??? ?2011年巴塞羅那舉行的世界移動大會（MWC 2011）中，時任中國移動董事長王建宙表示，2011年將是4G TD-LTE商用元年。4G兩大通信標準TD-LTE和FDD-LTE在2011年全面正式商用。

到了2021年，通信協(xié)議10年一變，5G成為代表未來的通信標準。在正式商用兩年之后，5G即達到了超過4億的連接數(shù)。5G生態(tài)逐漸形成，蓬勃發(fā)展。 ? 在過去十年中，無論對于已經(jīng)基本固化的4G通信協(xié)議，還是仍在演進中的5G協(xié)議，射頻前端方案都在不斷演進。射頻前端的“十年一大變，兩年一小變”，演變出看似復雜的多種方案。MMMB PA、TxM、L-PAMiD、L-FEM……各種簡寫名詞層出不窮。本文對過去10年手機射頻前端方案做一個整理，和大家一起回顧射頻前端方案的過去，討論射頻前端方案可能的未來。 ?

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現(xiàn)在談到手機射頻前端方案，無不例外都會提到“Phase2方案”、“Phase7方案”、“Phase7LE方案”等名詞，這些方案是怎么出現(xiàn)的呢？ ? 一般射頻前端方案由器件廠商、平臺廠商及終端廠商三方共同定義開發(fā)完成。?

圖：參與射頻前端方案定義的廠商 ? 在2010年左右之前，手機平臺方案并不像當前這么集中。除了MTK、高通及展訊外，ADI、TI、Agere、Infineon、Philips、Freescale、Renesas、Skyworks等公司，都提供過手機平臺解決方案。由于當時平臺方案分散，射頻方案這個細分方向?qū)ι漕l技術(shù)要求高，所以并沒有平臺廠商可以將射頻方案統(tǒng)一起來。在這個時期，射頻方案定義的主導權(quán)主要在射頻器件廠商，由射頻器件廠商發(fā)起定義、平臺適配和客戶推廣。 ? 在2010年之后，MTK、高通、展訊及海思平臺崛起，手機平臺方案越來越集中。越來越集中的還不止是平臺廠商，隨著山寨機的沒落，終端廠商也逐漸向頭部聚集。平臺廠商、終端廠商及器件廠商，都對射頻前端器件“生態(tài)”的形成更加重視，能否形成器件統(tǒng)一的“生態(tài)”是新方案定義中非常重要的考慮點： ? 平臺廠商：

平臺廠商不斷積累射頻前端的定義能力，并期待將射頻前端方案統(tǒng)一納入到方案規(guī)劃中，統(tǒng)一向客戶提供一站式“turn-key”解決方案。

射頻前端愈加復雜，新的射頻前端方案必須要完成復雜的平臺適配才能完成應用，使得平臺廠商在射頻前端方案定義的話語權(quán)進一步增加。

終端廠商：

期待實現(xiàn)不同供應商器件之間的靈活替換，降低供應風險。

方案統(tǒng)一可以降低應用時的適配難度。

器件廠商：

收斂統(tǒng)一的方案可降低多個方案帶來的巨額開發(fā)和維護費用，降低生產(chǎn)成本。

方案的統(tǒng)一降可低新器件的開發(fā)風險。

由于以上考慮，MTK發(fā)起定義的“Phase X”系列射頻前端方案受到終端廠商、器件廠商的支持，成為公開市場過去近10年主流的射頻前端方案。MTK的“Phase X”系列方案伴隨了整個4G的發(fā)展，占據(jù)整個4G市場約80%的市場份額，并且在5G時代依然是公開市場最為主流的方案。以下將對Phase系列方案進行詳細討論。 ? 以上為公開市場方案定義的變化，還有一部分射頻前端方案是直接由終端廠商發(fā)起定義的，這種方案出現(xiàn)在頭部終端廠商中。如蘋果iPhone手機、三星和華為的自研手機中所用的射頻前端方案。自定義射頻前端方案全年出貨比例約占整體射頻前端方案的20%以下，并且比較閉環(huán)。本文將主要討論公開市場中通用的射頻前端方案演進。 ?

