最近，關(guān)于蘋果自研Wi－Fi和藍(lán)牙芯片的消息甚囂塵上,，先是傳出蘋果要棄用老牌供應(yīng)商博通（Broadcom）的Wi－Fi和藍(lán)牙芯片,，后來又辟謠說，由于蘋果射頻芯片研發(fā)團(tuán)隊的技術(shù)和人才積累不足,，短期內(nèi)還無法擺脫對博通的依賴,。

無論如何，蘋果自研Wi－Fi和藍(lán)牙芯片已經(jīng)不是秘密了,。從早期的手機應(yīng)用處理器（AP）,，也就是知名的A系列芯片，到后來的調(diào)制解調(diào)器（基帶芯片,，還在研發(fā)過程中,，未商用），近兩年,，蘋果又在手機模擬芯片,，特別是射頻方面加大了研發(fā)投入力度，以求在芯片和系統(tǒng)整合方面掌握更多主動權(quán),，并提升智能手機的整體研發(fā)效率,。

不僅自研手機系統(tǒng)中各功能塊的芯片，蘋果很可能還在進(jìn)行著這些芯片的集成研發(fā)工作,，也就是將AP,、基帶、射頻前端（RFFE）芯片集成在一個SoC中,。目前來看,，這樣的工作難度不小，但如果能夠成功，則可以大幅提升手機系統(tǒng)集成度,，并降低功耗,，這樣，就可以在手機內(nèi)部添加更多應(yīng)用功能模塊,，給智能手機的發(fā)展提供更多的想象空間,。

實際上，將AP,、基帶,、射頻前端芯片集成在一起并不是蘋果的創(chuàng)意，業(yè)界已經(jīng)有多家廠商在嘗試了,，典型代表是手機處理器大廠，如高通和聯(lián)發(fā)科,。

01

手機芯片集成度不斷提升

作為手機芯片的兩大組成部分,，處理器和射頻前端各自的集成度一直在提升。

射頻前端主要包括濾波器,、功率放大器（PA）,、射頻開關(guān)（Switch／Tuner）和低噪聲放大器（LNA）。其中,，濾波器和PA是射頻前端的兩大核心元件,，分別占市場價值的47％和32％。

基帶芯片是用來合成即將發(fā)射的基帶信號,，或?qū)邮盏降幕鶐盘栠M(jìn)行解碼,，具體來講，就是把音頻信號編譯成用來發(fā)射的基帶碼,，或把收到的基帶碼解譯為音頻信號,。基帶芯片還負(fù)責(zé)地址信息（手機號,、網(wǎng)站地址等）,、文字信息、圖片信息的編譯,。手機支持的網(wǎng)絡(luò)制式則是由基帶芯片模式?jīng)Q定的,。

設(shè)計基帶芯片的技術(shù)門檻很高，且研發(fā)周期長,，這是因為它涉及多種網(wǎng)絡(luò)制式（不同國家和地區(qū),，3G／4G／5G的網(wǎng)絡(luò)制式標(biāo)準(zhǔn)不同）和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，基帶設(shè)計師團(tuán)隊需要對這些標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)制式非常了解,，并能夠?qū)⑺鼈內(nèi)跁炌?，只有具備這樣的知識儲備和設(shè)計能力，做出的基帶才能應(yīng)對蜂窩網(wǎng)絡(luò)中各種復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)和信息模式，分門別類地進(jìn)行處理,?？梢哉f，在所有手機芯片中,，基帶的設(shè)計難度是最高的,，這也是蘋果大力投入人力物力研發(fā)基帶芯片多年，但一直沒有能夠?qū)崿F(xiàn)商用的原因所在,。

射頻前端的集成

早些年,，射頻前端的四大組成部分都是完全分立的，隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場應(yīng)用的發(fā)展,，集成度不斷提升,，現(xiàn)在都可以集成在一個模組里邊，且模組的集成度和小型化水平還在不斷提升,。

