5G 射頻芯片:高通想通吃,國內(nèi)企業(yè)還有機(jī)會嗎?

在國內(nèi)通信產(chǎn)業(yè)一片“缺芯少魂”的尷尬處境中，其中一些“重災(zāi)區(qū)”的受制情況遠(yuǎn)比普遍情況更糟糕。

射頻前端芯片即是如此。就算是在5G主芯片上，國內(nèi)畢竟還有海思、紫光展銳等企業(yè)占據(jù)一塊天地；但射頻前端市場有超過9成份額都被外商把持，領(lǐng)域內(nèi)的國內(nèi)企業(yè)都是“小舢板”。

射頻芯片直接影響著手機(jī)的信號收發(fā)。如果沒有它，手機(jī)根本無法連接到移動網(wǎng)絡(luò)。在智能手機(jī)中，它是射頻收發(fā)器和天線之間的一系列組件，主要包括功率放大器(PA)、濾波器、天線開關(guān)、雙工器和低噪聲放大器等。

在5G相關(guān)芯片方面，即使強(qiáng)大如蘋果，也怕被“卡脖子”。7月25日，蘋果公司正式宣布，將以10億美元的價格收購英特爾大部分的智能手機(jī)調(diào)制解調(diào)器（modem）業(yè)務(wù)。

此次收購意味著蘋果要為其手機(jī)生產(chǎn)自己的5G調(diào)制解調(diào)器，而不是完全依賴高通的硬件。

（來源：蘋果網(wǎng)站）

反觀國內(nèi)的射頻芯片，其受制于人的狀態(tài)亟待改變。特別是在5G時代，射頻前端的重要性將更加凸顯。根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，全球手機(jī)射頻前端市場規(guī)模在2023 年將達(dá)350 億美元，未來射頻模塊所隱含的商機(jī)不亞于手機(jī)主芯片。

在這次中美科技戰(zhàn)中，射頻芯片的“空白”成為慘烈戰(zhàn)場，相比于產(chǎn)品線齊全的美國兩大射頻芯片供應(yīng)商Skyworks 和Qorvo，國內(nèi)供應(yīng)商只能采取單點(diǎn)突破方式切入該市場，各家找一個切入點(diǎn)參與戰(zhàn)局。

這或許是起步階段的策略，但長期來看，補(bǔ)上該短板仍是長路漫漫。

制約國產(chǎn)射頻芯片的命門

據(jù)估計(jì)， 4G 全網(wǎng)通手機(jī)的射頻前端模塊成本約10 美元，內(nèi)含10 顆以上射頻芯片，包括2 ～ 3 顆PA 、2～4 顆開關(guān)芯片、6～10 顆濾波器，未來到了5G時代， 射頻前端模塊成本將較4G 時代成長3-5 倍，有機(jī)會超過手機(jī)主芯片，其中蘊(yùn)含的商機(jī)不言而喻。

然而，在這樣一個重要領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)的水平差距十分明顯。從目前來看，全球射頻前端市場集中度很高，前四大廠商Skyworks、Qorvo、Avago、Murata占據(jù)著全球85%的市場，且均是日美發(fā)達(dá)國家企業(yè)。

圖| 射頻前端芯片示意圖（來源：網(wǎng)絡(luò)）

在射頻前端模塊中， 功率放大器PA 芯片所受的壓力首當(dāng)其沖。PA 芯片的功能是負(fù)責(zé)將發(fā)送的信號放大，是最耗電的元件，隨著手機(jī)頻段持續(xù)增加，PA 的數(shù)量也隨之增加，如4G 多模多頻手機(jī)所需PA 芯片介于5 ～ 7 顆，5G 手機(jī)內(nèi)的PA 需求量將超過15 顆。

可以說，PA芯片決定著手機(jī)等無線終端的通訊距離、信號質(zhì)量等，是整個通訊系統(tǒng)芯片組中除基帶主芯片之外最重要的組成部分。

根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)， 2017 年P(guān)A芯片市場規(guī)模約為50 億美元，預(yù)計(jì)2023 年將達(dá)到70 億美元。在射頻前端模塊諸元件中，PA芯片的產(chǎn)值處于第二位。