嚴格來說，并沒有Phase1方案的定義。

MTK的射頻前端定義是從2014年的Phase2開始的。在Phase2推出之前，TD-LTE/FDD-LTE已經(jīng)全面商用3年了，在這三年出現(xiàn)的方案一般稱為Phase1方案。 ? Phase1方案并不統(tǒng)一，一般來說是最大程度的復用射頻前端廠商3G時代的產(chǎn)品定義：與原來2G/3G重合的頻段復用原來的pin腳；4G的新頻段用單獨分立的通路進行覆蓋；再用天線開關(guān)將所有頻段合并到同一根天線上。 ? 下圖為典型的射頻前端方案，發(fā)射部分主要由三款芯片構(gòu)成：

圖：榮耀6X射頻前端方案框圖（來源：

Navian RF Devices / Modules For Cellular, 2016）

除了以上型號，在同一時期的Sky77621、Sky77753、RF7378等，都屬于“Phase1”時代的芯片方案。這些方案主要由Skyworks、RFMD（現(xiàn)Qorvo）廠商定義開發(fā)。 ?

Phase2方案是MTK由2014年定義的第一代歸一化4G射頻前端方案，7年過去回頭來看，Phase2方案的定義依然經(jīng)典。用現(xiàn)在時髦的一句話說：Phase2方案，YYDS（永遠滴神）。 ? 如前文所述，在2G/3G時代，射頻前端的方案并不統(tǒng)一，Skyworks、RFMD（現(xiàn)Qorvo）等公司時常會有缺貨發(fā)生。不少國內(nèi)創(chuàng)業(yè)公司在2011年前后，依靠RF9810、Sky77590等芯片缺貨挖掘到了第一桶金。缺貨對國內(nèi)創(chuàng)業(yè)公司是機會，但對終端及平臺廠商卻是災難：射頻前端的缺貨會影響到平臺出貨和終端生產(chǎn)。于是，MTK在2012到2013年左右開始著手定義Phase2方案。 ? Phase2方案的定義不僅僅考慮到了當前方案的統(tǒng)一，還考慮到了方案生態(tài)的可達成性、未來協(xié)議的演進、4G三模/五模的共存等等。Phase2對于Phase1的改動主要如下：

Phase2將Phase1的2G PA，與ASM（Antenna Switch Module，天線開關(guān)模組?）整合，形成TxM（Transmitter Module，發(fā)射模組）；將4G頻段的PA整合，形成完整的4G MMMB PA（Multi-Mode, Multi Band Power Amplifier Module，MMMB PAM，習慣簡稱為MMMB PA或者MMMB）。 ? 經(jīng)過改進，Phase2方案有以下優(yōu)勢：

靈活性增強：由于2G PA的設(shè)計方法與3G/4G PA有大的不同， 2G PA與4G PA的分離可以帶來設(shè)計的靈活性。同時為日后2G退網(wǎng)做好準備。

2G PA一般采用SAW-less方案，輸出不需要經(jīng)過額外的SAW濾波器等，2G PA與ASM集成為TxM可以降低2G PA后端插損。

供應商可針對性發(fā)揮優(yōu)勢：不同供應商在2G與3G/4G的技術(shù)積累與能力不同，分離后可以極大化的發(fā)揮不同供應商的優(yōu)勢。

4G 頻段的整合，為日后4G乃至5G頻段的發(fā)展做好準備。

Phase2在定義時，還考慮到了不同運營商的兼容。除了定義全網(wǎng)通的4G MMMB PA芯片，支持GSM、WCDMA、TDS-CDMA、TD-LTE及FDD-LTE的5模方案外，還定義了只支持中國移動頻段的GSM、TDS-CDMA、TD-LTE的3模方案芯片，這兩顆芯片尺寸大小不同，但卻可以共板替換，定義的相當巧妙。不過由于3模市場很快過去，全網(wǎng)通手機成為大勢，MTK巧妙的兼容定義并未被大規(guī)模使用起來。