還有一點很重要,，手機中的射頻前端包括多個功能塊，有的負(fù)責(zé)蜂窩移動通信（3G／4G／5G）,、有的負(fù)責(zé)WiFi,、藍(lán)牙、GPS等通信,，每個功能塊都是獨立的,，需要不同的濾波器、PA,、射頻開關(guān)等芯片,，這對集成度的要求更高了，集成難度也在增加,。

當(dāng)下,，手機廠商之間的競爭越來越激烈，除了蘋果,，利潤率都不高,，這樣，在成本和性能之間進(jìn)行權(quán)衡就成為了一件很重要的事情,，而射頻前端的模組化程度與機型定價相關(guān),，中高端手機的集成度就高，而中低端機型受限于成本,，模組化程度不高,。

以上討論的是在Sub－6GHz頻段內(nèi)，這是全球大多數(shù)5G網(wǎng)絡(luò)采用的頻段,。而在美國和日韓一些地區(qū),，還采用了更高頻率的毫米波頻段，這種蜂窩網(wǎng)絡(luò)制式的手機，對射頻前端集成度的要求更高,，除了濾波器,、PA、射頻開關(guān)和LNA,，還把天線集成進(jìn)了射頻前端,，這就需要用到AiP（Antenna in Package）封裝工藝。AiP很好地兼顧了天線性能,、成本和體積,，與分立式天線架構(gòu)相比，AiP具有電路排布面積小的優(yōu)勢,，另外,，天線到射頻端口傳輸路徑短，減少了信號傳輸損耗,，有助于提升發(fā)射端效能并可改善接收端的信號質(zhì)量,，也能降低組裝成本。

通常情況下,，毫米波AiP模組內(nèi)集成了陣列天線、射頻前端,、射頻收發(fā)器和電源管理芯片,，幾乎涵蓋了除基帶芯片以外的所有通信元件。

基帶與應(yīng)用處理器的集成

基帶芯片是手機處理器之一,，隨著智能手機的興起,，只有基帶是不夠的，需要應(yīng)用處理器去處理越來越多的多媒體信息（視頻,、圖片,、音樂、游戲等）,。以前,，基帶和應(yīng)用處理器多為分立結(jié)構(gòu)，近些年,，隨著制程工藝水平的進(jìn)步,，以及應(yīng)用對集成度要求的提升（高集成度可實現(xiàn)高傳輸效率，低成本,，簡化手機電路設(shè)計）,，越來越多的廠商將基帶和應(yīng)用處理器集成為一個SoC，并占據(jù)了市場的主流,，代表企業(yè)是高通,、聯(lián)發(fā)科、華為、三星和紫光展銳,。當(dāng)然,，這種SoC不止包含基帶和應(yīng)用處理器，還有其它功能組件,，甚至相關(guān)的電源管理電路也集成進(jìn)去了,。

基帶與射頻芯片的集成

如前文所述，基帶芯片廠商正在向射頻前端,、天線領(lǐng)域延伸,，目標(biāo)是提供一體化通信解決方案，以提升集成度,，降低功耗,，并為手機應(yīng)用發(fā)展提供更多的想象空間。

傳統(tǒng)射頻前端芯片廠商,，如Skyworks,、Qorvo、Broadcom,、Murata等主要聚焦在Sub 6GHz市場,，與它們相比，基帶芯片廠商在毫米波AiP模組方面具備優(yōu)勢,，具體表現(xiàn)在：一,、由于毫米波極易衰減，毫米波AiP模組對廠商的綜合射頻設(shè)計能力提出了更高要求,，基帶與AiP模組在設(shè)計上的適配,，可以提升毫米波通信效率；二,、AiP模組內(nèi)集成了收發(fā)器,，而基帶廠商擅長設(shè)計收發(fā)器，因為收發(fā)器與基帶緊密相關(guān),；三,、毫米波射頻前端芯片工藝差異較大，傳統(tǒng)射頻廠商積累的優(yōu)勢有所削弱,。

