无线通信系统一般包括四个部分:天线、射频前端、射频收发模块和基带信号处理器。随着5G时代的到来，天线和射频前端的需求和价值都在快速增长。射频前端是将数字信号转换为无线射频信号的基本部件，也是无线通信系统的核心部件。
根据功能，射频前端可以分为发射机Tx和接收机Rx。
根据器件的不同，射频前端可分为功放PA(发射端射频信号放大)、滤波器(发射端和接收端信号滤波)、低噪声放大器LNA(接收端信号放大以降低噪声)、开关(不同通道间的切换)、双工器duplex(信号选择实现滤波器匹配)、调谐器tuner(天线信号通道阻抗匹配)等等。
各种射频设备的科普
滤波器:选通特定频率，过滤干扰信号。
滤波器是射频前端中最重要的分立器件，它可以通过信号中的某些频率成分，并大幅衰减其他频率成分，从而提高信号的抗干扰性和信噪比。目前，声学滤波技术主要应用于手机射频市场。
根据制造工艺的不同，市场上的声学滤波器可以分为两大类:声表面波(SAW)和体声波(BAW)。SAW滤波器由于制造工艺简单，性价比高，主要用于GHz以下的低频滤波，而BAW滤波器由于插入损耗低，性能优良，适合于高频滤波，但工艺复杂，价格高。
由于工艺复杂度、技术和成本的限制，在目前的通信标准下，更多的射频前端采用SAW滤波器。但随着5G通透性的提升，BAW滤波的优异性能及其对高频的支持，将使其成为手机射频前端的主流器件。
双工器/复用器:发射/接收信号的隔离
双工器又称天线双工器，由两组不同频率的带阻滤波器组成。利用高通、低通或带通滤波器的分频功能，可以将同一个天线或传输线用于两个信号路径，使得同一个天线可以接收和发射两个不同频率的信号。
功率放大器PA:放大射频信号用于传输。
功率放大器是射频前端的核心部件，它利用三极管的电流控制功能或场效应管的电压控制功能，将电源的功率转换成随输入信号而变化的电流。
PA主要用于传输链路。通过放大传输信道的微弱射频信号，信号可以成功获得足够高的功率，从而实现更高的通信质量、更强的电池续航能力和更远的通信距离。功率放大器的性能直接决定了通信信号的稳定性和强度。
随着半导体材料的不断发展，功率放大器也经历了三条技术路线:CMOS、GaAs和GaN。第一代半导体材料是CMOS，技术成熟，产能稳定。第二代半导体材料主要采用GaAs或SiGe，击穿电压高，可用于大功率高频器件。第三代半导体材料GaN在性能上明显优于GaAs，但其成本较高。目前，GaAs在移动终端民用市场上主要用作功率放大器，GaN率先在部分基站中使用。在未来，GaN将成为高射频和高功耗应用的主要解决方案。
低噪声放大器LNA:放大接收到的信号，减少噪声的引入。
低噪声放大器(LNA)是一种噪声系数很小的放大器。其功能是放大天线接收到的微弱射频信号，并最大限度地减少噪声的引入。LNA能有效提高接收机的接收灵敏度，从而增加收发机的传输距离。因此，低噪声放大器设计的好坏关系到整个通信系统的通信质量。
射频开关:控制电路通断，实现信号切换。
射频开关可以实现不同信号路径的切换，包括接收和发射的切换，不同频段的切换等。通过连接多个射频信号中的任意一个或几个控制逻辑，从而共享天线和信道，节省终端产品的成本。射频开关主要有移动通信导通开关、WiFi开关、天线调谐开关等。
调谐器:天线的阻抗匹配
天线调谐器是连接发射系统和天线的阻抗匹配网络，用于实现信号接收、滤波、放大、增益控制等功能。以便在所有应用频率下最大化天线的辐射功率。
在5G/Sub-6通信标准下，手机中的4x4下行MIMO要求每个天线能够高效支持更宽的频率范围，相应的对射频天线调谐器的需求也会增加，以提高相应频段的辐射效率。
其它RF前端器件
包络跟踪器(envelope tracker，ET)即包络跟踪器，用于提高功率放大器承载峰均功率比信号的效率，实现自适应功率放大输出。与平均功率跟踪技术相比，包络跟踪技术可以使功率放大器的电源电压随输入信号的包络而变化，提高射频功率放大器的能量效率。
Rf eifer，即Rf接收机。在射频接收机中，天线接收到射频信号后，通过滤波器、LNA、模数转换器ADC等对信号进行变频和解调。，最终形成进入基带的基带信号。射频接收机主要分为超外差接收机、零中频接收机和近零中频接收机。
在过去几年的发展中，射频前端材料也经历了几代的发展。
市场规模和竞争格局
过去十年，射频前端的市场规模一直保持着稳定快速的增长，2019年达到170亿美元，相比2011年的63亿美元增长了269%。预计到2025年，射频前端市场将达到250亿美元。