目前全球PA 市場絕大部分比重被Skyworks （43%）、Qorvo （25%）、博通（25%）、Murata （3%） 占據(jù)，其中Skyworks、Qorvo、博通是IDM 廠，還有一個趨勢是無晶圓的PA 設(shè)計(jì)公司投入后，帶動PA 晶圓代工模式興起。

在工藝技術(shù)方面，PA 射頻芯片的制造難度越來越高，這也是為什么該市場主要由IDM 廠商所把持。目前， PA 采用的工藝以砷化鎵GaAs 為主，其次是SOI 、 CMOS 和矽鍺SiGe 。過去4G 的PA 主要采用砷化鎵工藝， 3G 的PA 采用砷化鎵或CMOS ，比重大約是各自50% ，未來5G 手機(jī)的PA 預(yù)計(jì)是延續(xù)砷化鎵工藝技術(shù)。

圖| Qorvo 的應(yīng)用工程師在介紹用于部署5G 基礎(chǔ)設(shè)施的Qorvo GaN 功率放大器。（來源：Qorvo網(wǎng)站）

國產(chǎn)廠商在高端PA上的缺失，讓我們在即將到來的5G 競爭中束手束腳。但射頻前端模塊的另一個重要部件，所面臨的競爭環(huán)境更加嚴(yán)峻，這就是濾波器。

它是射頻前端模塊中市場規(guī)模最大的，2017 年產(chǎn)值約80 億美元， 2023 年將達(dá)到225 億美元。從銷售數(shù)據(jù)上看，美日供應(yīng)商幾乎壟斷了濾波器市場。

對國內(nèi)廠商來說，最壞的情況就是對著上百億美元的市場干著急，看著別人數(shù)錢。

濾波器功能在于雜訊過濾、抑制信號干擾，保障信號在不同頻率下不會互相干擾，目前手機(jī)上用的主流濾波器包括聲表面濾波器（SAW）、體聲波濾波器（BAW）。

在SAW 濾波器市場方面，前五大的廠商分別為村田（47%）、TDK（21%）、太陽誘電（14%）、Skyworks （9%）、Qorvo （4%），由此可知，前5大合計(jì)比重高達(dá)95%，形成寡占市場。

在BAW 濾波器方面，其實(shí)寡占更嚴(yán)重，排名前三名分別為博通（87%）、Qorvo （8%）、太陽誘電（3%），合計(jì)高達(dá)98%。

目前，一臺國際通用4G 手機(jī)，可能需要過濾最多15 個頻帶上的2G、 3G 和4G 收發(fā)通路，此外還有Wi-Fi、藍(lán)牙和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，這樣一來，一部手機(jī)可能需要最多30 至40 個濾波器。

未來，每臺5G手機(jī)很可能需要放入更多的濾波器，因此事情可能變得越發(fā)復(fù)雜。

值得一提的是，由于4G、5G通訊所使用濾波器主要為BAW 濾波器，與2G 、 3G 使用的SAW 在技術(shù)上有相當(dāng)程度的差異。若國內(nèi)供貨商無法成功跨進(jìn)BAW 市場，恐將在SAW 市場上面臨更沉重的價格戰(zhàn)壓力。

總之，整體來看，射頻前端技術(shù)被外商把持很深，超過9 成市場都是外商供應(yīng)，當(dāng)下中國，很少有一個技術(shù)領(lǐng)域會如此孱弱。

與此同時，射頻芯片的技術(shù)升級之路會更加坎坷。這是因?yàn)槭謾C(jī)需要支持更多頻段，這讓射頻前端設(shè)計(jì)的復(fù)雜度直線提升，往往在方寸之間就要容納上百個元器件。

另一個同時發(fā)生的趨勢，也讓射頻前端設(shè)計(jì)的難度雪上加霜。國際知名市場研究機(jī)構(gòu)IHS就指出，伴隨著手機(jī)設(shè)計(jì)的輕薄化發(fā)展，機(jī)身內(nèi)可被利用的空間實(shí)際上是減小的，尤其是主板的空間。

