過去十多年來，手機通信功能發生了翻天覆地的變化。一方面通信制式從針對地區和運營商的特定設計向“全球通”設計轉變，另一方面通信技術從2G向5G演進，得以實現這一巨大變革的原因正是功率放大器（PA）、濾波器、天線、開關和低噪聲放大器（LNA）等支撐通信功能的射頻器件的不斷升級換代。隨著手機智能化提升，需要支持的通信頻段、交互通道增多、帶寬變大，對射頻前端器件的數量和功能要求大幅提升，手機中的射頻前端方案日益集成化、小型化、模組化，高集成度射頻前端模組已是大勢所趨。

受5G滲透率提升的驅動，Yole數據顯示射頻前端市場規模在2021年達到了190億美元，預計到2028年將增長至269億美元；進入2022年后，全球消費電子市場持續低迷，射頻前端市場基本與2021年持平，但中長期來看，這一市場仍然充滿前景。

近幾年在國內龐大的終端市場需求、國產替代浪潮及資本加持下，中國射頻前端產業發展步入快軌，一批具有代表性的射頻前端企業不斷涌現。不過，雖然5G技術的應用進一步拉升了射頻前端器件市場空間，但國內廠商一時間難攻破由Skyworks、高通、Qorvo、博通與村田等國際射頻巨頭建立的市場壁壘，在行業進入下一個高速增長周期前，本土射頻前端產業鏈從設計、制造到封測，向模組化、高端化市場進階的需求日益迫切。

【資料圖】

國產射頻前端產業邁向高端的壁壘——模組化

根據集成方式的不同，射頻前端模組主集天線射頻鏈路包括FEMiD（集成射頻開關、濾波器和雙工器）、PAMiD（集成多模式多頻帶PA和FEMiD）、L-PAMiD（LNA、集成多模式多頻帶PA和FEMiD）等；分集天線射頻鏈路可分為DiFEM（集成射頻開關和濾波器）、LFEM(集成射頻開關、低噪聲放大器和濾波器)等。

主集天線射頻鏈路

分集天線射頻鏈路

由上圖射頻前端模組的組成結構不難看出， L-PAMiD模組是集成了目前常見的分立多模多頻PA、LNA、射頻開關、濾波器以及雙工器等獨立射頻器件的射頻前端模組，也是目前集成度最高、設計難度最大、封裝工藝最復雜的射頻前端模組 。這類高端射頻模組的市場，目前主要由美商博通、Qorvo、Skyworks、高通（RF360）等廠商占據。

M/H LPAMiD開蓋圖 來源：Qorvo

從Qorvo公司M/H L-PAMiD模組可見，該類產品集成了17顆BAW，2顆GaAs HBT，以及6顆SoI和1顆CMOS控制器，設計以及封裝技術難度堪稱射頻前端領域最高。相比于單顆分立PA芯片的價格已經降到幾十美分，這類復雜模組的售價可以達到3~4美元甚至更高。因此射頻模組是未來射頻前端器件的必然之路，有望成為競爭的主戰場。

Yole預測，到2026年，射頻前端模組市場規模將達到155.38億美元，約占射頻芯片市場的71.70%。其中接收模組市場規模將達到33.39億美元，發射端PA模組市場規模可達到94.82億美元。目前智能手機中高端機型多使用集成度高的PAMiD/L-PAMiD方案，但中低端機型也開始配置L-PAMiD，方案呈現下沉趨勢。

觀察國內射頻前端產業，當前已經在PA、開關、天線等領域取得了令人欣喜的成績，例如在2G至4G的單顆分立PA上國產廠商占據了全球市場的主導地位，5G PA市占率也在穩步提升，射頻開關/LNA領域更是誕生了全球龍頭企業。

但模組方面，即使是簡單的5G PAMiF和LFEM模組領域，國內也才起步量產2年左右，由于設計集成難度大且受制于沒有自己的SAW 和BAW技術，大部分企業只能從國外大廠采購濾波器，這又面臨供應受限的可能，因此國內幾家領先的射頻公司也才剛起步研發和小量試產L-PAMiD SiP模組，相比于上文提及的4家美國射頻巨頭公司落后了5年以上的時間。

可喜的是，國內眾多射頻前端企業早已聚焦于研發生產SAW和BAW濾波器，在研發和工藝提升方面都取得了重大的進步，開始有能力為國內射頻前端模組的設計、研發和生產提供保障。雖然在性能指標和工藝制程方面與國際巨頭仍有不小的差距，但是已經可以滿足基本要求，模組設計公司也要在實際使用過程中不斷和國內濾波器廠家進行合作試用、找差、改進、再試用的循環推進，共同保障國內高端射頻PAMiD SiP模組的設計研發和生產供應，在努力追趕國外巨頭技術的同時，做到關鍵器件的國產替代和自主可控。

射頻前端模組設計和封測挑戰與日俱增

射頻前端模組作為高度集成的器件，核心在于需要極強的系統整合能力，對整個模組架構、設計、封測都提出了更高的要求，包括簡化設計、小型化、降低能耗、降低解決方案成本、提高系統性能等諸多方面。除了設計，射頻前端模組對封測能力也提出了更高的要求。

例如2022年華天科技率先與國內2家射頻設計公司合作研發的L-PAMiD模組，產品設計要求在更小的尺寸上實現產品功能的高度集成帶來了產品內部的高密度貼裝，其中被動元器件間距、WLP與die間距、die to die間距等都在突破現有封裝設計規則，這給SMT貼裝、清洗、塑封等制程帶來了巨大的挑戰， GaAs芯片容易發生crack、SAW（WLCSP封裝）濾波器的bump void 和虛焊問題，以及挑戰目前SMT貼裝極限能力的008004（公制0201）MLCC器件的貼裝和塑封完全填充，都是L-PAMiD模組封裝過程中要解決的工藝難點 。

