(de)業(ye)務領(ling)域中就包括射頻前端（其(qi)余為(wei)(wei)驍(xiao)龍(long)手機平臺、汽車以及(ji)物聯網），而且(qie)已經發布了(le)射頻相關的(de)整體解決方案。
在過(guo)去(qu)幾年里，高通先后推出(chu)了(le)驍龍X50、X55、X60和(he)X65這四代5G調(diao)制解調(diao)器及射頻解決方案(an)。最新的X70調(diao)制解調(diao)器及射頻系統還(huan)帶來了(le)全新的功能(neng)，如5G AI套(tao)件、超低(di)時(shi)延(yan)套(tao)件和(he)四載波聚合等，可(ke)實(shi)現無與倫比的 5G 傳輸速度、網絡覆蓋、信(xin)號質(zhi)量(liang)和(he)低(di)時(shi)延(yan)。
同時，憑借領先的射頻前端性能和跨全品類的業務擴展，高通公司在2021年實現了射頻前端單元累計出貨量80億個，其中單個組件的出貨量均超過3億。同年，高通技術公司還在智能手機射頻前端領域收入排名第一，比原計劃提前一年完成目標。
雖然大眾對于射頻的關注度遠低于芯片，但隨著2019年以來5G的正式商用，射頻重要性的提升不言而喻，全球的射頻市場整體也呈現出高速增長的態勢。據Gartner預測，到2026年時，射頻前端的市場規模有望達到210億美元。
不過，在智能手機逐漸從增量市場變成存量市場的前提下，僅依靠智能手機里射頻器件定價的提升，無法完全支撐起百億美金的市場空間。在這種情況下，射頻(pin)領(ling)域(yu)的相關公司也都在嘗(chang)試將5G與高性能、低功耗計算以及(ji)終端側AI相融合，試圖找到在萬物互(hu)聯時代(dai)的全新機遇。
萬物互聯時代的射頻前端至關重要
最近幾年(nian)，多(duo)數(shu)人(ren)的(de)(de)(de)生活方式(shi)都產生了或多(duo)或少(shao)的(de)(de)(de)變(bian)化：居家辦公(gong)、直(zhi)播(bo)跟練和上網課的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)變(bian)多(duo)了，出門在外(wai)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)和次數(shu)減少(shao)了，為家里添置的(de)(de)(de)可聯網設備也越來越多(duo)。相比于人(ren)手(shou)一部的(de)(de)(de)智能手(shou)機，每個人(ren)使用的(de)(de)(de)智能設備的(de)(de)(de)數(shu)量(liang)有著數(shu)量(liang)級(ji)的(de)(de)(de)提升，“物(wu)超人(ren)”的(de)(de)(de)時(shi)代(dai)即將(jiang)到來：
2019年時，全球物聯網(wang)(wang)設備連接數(shu)量(liang)已經達(da)(da)(da)到(dao)(dao)110億(yi)(yi)(yi)，其中(zhong)消(xiao)費物聯網(wang)(wang)終端(duan)數(shu)量(liang)達(da)(da)(da)60億(yi)(yi)(yi)，工(gong)業物聯網(wang)(wang)終端(duan)數(shu)量(liang)達(da)(da)(da)到(dao)(dao)50億(yi)(yi)(yi)。而根(gen)據GSMA的預測，到(dao)(dao)2025年時，全球物聯網(wang)(wang)終端(duan)連接數(shu)量(liang)將(jiang)達(da)(da)(da)到(dao)(dao)250億(yi)(yi)(yi)，其中(zhong)消(xiao)費物聯網(wang)(wang)終端(duan)連接數(shu)量(liang)達(da)(da)(da)到(dao)(dao)110億(yi)(yi)(yi)，工(gong)業物聯網(wang)(wang)終端(duan)連接數(shu)將(jiang)達(da)(da)(da)到(dao)(dao)140億(yi)(yi)(yi)。
如果以史為鑒，這種變化的背后往往也代表了產業的變遷。在當年智能手機的出貨量首次超過PC時，隨后就迎來了十年移動互聯網產業的飛速發展。由此可以大膽推測，“物超人”的出現，也必將迎來物聯網產業生態的全面爆發。
在物聯網時代，這些百億級別的連接數也對無線通信的速率、時延、穩定性等提出了更高的要求，各種新標準也在不斷推出。若是細分來看的話，對于工業物聯網來說，隨著2G、3G的逐漸退網，大量連接需求轉向了以NB-IoT為代表的LPWAN，5G的出現更是全面帶動了高速移動物聯網的發展。而對于消費物聯網，更多還是需要利用Wi-Fi來實現通信，Wi-Fi 6E 和 Wi-Fi 7新標準也要支持利用更高的頻率(6GHz 至7.2GHz)來支持高吞吐量和低延遲的無線網絡，用來支持超高清視頻直播、虛擬現實游戲等新應用。
通常，Wi-Fi前端模塊是集成的射頻組件，包括功率放大器(PA) ，低噪聲放大器(LNA) ，濾波器和開關等，有助于在 Wi-Fi SoC 和天線之間放大和路由信號。但隨著Wi-Fi傳輸速率的不斷提升，Wi-Fi 7等標準想要在接近于5G蜂窩頻段的頻率上實現新功能，甚至需要5G與Wi-Fi共存，同時使用5G蜂窩網絡、 Wi-Fi 5GHz和6GHz頻段，這些都對射頻前端的設計形成了不小的挑戰。
而想要解決這(zhe)些高性(xing)能(neng)的(de)需求(qiu)，應(ying)對諸(zhu)如更高頻(pin)率、更大(da)帶寬以及射頻(pin)與5G 、Wi-Fi同時(shi)使用或(huo)并發(fa)等復雜(za)的(de)技術挑戰，先進的(de)射頻(pin)連接解決方案必不可少(shao)。
上個月27日，高通公司宣布推出全新射頻前端模組，融合了Wi-Fi基帶芯片和天線之間所需的關鍵組件，可以放大并適配信號，是專門面向藍牙、Wi-Fi 6E和下一代標準Wi-Fi 7設計，與高通(tong)ultraBAW濾(lv)波器配合以支持5G/Wi-Fi并(bing)發，增強使用(yong)蜂窩(wo)網絡終端的無線連接性能，旨在打造(zao)最佳的Wi-Fi和藍牙體(ti)驗。