因此，盡管射頻前端的復(fù)雜度和重要性與日俱增，但矛盾的是，主板上留給它的空間卻越來越少。

這種尷尬，國內(nèi)射頻前端企業(yè)體會甚深，留給他們的時間和空間，也在越來越少。

5G商機(jī)下，國內(nèi)廠商的戰(zhàn)略

面對5G 商機(jī)到來，國內(nèi)手機(jī)射頻芯片能迎來黃金時期嗎？國內(nèi)業(yè)者的戰(zhàn)略和看法如何？

日前2019 集微半導(dǎo)體峰會上的“ 5G 國產(chǎn)射頻芯片的挑戰(zhàn)和機(jī)遇”中，許多國內(nèi)射頻芯片新秀提出看法。

廣州慧智微電子是做可重構(gòu)的射頻芯片，可重構(gòu)是指其器件可以通過軟件更改，不同應(yīng)用場景可以共享這個硬件，慧智微從4G 開始做多模多頻芯片，現(xiàn)在是5G 的芯片和蜂窩互聯(lián)網(wǎng)的芯片。

慧智微CEO 李陽指出，國際行業(yè)巨頭都是千人規(guī)模的公司，產(chǎn)品線確實(shí)非常全，到了5G 智能手機(jī)后，射頻技術(shù)會非常復(fù)雜，濾波器變成重要的角色，5G 高通的方案約11 顆，聯(lián)發(fā)科的方案約10 顆，其中發(fā)射有5 顆、接收有5 顆，慧智微也做發(fā)射部分，但問題是濾波器怎么解決？

李陽進(jìn)一步分析，濾波器是兩種解決辦法，第一種是有一些新的頻率，比如UHP77 / 79，當(dāng)前慧智微所采用的濾波器技術(shù)是LTCC 和IPD，其中LTCC有合作伙伴，而IPD 可以自己設(shè)計(jì)，但沒有用國際主流的SAW 和BAW 濾波器。不過，仍是有一些變化可能性，因?yàn)槿蘸笫遣皇沁€需要BAW 濾波器，現(xiàn)在來看需求并不清晰。還有，傳統(tǒng)的4G 為什么新頻段沒有問題？因?yàn)樗荰DD ， TDD 收的時候不發(fā)，發(fā)的時候不收，所以設(shè)計(jì)沒這么嚴(yán)格。上述提到5G 需要這么多顆的射頻芯片，在技術(shù)上一定要做高度集成。

李陽表示，濾波器在跟一些廠商合作，有海外、日系、韓系，也有國內(nèi)廠商?，F(xiàn)在的趨勢是隨著5G 的變化，原來一個手機(jī)廠商自己分開采購PA、濾波器等，但現(xiàn)在做集成，單獨(dú)賣濾波器是沒有人買的，比如兩大巨頭Skyworks 和Qorvo 的自產(chǎn)濾波器，他們也要找合作伙伴，無法再單一買賣了，因此，現(xiàn)在要跟他們建立合作關(guān)系，其實(shí)比以前容易得多，這就是一個很大的轉(zhuǎn)變。

北京中科漢天下專注的射頻芯片包括兩個板塊，一個是射頻前端，主要做砷化鎵功放和CMOS 功放，其中，CMOS 功率放大器是全球出貨比較靠前的，一個月差不多有3000 萬～ 4000 萬的出貨，同時，在砷化鎵技術(shù)上也重兵投入。

另外一個板塊是射頻的SoC，里面包括兩個小的方向，一個是低功耗藍(lán)牙，一個是自定義協(xié)議的非標(biāo)的2.4 G 收發(fā)的小型SoC 。

北京中科漢天下總經(jīng)理錢永學(xué)認(rèn)為，短期內(nèi)國內(nèi)要全面達(dá)到美國的水平是不可能的，Skyworks 和Qorvo 一年的凈利潤都有40 億- 50 億的規(guī)模，國內(nèi)業(yè)者的銷售額還不及他們凈利潤的十分之一，短期之內(nèi)全面超過它幾乎是不可能。

圖| Skyworks產(chǎn)品圖（來源：Skyworks網(wǎng)站）

錢永學(xué)也強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)在能做的就是實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，國內(nèi)廠商能夠提供最基礎(chǔ)產(chǎn)品，不至于讓美國徹底卡死。但要強(qiáng)調(diào)的是，在國產(chǎn)化的過程中，與國內(nèi)、國際業(yè)者都要加強(qiáng)合作，不能因?yàn)橹忻兰姞?，就只用國?nèi)芯片而封鎖國際芯片，那等于是自己把自己封閉了。