但是射频前端市场高度集中，基本被四大厂商垄断。2019年，博通(美国，29%)、思佳讯(美国，28%)、村田(日本，22%)和沃克(美国，18%)的份额分别为，其他厂商仅占3%左右。
其中，滤波器市场(53%): SAW滤波器由村田主导，BAW技术基本被博通、Qorvo垄断；功放市场(33%):美国三大厂商占据93%的市场份额；开关和其他元件(10%):思佳讯和Qorvo在其他射频器件市场占据主导地位。
2019年全球滤网销售额达95.2亿美元，其中声表面波53.3亿美元，BAW 41.9亿美元，从15年的30%增长到19年的41%。预计未来随着5G普及率的提高，还会继续增加。
2019年，中国市场滤网销售额为26.1亿美元，其中SAW为14.6美元，BAW为11.5亿美元。国内滤网市场自给能力差距较大，处于4G-5G切换末期，因此市场规模出现负增长，比15年少2.4亿美元。随着未来国产化率的提升，5G移动+基站渗透率的提升，有望快速反弹。
过滤行业是技术密集型和资金密集型行业，对设计经验和专利布局要求极高。进入21世纪以来，随着专利竞争和激烈的并购，手机射频终端逐渐形成了日美厂商分别垄断SAW和BAW市场的格局。
博通和村田以多年的技术积累和专利布局瓜分高端市场为第一阵营；Skyworks、Qorvo、TDK、TaiyoYuden等。以全面的技术和配套模块占领中端市场为第二阵营；作为第三阵营，汉台鹿厂目前专注于低端市场，试图向中高端市场渗透。
SAW:以村田、TDK、Sunpower为首的日本厂商在SAW市场深耕已久，其中村田的全球SAW份额已达47%，并不断推出TC-SAW、IHP-SAW等产品满足5G需求。
BAW:博通Avago凭借强大的技术实力和专利布局，垄断了BAW滤光片市场87%的份额，其次是思佳讯和Qorvo，处于模块化配套生产的第二梯队。
国内厂商只有少量的低端SAW布局，BAW滤镜目前只在天津北方等少数地区量产。
2019年，全球PA市场规模为56亿美元，预计到2023年将增长至70亿美元。由于射频器件对设计经验和技术要求很高，而PA又是最复杂的前端核心器件，全球市场基本被美国三大射频巨头垄断。其中，Skyworks占43%，Qorvo占25%，博通占25%，其他厂商不到10%。
由于5G带来的天线和滤波器元件的增加，终端空数量减少，给PA多频段设计带来挑战。模块化趋势有助于体积减小和设计过程简化。预计2025年PA模块规模将达到104亿美元，成为射频前端最大的细分市场。(详见后续系列报告:射频前端模块化趋势)
在2G-4G频段，由于CMOS技术的成熟和易于集成，广泛应用于终端。但在高频段，GaAs具有突出的性价比和功率特性，第二代材料成为PA、天线等器件的首选。基站侧，由于GaN良好的高频特性，三代半导体材料在基站侧得到广泛应用，未来发展将会很广阔空。
随着4G技术的普及和5G标准的推广，智能终端需要支持的频段数量大大增加，需要更多的开关来提高更多频段信号的接收能力。2011年以来，射频开关市场快速增长，2019年市场规模达到19亿美元，随着5G商用的快速增长，预计2023年市场规模将达到35.6亿美元。
射频市场领先的厂商是Skyworks和村田，都是综合射频器件和设计解决方案的提供商，模块化强。国内射频开关和LNA元器件的龙头是卓胜威，已经开始了国内前端的模块化布局。
LNA通常用于在接收端放大天线信号，具有抑制噪声的优点。目前低噪声放大器多作为模块化元件使用，与LFEM、WIFI FEM、LNA银行等模块中的射频开关等简单元件集成在一起。2019年市场规模将达到14.9亿美元，预计2023年将达到17.9亿美元(以分立器件计算)。
目前国内厂商以卓胜威和紫光展锐结合自身平台和LNA领域模块化集成优势，在LNA出货量上领先行业，但与国际先进厂商差距较大。
日本和美国四大射频巨头简介
射频前端行业由分立器件制造商、模块厂、整机品牌和平台设计服务商组成。其中，上游分立器件的头部厂商综合产销能力较强，可以较早进行模块化布局，从而形成先发优势。
全球射频前端市场高度集中，四大厂商Skyworks、Qorvo、Broadcom、Murata占据了90%以上的市场份额，并通过并购不断全面、多元化地拓展业务；
在PA、LNA等功放领域，思佳讯占据了近一半的市场，但正在追赶Qorvo。在滤光片方向，村田垄断了SAW滤光片47%的市场份额，博通占据了87%的滤光片市场。
四大射频巨头中，思佳讯和Qorvo的收入主要来自前端模块，产品类型中，博通和村田业务涉及各类IC、软件、无源元件和封装等。，业务规模庞大，营收超过100亿美元。