國際廠商的Phase2的代表產(chǎn)品是Skyworks的Sky77916+Sky77643，以及RFMD（現(xiàn)Qorvo）的RF521X+RF5422。 ? 國內(nèi)廠商也在這個時代進行追趕。 ? 方案歸一化后，國內(nèi)廠商開始加大投入，開發(fā)與Skyworks/Qorvo等國際廠商相同方案的產(chǎn)品。雖然產(chǎn)品定義和目標產(chǎn)品都是清晰的，但過去幾年國內(nèi)廠商和Skyworks/Qorvo等廠商的競爭中并不占優(yōu)，直到2020年前，國內(nèi)市場在4G Phase2市場的市占率仍小于10%。Skyworks/Qorvo等公司在國內(nèi)競爭對手殺入后，仍然保持優(yōu)勢的原因是：

國內(nèi)廠商大多數(shù)采用“跟隨戰(zhàn)略”，即在Skyworks/Qorvo推出產(chǎn)品之后，快速進行拷貝和復制，推出功能類似的產(chǎn)品，然后靠低價格殺入市場。

Skyworks/Qorvo等國際廠商性能更優(yōu)：Skyworks/Qorvo等廠商有近20年的技術(shù)積累，國內(nèi)廠商若采用相同的方案，無法在性能上實現(xiàn)超越（在相同方案中，目前綜合性能仍然是國際廠商最優(yōu)）。

Skyworks/Qorvo成本更低：Skyworks/Qorvo等廠商采用IDM模式，有年20億美金以上的銷售額支持其形成規(guī)模優(yōu)勢，使其擁有更低成本（國內(nèi)為Fabless模式，并且銷售額小于國際廠商1到2個數(shù)量級）。

Skyworks/Qorvo掌握知識產(chǎn)權(quán)：國內(nèi)廠商采用同質(zhì)方案的知識產(chǎn)權(quán)風險，讓頭部客戶使用有顧慮。

2020年以后，隨著4G毛利逐漸降低，5G市場逐漸起來，國際廠商開始放棄對4G市場的占據(jù)，國內(nèi)廠商得以機會在4G市場取得份額。但由于定價權(quán)依然在國際廠商手中，采用相同技術(shù)方案實現(xiàn)產(chǎn)品的國內(nèi)廠商依然無法取得可觀的毛利。 ? 慧智微在2011年成立時即嘗試采用創(chuàng)新的方案進行設(shè)計，取得性能、成本及知識產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢?；壑俏⒉捎米杂兄R產(chǎn)權(quán)軟件定義可重構(gòu)方案實現(xiàn)的Phase2射頻前端擁有更少硬件，并可通過軟件調(diào)諧實現(xiàn)性能優(yōu)化。目前已實現(xiàn)數(shù)億片芯片出貨。 ?

Phase3及Phase5的定義在2015-2016年，也是全球4G建設(shè)最為火熱的時候。除中國外，大部分運營商獲得的頻譜都是通過拍賣的方式獲得，頻譜資源珍貴，運營商一般無法獲得連續(xù)較寬的頻譜。相比于中國移動在4G時代B41獲得的2575-2635MHz的70MHz帶寬（進入5G后，中移動在B41/n41帶寬將拓展至160MHz），國際運營商通常只有幾MHz或者10幾MHz信號帶寬。為了提升用戶體驗，CA（Carrier Aggregation, 載波聚合）技術(shù)開始被大家關(guān)注。 ? CA技術(shù)是LTE-A中的關(guān)鍵技術(shù)，可以將2～5個LTE成員載波（Component Carrier，CC）聚合在一起，實現(xiàn)最大100MHz的傳輸帶寬，有效提高了上下行傳輸速率。 ? 按照上下行CA的功能不同，CA可分為下行CA（DL-CA，Down Link CA）及上行CA（UL-CA，Up Link CA）。按照載波頻段的不同，CA可分為帶間CA（Inter Band CA），及帶內(nèi)CA（Intra Band CA）。同時，帶內(nèi)CA又有連續(xù)與非連續(xù)之分。 ?