未來國內(nèi)業(yè)者想再進(jìn)一步發(fā)展，可能就要等公司上市后，有更多的資本，再利用股市的杠桿做更大的事情，撬動更大的資本來進(jìn)行并購，錢永學(xué)一直認(rèn)為，并購是必行之路，包括獲得很多知識產(chǎn)權(quán)等，尤其是進(jìn)行海外公司并購。

再者，廈門開元通信技術(shù)有限公司主要從事先進(jìn)射頻濾波器，包括BAW 濾波器、 SAW 濾波器、晶圓級封裝等，這一塊濾波器從4G 時代起就應(yīng)用廣泛，到了5G 時代，據(jù)說有一些手機(jī)未來可能會用到將近100 顆的濾波器裸芯片，可以預(yù)見濾波器市場未來的商機(jī)，更重要的是，國產(chǎn)化的比例現(xiàn)在非常低。

上海迦美信芯通訊技術(shù)董事長倪文海則表示，智能手機(jī)有一個令人頭痛卻也被忽略的地方，就是天線，到了5G 的智能手機(jī)，天線變成一個更頭痛的問題。他進(jìn)一步表示，迦美信芯采用的策略就是單點(diǎn)突破，嘗試在天線調(diào)諧器的技術(shù)上深入研發(fā)，天線調(diào)諧器有一個優(yōu)勢就是比較靠近天線，不容易被集成，因此，這塊領(lǐng)域是新創(chuàng)業(yè)比較容易生存和發(fā)揮的地方。

缺點(diǎn)是，小小的地方但技術(shù)要求又非常高，包括對工藝技術(shù)、耐壓、低阻抗等方面的要求都非常高。因此，在這塊技術(shù)領(lǐng)域上只要能夠發(fā)力，有效解決手機(jī)客戶的痛點(diǎn)，其實(shí)是跟國外替代芯片的水平差距不會太大。

再者，倪文海分析，現(xiàn)在4G 全頻的智能手機(jī)多的話有4-6 顆天線調(diào)諧器，因?yàn)橐郧疤O果手機(jī)下方有給天線提供孔徑的空間，但現(xiàn)在被壓縮，如果手機(jī)的性能、發(fā)射的靈敏度有要求的話，天線調(diào)諧器是必須要有的。第一波5G 智能手機(jī)的話，可能需要10-16 根天線調(diào)諧器，或是更多，需求量十分可觀。手機(jī)射頻前端是十分細(xì)分領(lǐng)域，適合國內(nèi)公司做，例如射頻開關(guān)其實(shí)相對簡單，比PA 容易很多，其難度在品質(zhì)、運(yùn)營、規(guī)模，而且是用CMOS 做的，所以國內(nèi)公司應(yīng)該先集中精力把容易的技術(shù)解決掉，然后再結(jié)合去做濾波器，一步步地，往技術(shù)上層去做。

此外，國內(nèi)射頻芯片公司小而散，只有聯(lián)手、整合，放棄內(nèi)部低端市場的競爭，才有機(jī)會挑戰(zhàn)國際巨頭。

高通想通吃，國內(nèi)企業(yè)還有機(jī)會嗎？

國內(nèi)射頻芯片供應(yīng)商面臨的另一個挑戰(zhàn)，是高通、聯(lián)發(fā)科等做主平臺的大芯片公司都想要做整體解決方案，把整個射頻前端都包進(jìn)去。

對于這樣的挑戰(zhàn)，李陽表示，跨領(lǐng)域的競爭其實(shí)一直存在，高通從RF360 之后態(tài)度很明顯，現(xiàn)在5G 都是自己的產(chǎn)品，平臺公司有他們的策略，但聯(lián)發(fā)科看起來態(tài)度比較開放，因?yàn)樗麄円残枰夹g(shù)能力和高通相當(dāng)?shù)纳漕l芯片合作伙伴。