設(shè)計和制程工藝壁壘

射頻前端屬于模擬器件,，在設(shè)計過程中涉及大量know－h(huán)ow，不同頻段的芯片需要大量時間進(jìn)行研發(fā)和調(diào)試,，另外,，射頻前端芯片種類繁多，不同器件之間差異很大,，比如濾波器分為SAW,、BAW,、LTCC濾波器等。

射頻前端電路設(shè)計很復(fù)雜,，還需要考慮載波聚合,、MIMO、多頻PA等因素的影響,。

要讓射頻前端芯片具備良好的性能,，就需要設(shè)計與工藝緊密結(jié)合，設(shè)計師對工藝的深刻理解至關(guān)重要,。射頻前端芯片采用特殊制造工藝,，如GaAs、SOI,、表面聲波,、體聲波等，工藝壁壘較高,，PA多采用GaAs,、CMOS工藝，開關(guān)采用SOI工藝,，這些芯片的晶圓代工比較成熟,，只要與下游代工廠維護(hù)好關(guān)系以保持產(chǎn)能供應(yīng)就可以，但對于濾波器來說,，主要采用SAW,、BAW特殊工藝，市場上沒有理想的代工廠,，相關(guān)廠商都是IDM。

射頻前端芯片涉及工藝如此復(fù)雜,，要將基帶和射頻芯片集成在一起（也就是將數(shù)字芯片和模擬芯片集成在一起）,，難度可想而知。

02

廠商動作

雖然難度很高,，但迫于應(yīng)用發(fā)展對集成度提出越來越高的要求,，各大手機處理器廠商都在將基帶、AP和射頻前端集成在一起方面努力嘗試著,。

過去這些年,，高通、聯(lián)發(fā)科等廠商紛紛布局射頻前端業(yè)務(wù),，例如：高通于2014年收購了CMOS制程工藝PA廠商Black Sand,，2016年與TDK成立了合資公司RF360，拓展射頻前端產(chǎn)品,；聯(lián)發(fā)科于2019年增資當(dāng)時中國大陸最大的PA公司唯捷創(chuàng)芯,；展訊在2016年與射頻前端公司銳迪科合并,，并改名為紫光展銳。

2019年2月,，高通在發(fā)布其第二代5G基帶芯片驍龍X55的同時,，還推出了一套完整的5G射頻前端解決方案，其中包括與驍龍X55配合的QTM525毫米波天線模組,、全球首款5G包絡(luò)追蹤解決方案QET6100,、集成式5G／4G功率放大器和分集模組系列，以及QAT3555 5G自適應(yīng)天線調(diào)諧解決方案,。

毫米波AiP方面,，目前，該市場主要被高通占據(jù),，三星,、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳,、蘋果等廠商緊隨其后,，預(yù)計未來份額將逐漸提升。從毫米波AiP市場發(fā)展情況來看,，預(yù)估未來將被基帶芯片廠商壟斷,。

03

結(jié)語

為了提升手機芯片集成度，掌控差異化競爭優(yōu)勢,，無論是處理器廠商,，還是射頻芯片廠商，都在各自領(lǐng)域努力提升產(chǎn)品競爭力,。在此基礎(chǔ)上,，手機處理器廠商還想更上一層樓，欲將基帶和射頻前端芯片集成在一起,。

從目前的發(fā)展情況來看,，基帶＋射頻芯片的SoC方案實現(xiàn)起來非常困難，尚無商用案例,。因為這里邊涉及到太過復(fù)雜的數(shù)字和模擬芯片設(shè)計和制程工藝問題,。高通、聯(lián)發(fā)科等頭部手機處理器企業(yè)仍處于基帶＋射頻前端芯片模組化發(fā)展階段,，距離集成為SoC還有較長的路要走,。而作為后來者的蘋果，雖然其A系列應(yīng)用處理器在市場取得巨大成功,，但自研基帶芯片困難重重,，預(yù)估最快也要到2026年才能商用，到那時,，要想將Wi－Fi,、藍(lán)牙等射頻功能集成進(jìn)去,，難度很大。

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