圖：LTE載波聚合示意圖 ? CA方案較為復雜，不同細分場景和不同的CA組合需要有不同的方案來響應。MTK先后定義了Phase3及Phase5來支持不同的CA場景。Phase3可以支持到2下行CA及帶內(nèi)上行CA；Phase5利用多工器的引入 ，又將CA能力提升到了3下行CA及帶間上行CA，不過PA后端插損增加，對PA輸出功率的要求提升。

由于分立方案實現(xiàn)CA較為復雜， Phase3及Phase5作為完整射頻前端方案并未形成大規(guī)模生態(tài)。CA市場并非全球市場，對CA能力有強需求的主要是海外高端手機，在Phase6 PAMiD方案定義完成后，這些手機快速轉(zhuǎn)向了PAMiD方案，所以Phase3/Phase5也沒有形成對Phase2的取代。 ? 在MTK的定義中，并沒有“Phase4”方案，原因是華人社會對數(shù)字“4”的避諱。據(jù)說MTK對“Phase4”的跳過，也讓Qorvo/Skyworks等國際廠商了解到了“4”這個數(shù)字在中文發(fā)音的額外含義，使國際廠商在產(chǎn)品命名中的數(shù)字使用也更加慎重。 ?

在分立方案開發(fā)完成后，國際大廠開始向PAMiD深度布局，PA和濾波器廠商開始整合：2014年，Skyworks宣布與松下組建合資公司；2015年，RFMD與Triquint合并，成立Qorvo公司；2016年，高通宣布與TDK建立新的合資公司RF360。

PAMiD的全稱是PA Module integrated with Duplexer，PA濾波器集成模組。在這個模組中，同時集成了PA模組與濾波器組，也集成了天線開關(guān)等。PAMiD集成度高，鏈路插損小，使用簡便，是高端手機的首選方案。iPhone從iPhone4時代，即開始采用PAMiD方案，方案來自于Avago（現(xiàn)Broadcom）、Skyworks、Triquint/RFMD（現(xiàn)Qorvo）等廠商。 ? 雖然射頻前端廠商在2016年之前就在iPhone等手機上應用PAMiD方案，每家廠商也都有自己的方案在推廣，但公開市場一直缺少統(tǒng)一定義，PAMiD方案在公開市場并沒有很好的應用。 ? MTK在2016年推出PAMiD方案Phase6定義，隨后又進行成本優(yōu)化，去掉冗余載波和濾波器，升級到更貼合中國市場的Phase6L（Phase6 Lite），Phase6L也在公開市場的PAMiD方案中取得成功。

在MTK Phase6/Phase6L PAMiD方案成功定義的2016年前后，MTK先后發(fā)布中高端Helio P系列以及旗艦Helio X系列SoC，準備與高通在旗艦市場一決高下。但隨著手機終端廠商將MTK Helio X10芯片應用于千元檔位手機，MTK SoC平臺的旗艦之路遇阻，隨后MTK宣布放棄旗艦平臺Helio X的開發(fā)。MTK所定義的Phase6/Phase6L PAMiD射頻前端方案，與當時MTK SoC平臺所處的千元機市場無法匹配。 ? 雖然MTK平臺沖擊高端受限，也不妨礙MTK所定義的PAMiD射頻前端方案成功。MTK所定義的Phase6/Phase6L射頻前端方案，先后在海思、高通等其他平臺方案中量產(chǎn)。即使當時MTK平臺沒有沖向高端，但MTK所定義的射頻前端生態(tài)也在高端手機市場量產(chǎn)，MTK射頻前端的定義能力及號召能力可見一斑。 ?

5G對全世界來說都是新的。 ? 5G頻段是新的，標準是新的，甚至需求也是不斷變化的。在需求未清晰的情況下，5G早期的方案也差別很大。高通、華為海思、村田、Qorvo及Skyworks等廠商，都在2018年推出過不同形式的方案。 ? MTK在對協(xié)議、運營商、終端客戶及器件廠商的信息綜合分析后，定義了Phase7方案。Phase7方案的Sub-3GHz部分主要由Phase6/Phase6L繼承而來。在5G新增加的Sub-6GHz UHB部分，重點定義了支持n77/78/79頻段、集成SRS開關(guān)的雙頻高集成模組。 ? Phase7方案的推出，很好的適應了5G的新需求，眾多終端廠商的5G射頻前端方案快速切換至Phase7方案。 ? MTK將5G平臺方案取名“天璣”，并發(fā)布1000、800、700系列，布局5G高、中、低端市場。由于5G完整方案的推出，MTK平臺在5G大有斬獲。下圖為MTK平臺近一年市占率增長情況，在2021年Q2，MTK平臺出貨市占率達43%，比其他第三方平臺（高通、展銳、三星）之和還要多。