Skyworks:受益中国市场，大力发展5G和物联网
Skyworks成立于1962年，总部位于美国马萨诸塞州，致力于开发用于射频和移动通信系统的半导体器件。受益于完善的产品结构、在物联网和WiFi领域的拓展以及在苹果手机中的广泛应用，它也是众多国产手机品牌的射频器件供应商，在中国的营收仅次于美国(2019年为22%)。2019财年，公司实现营收33.77亿美元，净利润8.6亿美元。
Skyworks在SAW滤波器、射频功率放大器、射频开关等产品上有着完善的产品覆盖，拥有强大的芯片集成模块能力。2019年占据全球射频PA 43%的市场份额，射频开关23%的市场份额。
为了迎接5G时代带来的挑战，Skyworks打造了Sky5平台，通过高度集成的发射机/接收机解决方案和分集接收模块(DRx)简化了5G架构的开发难度，未来在物联网和5G市场的布局有望加速。
Sky5Ultra一体化解决方案采用DSBG封装减小尺寸，提高TC-SAW和BAW在目标频段的性能，具有领先的发射和接收能力，能够为终端带来可靠的网络连接传输，优化手机的续航能力。Sky5Lite前端解决方案面向大众市场，支持高达100 MHz的5G新无线电(NR)波形带宽，可适配所有领先的芯片提供商接口。
qo rvo:M&A射频通信的“新”大军推动业务快速扩张。
Qorvo于2015年由TriQuint Semiconductor和RF Micro Devices(RFMD)合并而成。总部位于北卡罗来纳州，主要生产射频通信和国防产品。合并后拥有天线、PA、滤波器、射频开关全业务布局。2019年，公司实现营收32.29亿美元，净利润3.34亿美元。
Qorvo成立后，公司通过并购不断拓展产品线，业务布局基本覆盖整个射频前端产业链。其中，BAW技术发展迅速，占全球滤光片市场份额的8%，仅次于博通。公司在全球射频开关和LNA的市场份额高达35%，射频功放的市场份额达到25%。
Qorvo凭借技术优势和模块化布局，长期占据射频产品供应商的领先地位。公司通过收购获得GaN、和SOI技术应用、天线和射频PA器件，并继续收购卡文迪什等射频MEMS技术厂商，进一步升级其射频前端器件的生产技术，通过模块化集成形成全业务先进布局。
2020Q1，公司完成了对定制MMIC和Decawave的收购，进一步布局低功耗物联网和UWB技术，结合此前对物联网相关技术的收购，在物联网和5G领域形成更多影响力。
博通:拥有强大射频业务的第五大半导体制造商。
Broadlimited，2016年Avago以370亿美元收购博通后更名，在美国和新加坡设有双总部，主营业务为半导体业务和软件业务。2019年实现营收225.97亿美元，净利润34.6亿美元，成为全球第五大半导体公司，射频业务占比约30%。
Broadcom提供无线嵌入式解决方案和RF元件产品，包括全系列RF前端产品。公司在射频前端领域布局已久，在滤波器(BAW)和前端模块方面实力雄厚，占据BAW滤波器全球87%的市场份额。
博通-安华高通过并购多家半导体和通信企业的布局，不断拓展业务范围，深化技术护城河。目前公司的战略发展方向逐渐调整为软件，但半导体和射频业务仍得到全球用户的广泛认可，贡献了公司30%以上的收入。
村田:日本老牌电子器件龙头，专利布局多元化全面。
村田(Murata)成立于1944年，总部位于日本京都。其主要产品是先进电子元件、多功能通信模块和功率集成电路的设计和制造。2014年8月，收购百富勤半导体公司，拓展射频前端业务。2019年实现营收141.91亿美元，本土净利润16.93亿美元，其中海外营收占比超过90%，是日本最大的电子元器件制造商。
村田是全球领先的电子元器件供应商，拥有强大的无源元件、连接器技术和MEMS技术。在RF方面，该公司提供包括滤波器和RF开关在内的器件和模块化产品，占据全球SAW滤波器47%的市场份额。
知识产权和专利布局是村田的重要发展战略。公司注重新产品和新技术的自主开发，在射频产品尤其是声表面波技术领域具有无可比拟的优势。2018年，该公司在日本拥有8121项专利申请，在全球拥有12474项专利申请，申请数量排名全球第29位。
公司依托全面的专利布局和优秀的供应链管理能力，为全球客户提供各类电子元器件，占据较高的市场份额。其中陶瓷电容市场份额为40%，SAW滤波器全球份额为50%，电磁屏蔽EMI全球份额为35%。通信连接器模块占有率超过55%，市场占有率全球第一。编辑:tzh
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