有了(le)這(zhe)一全新的(de)模組，廠商(shang)(shang)就可(ke)以用(yong)(yong)它和高通發布的(de)全球首個高速(su)Wi-Fi 7商(shang)(shang)用(yong)(yong)解決方(fang)案FastConnect 7800的(de)無線連接系統(tong)、驍龍(long)5G基帶及射頻系統(tong)相結合(he)，也(ye)可(ke)以搭配第三方(fang)Wi-Fi和藍(lan)牙芯片組，以此(ci)來快速(su)、低成本地(di)開發Wi-Fi設備(bei)，滿足用(yong)(yong)戶(hu)日益增長(chang)的(de)需求(qiu)。
按照高通公布的“統一的技術路線圖”來看(kan)，在邊緣(yuan)側AI、影(ying)像(xiang)、圖形處理、計算處理和(he)連接技術等(deng)領(ling)域，高(gao)通均(jun)處于(yu)業界領(ling)先地位，其推出的這(zhe)款(kuan)全新射頻前端(duan)模組，還將被用于(yu)多個領(ling)域，如(ru)汽車、XR、PC、可穿戴設備和(he)物聯網等(deng)，覆蓋(gai)從低復雜度到高(gao)復雜度的幾(ji)乎所有終端(duan)類型。
對(dui)于汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)來(lai)說，近年來(lai)廣泛宣傳的“智(zhi)慧座(zuo)艙(cang)”概(gai)念就(jiu)賦(fu)予了(le)車(che)(che)內空(kong)間更多的功能，可(ke)以成(cheng)為娛樂(le)甚至辦公的智(zhi)慧空(kong)間。目(mu)前，高(gao)通在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)領(ling)域的布(bu)局也已經超過10年，在(zai)車(che)(che)聯(lian)網(wang)和汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)無(wu)線(xian)(xian)連接領(ling)域已經排名第一(yi)，有(you)超過25家的汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)廠商(shang)采用(yong)驍龍汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)數字座(zuo)艙(cang)平臺。此前，對(dui)于汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)本身(shen)的無(wu)線(xian)(xian)通信和乘(cheng)客(ke)在(zai)座(zuo)艙(cang)內的影(ying)音娛樂(le)需求(qiu)(qiu)，高(gao)通專門推出了(le)QXM1910 AQ，可(ke)滿足(zu)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)制造商(shang)對(dui)于車(che)(che)規級Wi-Fi模組的要求(qiu)(qiu)。未來(lai)，在(zai)使用(yong)全新的射(she)頻前端模組后，將使高(gao)通在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)領(ling)域的競(jing)爭力(li)進一(yi)步提升(sheng)。
提前布局，未來可期
除(chu)了大多數已使用(yong)(yong)高通(tong)(tong)模組的(de)汽(qi)車廠(chang)商(shang)外，正在(zai)開發(fa)中(zhong)的(de)采用(yong)(yong)高通(tong)(tong)連接芯(xin)片的(de)5G汽(qi)車、CPE和PC等(deng)，也(ye)都使用(yong)(yong)了其射頻前端(duan)(duan)(duan)技術(shu)或組件(jian)。此外，高通(tong)(tong)的(de)射頻前端(duan)(duan)(duan)技術(shu)也(ye)正加速應用(yong)(yong)于消費物聯(lian)網和工業物聯(lian)網終端(duan)(duan)(duan)，這些都將(jiang)推動其射頻前端(duan)(duan)(duan)業務的(de)持續增長。
在(zai)移動互(hu)聯網的浪潮中，高通公(gong)司在(zai)手(shou)機(ji)平臺(tai)方面的業務已取得十分優秀(xiu)的成績，已發布(bu)或出貨的絕大部分安卓手(shou)機(ji)搭載的都是驍龍系(xi)列芯片(pian)，為消費者帶(dai)來了(le)極佳的使用體驗。近年來，高通則完全是“站(zhan)在(zai)自己的肩膀上(shang)”進行了(le)多(duo)元(yuan)化(hua)的戰略布(bu)局，將自身的技(ji)術優勢帶(dai)到未(wei)來更具(ju)潛力的多(duo)個領域，其(qi)結(jie)果大概率會(hui)像高通總(zong)裁(cai)兼首席執行官安蒙(meng)所說的那樣——高通正(zheng)迎來史上(shang)最大的發展(zhan)機(ji)遇。
雖然萬物互(hu)聯(lian)的時代還沒有真正到來，但從很多領域(yu)的變革中(zhong)已經可(ke)以窺見這種趨勢。射頻(pin)前端帶來的通信能力的提升(sheng)，不僅讓各種終端在硬件(jian)上(shang)滿足了需求，在軟(ruan)硬件(jian)結(jie)合(he)AI、云計算(suan)等技(ji)術后(hou)(hou)出現的各類全新服務(wu)，才(cai)是這背(bei)后(hou)(hou)更重(zhong)要的意義。