圖：智能手機SoC平臺出貨占比

（2020 Q2及2021 Q2，來源：Counterpoint）

在推出第一代Phase7之后，MTK快速定義Phase7L（Phase7 Lite）、Phase7LE（Phase7L Enhancement，Phase7L增強版），適應5G市場的快速變化需求。Phase7/Phase7L/Phase7LE各代之間的演進關(guān)系如下圖所示。

Phase7主要應對初期的5G應用，基于Phase6增加了5G的支持，包括：

Sub-3GHz PA進一步提升功率及線性，以支持5G高功率、高階調(diào)制的需求；

天線開關(guān)復雜度升級，以應對5G對SRS切換、MIMO、智能天線切換的需求；

方案提升了eLNA的重要性，定義了集成eLNA、RX filter和Switch的L-FEM產(chǎn)品形態(tài)。

Phase7L基于快速發(fā)展的5G需求，進行了迭代，包括：

Sub-3GHz進一步提高集成度，在PAMiD產(chǎn)品形態(tài)中加入主集接收LNA，形成L-PAMiD產(chǎn)品形態(tài)。

Phase7LE隨著5G需求趨于收斂應運而生，預計將成為未來主要方案：

UHB從1T1R L-PAMiF及1R L-FEM方案，演進至1T2R/2R的產(chǎn)品方案，進一步提升集成度；

繼續(xù)優(yōu)化模組內(nèi)開關(guān)、EN-DC支持、雙工器等功能，進一步減少模組外圍器件需求，達到整體方案的高性能和簡潔。

隨著5G應用的推進，5G射頻前端方案也開始收斂。不止是MTK平臺，高通及展銳平臺的方案也統(tǒng)一至Phase7系列方案。值得一提的是，高通自有品牌的最新5G UHB射頻前端產(chǎn)品，也逐漸向MTK所定義Phase7系列方案靠攏。Phase7系列成為又一個經(jīng)典方案。 ? 得益于深厚的技術(shù)積累，慧智微快速響應了MTK Phase7系列方案的定義?；壑俏⒂?019年12月，作為國內(nèi)首家射頻前端公司推出了兼容于Phase7的UHB 高集成L-PAMiF及L-FEM模組，并在2020年實現(xiàn)包括國際頭部終端廠商在內(nèi)的數(shù)十款5G終端量產(chǎn)。 ? 慧智微在5G的突出成果也得到了國內(nèi)及國際行業(yè)組織的認可，工信部“中國芯”將2020年重大創(chuàng)新突破產(chǎn)品獎頒發(fā)給了慧智微，5G全球推動組織GTI將2021年度榮譽獎授予慧智微?；壑俏⒎謩e作為國內(nèi)的首家射頻前端公司，得到了以上兩個獎項。在2021年9月，慧智微被高通評選為“2021 5G生態(tài)最值得關(guān)注的十大新銳創(chuàng)業(yè)企業(yè)”。 ? 2021年4月，慧智微Phase7LE高集成1T2R UHB L-PAMiF及2R L-FEM模組客戶送樣，2021年9月產(chǎn)品正式量產(chǎn)，慧智微實現(xiàn)5G新方案產(chǎn)品持續(xù)領(lǐng)先推出。 ?