來源：Yole

此外，對于SiP而言，由于系統級封裝內部走線的密度非常高，普通的PCB難以承載；而IC載板的多層數+低線寬線距則更加契合SiP要求，更適合作為SiP的封裝載體。為了追求產品極致性能和高可靠性，華天科技協同客戶開發的L-PAMiD模組采用了coreless工藝的8層基板，要求基板側面有多層漏銅來增強EMI Shielding電磁屏蔽性能，且模組背面四角焊盤使用綠油開窗增大焊盤面積提升產品板級可靠性；這些特殊設計在封裝過程中產生諸工藝難題，如成品切割時的基板綠油分層、側面銅層氧化/變形、Sputter溢鍍和鍍層分層等，給產品封裝帶來了很大的工藝難度。

華天科技指出， 從最簡單的分集模組DiFEM、LiFEM到集成度最高的L-PAMiD等主集模組，實現的功能越來越多，也要求越來越多的分立器件集成在一個模組中，而且手機要求模組的尺寸越小越好，這對產品設計帶來了極大地挑戰，需要不斷突破現有的設計規則上限 。此外，模組中集成的不同濾波器采用了不同的材料和制造工藝，包含了LTCC、WLP和CSP三種主要的封裝形式，在模組封裝中都面臨不同的挑戰。比如LTCC主要需解決焊接后傾斜和塑封完全填充的封裝難題；WLP主要需要解決bump虛焊和bump void的封裝難題；CSP則最主要是解決背面焊盤焊接后的錫膏空洞過大和塑封完全填充的難題。

因此隨著模組中器件的密集度更高，如何保證封裝中的貼裝精度、焊接后徹底清洗干凈、塑封完全填充嚴實、EMI shiedling的全覆蓋和結合性、產品可以經受嚴格可靠性考核等都是模組封裝面臨的重要考驗。

華天科技DSMBGA封裝量產在即，助力國產射頻前端更進一步

5G到來之后，手機終端需要支持更多的頻段。并且5G定義了3GHz以上、6GHz以下的超高頻（UHB）頻段，對射頻前端性能提出了更高要求，單部手機中的射頻前端模塊數量不斷增加，以往射頻前端模組所采用的單面SiP逐漸無法滿足有限空間的小型化要求，DSMBGA（Double Side Molding BGA）雙面塑封BGA SiP工藝走上舞臺，并逐漸成為行業技術的未來發展方向。

DSMBGA主要用于射頻前端模組領域，將原先的單面SiP模組做成雙面后，模組的外形尺寸減少20%以上，產品厚度只增加不到0.2mm，而且將多個頻段集成在一個模組實現，可以更好地滿足手機對模組更小尺寸、更全性能的要求。

伴隨著國產射頻前端模組向最高集成度穩步邁進，國內可與之匹配的先進封裝技術的同步發展也迫在眉睫。

華天科技自2015年開始射頻PA產品的封裝技術研發和生產工作，客戶覆蓋國內主要PA設計公司。從早期的2G/3G/4G PA，到近兩年的5G PA模組封裝都保持著國內封裝廠商的領先地位和主要市場份額。

在射頻前端模組領域，華天科技早在2019年協同客戶一起進行5G L-PAMiF和L-FEM模組套片的封裝工藝研發和工程樣品試制。針對GaAs FC die的特殊材質和bump結構易發生UBM crack、bump crack的高風險點，華天科技基于內部仿真數據指導，和多年單顆分立射頻器件封裝經驗積累，從基板設計、塑封料選擇、超薄鋼網小顆粒錫膏的連續穩定印刷、化學水洗工藝匹配、塑封工藝優化等多個技術難題進行了攻關突破，成功保證了5G L-PAMiF和L-FEM模組在國內率先量產，目前已經累計出貨過億顆，未發生產品質量異常客訴。客戶產品性能優異，比肩國際競商產品，也率先進入三星、vivo等手機品牌供應鏈。

華天科技射頻前端模組產品技術路線圖

繼5G L-PAMiF模組的研發生產保持國內封裝廠商領先地位的基礎上，基于過去3年積累的量產經驗，華天科技于2022開始在L-PAMiD模組上集中工程力量進行技術攻關，通過大量的工程DOE實驗，成功解決了前文列舉的各項封裝工藝難題，封裝產品通過了客戶的性能測試和多次可靠性考核，僅用時5個月就實現了產品從NPI build到100K再到KK級的量產規模，產品封裝測試良率、可靠性均滿足客戶要求，再次取得了射頻模組封裝工藝研發和規模量產在國內封裝廠商的領先地位。

2023年以來，華天科技與多家射頻設計公司聯合進行DSMBGA產品的封裝工藝研發，封裝技術的主要挑戰在于如何保證塑封后的基板翹曲平整度、密集器件和濾波器、die的塑封完全填充、strip grinding精度控制和防止die crack、激光燒球準確度控制、EMI共形屏蔽和分腔屏蔽實現等等。目前，華天科技已基本解決以上封裝工藝難題，雙面塑封產品線已經建立，6月底已經完成國內某客戶首個產品工程樣品的客戶送樣，年內有望實現量產。

據悉，華天科技目前正和客戶合作研發迄今為止國內封裝廠最復雜的DSMBGA產品，在技術攻關和量產實現后，華天科技不僅將持續保持國內射頻模組SiP封裝的領頭羊地位，還將極大地刺激和鼓勵國內射頻前端設計公司向雙面塑封方向投入研發，助力客戶追趕國外射頻巨頭如Skyworks、Qrovo、博通等企業，為國產射頻前端產業添磚加瓦！

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