再者，三星、海思等平臺對其他獨(dú)立的射頻供應(yīng)商而言，仍是有不錯的機(jī)會，至少現(xiàn)階段市場不會形成全然由主平臺完全整合射頻芯片的情形，獨(dú)立的芯片公司如果能把產(chǎn)品做到比高通等外商更有競爭力，為客戶創(chuàng)造更多的價值，仍有很大發(fā)展空間。

錢永學(xué)則表示，看起來提供整體解決方案上決心最強(qiáng)就是高通，聯(lián)發(fā)科沒有那么強(qiáng)烈的決心，而海思也自己有解決方案，但它備胎太大，因此不可能全部做，仍會有一些外購需求出來。錢永學(xué)強(qiáng)調(diào)，國內(nèi)業(yè)者目前在射頻芯片的主戰(zhàn)場上，營收還不到外商凈利潤的十分之一，未來努力的空間還很大，機(jī)會還很多。

廈門開元通信技術(shù)有限公司董事長賈斌則表示，濾波器在每家平臺可能有一些特殊指標(biāo)差別，但80% 以上需求都差不多；到了5G 時代，問題來了，因?yàn)?G 有很多天線、載波聚合，有些濾波器的特性確實(shí)需要導(dǎo)入更多新的設(shè)計(jì)。

這一波5G 商機(jī)，對于國產(chǎn)替代是個巨大機(jī)會，因?yàn)橛锌萍紤?zhàn)“卡脖子”的事件發(fā)生，因此很多手機(jī)系統(tǒng)公司也會愿意嘗試國產(chǎn)芯片，且容忍度大幅提升。

倪文海的觀點(diǎn)是，眼前的貿(mào)易戰(zhàn)對國產(chǎn)芯片是個轉(zhuǎn)折機(jī)會。事實(shí)上，國內(nèi)有一些公司的產(chǎn)品做的不錯，但很多手機(jī)廠商都用慣了外商的芯片，不愿意冒險替換成國產(chǎn)的，但這次貿(mào)易戰(zhàn)讓大家看清一個事實(shí)，國內(nèi)確實(shí)需要自己的芯片生態(tài)圈。

倪文海認(rèn)為，國內(nèi)供應(yīng)商在人力、資源各方面都比較缺乏，很多方面無法與外商比肩，希望手機(jī)廠可以提供一些特殊通道或者特殊的手機(jī)型號等，給國內(nèi)企業(yè)訂單，協(xié)助他們壯大。

賈斌表示，很多國內(nèi)的系統(tǒng)廠商已經(jīng)采用外商的射頻芯片幾十年了，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，希望幫忙國內(nèi)芯片廠商在設(shè)計(jì)、加工的時候，把質(zhì)量逐步提升上來，把器件的質(zhì)量測試好。

錢永學(xué)也表示，大公司可能也要發(fā)揮大公司的責(zé)任，要有意的培訓(xùn)國內(nèi)的供應(yīng)鏈，至少要有幾個機(jī)型比如中端的機(jī)型先給國產(chǎn)的廠家去實(shí)驗(yàn)，且據(jù)了解，韓國就有類似的法律規(guī)定，三星要有一定的比例給中小廠家，對國內(nèi)較小企業(yè)而言，是需要得到大客戶的平臺支持，給予更大的容忍度來試錯的。

相較于國內(nèi)射頻芯片的缺口巨大，在代工生產(chǎn)這一個板塊，就有很多選擇，包括身砷化鎵GaAs 工藝技術(shù)的代工廠有臺廠穩(wěn)懋、宏捷科，以及廈門三安集成；SOI 工藝代工廠有華虹宏力、中芯國際、 GlobalFoundries 、TowerJazz ; CMOS 工藝代工廠有臺積電、中芯國際、聯(lián)電等; SiGe 工藝代工廠有：GlobalFoundries、TowerJazz等。

這次在5G 機(jī)遇和科技戰(zhàn)背景的催化下，讓國內(nèi)芯片廠有崛起的機(jī)會，但仍是單點(diǎn)突破的作戰(zhàn)策略為主，未來要突破外商防線，仍是長途漫漫，但前方商機(jī)巨大，必須一步一個腳印才能獲得一席之地。

突圍之路，恐十分漫長。