雖然Phase3、Phase5作為完整方案并未成為全球性的大節(jié)點，但Phase3、Phase5定義下所產(chǎn)生的個別芯片在日后方案中有了舉足輕重的作用：Phase3時代定義的TxM，可以很好的支持5G時代的多天線場景；Phase5時代因為CA方案中后端引入四工器、Diplexer等插損增加，將Phase2 MMMB PA的功率提升了1dB，這提升的1dB受到了終端廠商的歡迎，可以用來抵消部分應用中PA后端過大的插入損耗，部分廠商直接將提升功率版的MMMB PA稱為“Phase5 PA”。 ? 5G到來之后，頭部終端廠商主導將Phase5 MMMB PA增加支持5G NR信號的定義，被業(yè)界稱之為Phase5N（“N”代表支持5G NR）PA，基于這顆MMMB PA所構(gòu)建起來的5G方案也稱之為“Phase5N方案”。由于大家對Phase2/5 MMMB PA相當熟悉，Phase5N PA只是在原來的基礎(chǔ)上增加了5G NR信號支持，pin腳等未做修改，這顆物料也順理成章的得到大家的接受。

Phase5N 5G方案中，Phase5N MMMB PA只是對MTK 5G方案的Sub-3GHz部分做了修改，在Sub-6GHz UHB部分依然沿用MTK的定義。Phase5N方案與MTK所定義Phase7/7L/7LE中PAMiD/L-PAMiD的替代關(guān)系如下：

不過需要說明的是，Phase5N并不是MTK的定義。到目前為止，MTK還沒有正式推出過分立5G NR的射頻前端方案定義。MTK官方的5G方案，依然是集成的PAMiD/L-PAMiD方案。Qorvo、Skyworks也沒有響應Phase5N方案，而是推廣單價更高的PAMiD/L-PAMiD產(chǎn)品。當前Phase5N產(chǎn)品全部由國內(nèi)廠商提供。 ?

圖：射頻前端方案的“兩年一個大節(jié)點” ?

過去10年，平臺深度參與射頻前端方案的定義，安全保障了在4G的大規(guī)模商用以及5G新協(xié)議的快速部署。未來射頻前端方案將演進到什么方向呢？ ?

猜測有以下幾個可能的趨勢：

射頻前端方案繼續(xù)強調(diào)“生態(tài)”

生態(tài)的形成會帶來良好的質(zhì)量，合理的價格，安全的供給。有良好生態(tài)的射頻前端方案將繼續(xù)是終端廠商的優(yōu)先選擇。
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頭部終端廠商深度參與規(guī)格定義與產(chǎn)品定制

目前頭部終端廠商越來越集中，并且對射頻前端的理解能力也越來越強。除了蘋果、三星、華為之外，國內(nèi)的OPPO、vivo、小米及榮耀也都已經(jīng)具備射頻前端方案的定義能力。未來頭部終端廠商將深度參與到射頻前端產(chǎn)品定義中來。
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高集成模組化是大方向

受限于可集成化小型SAW/BAW濾波器及雙工器，國內(nèi)廠商現(xiàn)在還無法在Sub-3GHz提供PAMiD及L-PAMiD方案。隨著越來越多優(yōu)秀公司的投入，一旦濾波器及雙工器供應解決，國內(nèi)廠商有望實現(xiàn)PAMiD及L-PAMiD模組產(chǎn)品實現(xiàn)突破。
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核心技術(shù)為王

只有掌握核心差異化的技術(shù)，才有機會在歸一化生態(tài)的產(chǎn)品競爭中獲勝，才有機會深度參與到頭部客戶的差異化定制中來。未來競爭將更加激烈，更考驗廠商的核心技術(shù)能力。

射頻前端芯片行業(yè)是一個備受關(guān)注的行業(yè)，本文嘗試回顧過去十年手機射頻前端方案的發(fā)展，提供一些信息供參考討論。射頻前端芯片行業(yè)也是一個快速變化的行業(yè)，射頻前端方案與通信協(xié)議息息相關(guān)， “十年一大變，兩年一小變”是這個行業(yè)過去幾年發(fā)展的規(guī)律。 ? 觀往知來，只有了解射頻前端的過去，才能把握射頻前端的未來。慧智微電子期待與你一起了解過去，開創(chuàng)未來。 ? 本文整理過程中，得到眾多同行、同事的幫助，在此一并表示感謝。 ? 你對射頻前端未來發(fā)展有什么看法，歡迎留言討論。

說明：部分圖片來自網(wǎng)絡及公開渠道。

附，文中部分簡稱名詞解釋及框圖：?

編輯：黃飛