全球5G射頻前端發(fā)展趨勢分析

11月20日報道 伴隨全球5G商用進程的全面開啟，射頻前端產(chǎn)業(yè)迎來巨大的發(fā)展機遇，在近日舉行的“2020北京微電子國際研討會暨IC WORLD學術(shù)會議”上，北京昂瑞微電子技術(shù)有限公司市場總監(jiān)張書遷進行了題為《5G賦能，中國射頻前端產(chǎn)業(yè)發(fā)展與對策 》的演講，對全球5G射頻前端發(fā)展趨勢進行了介紹，對中國射頻前端產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀以及對策分享了觀點和看法。

張書遷表示，5G給射頻前端產(chǎn)業(yè)帶來發(fā)展空間，也帶來諸多挑戰(zhàn)，國內(nèi)企業(yè)要積極抓住5G的機遇，避免浮躁心態(tài)，潛心研發(fā)加快迭代，向高端領域挺進。同時希望國內(nèi)大型手機廠商應該加強培養(yǎng)國內(nèi)芯片廠家，共同推動中國射頻前端產(chǎn)業(yè)的做大做強。

射頻前端國產(chǎn)廠商嶄露頭角中高端仍存差距

經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國移動通信產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了2G跟跑、3G突破、4G并跑后，終于在5G時代實現(xiàn)領跑，這是一段艱難的追趕和反超之路。

5G因其高速率、低延時和廣連接的特點，以及其在萬物互聯(lián)時代諸多應用場景發(fā)揮的作用，被視為下一輪科技革命的制高點。

目前，5G在全球商用進程已經(jīng)全面開啟。截至2020年7月底，全球有392家運營商正在以測試、試驗、試點、計劃和實際部署的形式投資，有38個國家/地區(qū)的92個運營商已經(jīng)推出商用5G服務。

去年我國5G發(fā)牌，正式開啟商用進程，截至9月底，基站部署數(shù)量已經(jīng)達到60萬，5G手機銷售已超1億部，這是此前在任何一個通訊代際開啟的初年，都未曾達到的成績，充分體現(xiàn)出5G在我國的發(fā)展熱度。預計到2021年，5G手機銷售1.7億部，4G手機銷售超15億部。

射頻前端作為所有通信設備核心，包括射頻功放、濾波器（雙工器）、射頻開關、射頻低噪放、天線調(diào)諧、包絡跟蹤等，決定了通信質(zhì)量、信號功率、信號帶寬、網(wǎng)絡連接速度等。

張書遷表示，在聯(lián)網(wǎng)設備大規(guī)模增長趨勢下，射頻前端是成長最快、最確定的方向。根據(jù)Yole給出的預測，Sub-6G頻段的5G手機和支持mmWave的5G手機出貨量，到2025年的復合年均增長率均超過60%。

射頻前端屬于巨頭獨占的市場，美日寡頭占據(jù)全球90%以上的市場，并占據(jù)了絕大部分高利潤市場。

目前全球前四大射頻前端廠商都是美系廠商：Skyworks、Qorvo、Qualcomm、Broadcomm。四大廠商均有功放和濾波器產(chǎn)品：其中濾波器均為IDM模式，Skyworks、Qorvo的功放是IDM模式，且四大廠商均有高集成度射頻前端模組設計能力。

張書遷指出，從全球射頻前端生態(tài)鏈企業(yè)看，我國企業(yè)在基帶芯片方面與國際水平相近，在手機終端略有優(yōu)勢，在封裝測試占有一席之地。在射頻器件和模塊方面，中國廠商雖然已嶄露頭角，但在中高端產(chǎn)品上還是存在差距。國內(nèi)大部分公司的產(chǎn)品集中于中低端的分立器件，而5G射頻前端中的高性能濾波器、高集成度射頻前端模組等產(chǎn)品，還需要國外廠商提供。

高集成度成挑戰(zhàn) 毫米波國內(nèi)仍處空白狀態(tài)

據(jù)張書遷介紹，隨著5G時代的到來，智能手機的功能更加豐富，也給射頻前端技術(shù)帶來了更多挑戰(zhàn)。全面屏、指紋識別、模塊化攝像頭的增加，以及5G因功耗較大而需要配備大電池，這樣留給射頻前端的面積更小，加之5G手機需要的射頻前端器件越來越多，因此高集成度是5G射頻前端的必然選擇。

具體而言，Sub-6GHz射頻前端關鍵技術(shù)包含如下幾個方面：

高集成度：5G手機需要往下兼容2G/3G/4G，射頻前端占用面積較大，為了節(jié)省空間，中低頻段5G射頻前端主要以PAMID/L-PAMID（PA+濾波器+Switch+LNA）形式存在。

HPUE功放的功率合成技術(shù)，可以提高線性功率：中低頻段5G射頻前端的工作頻率都在2.5GHz以上，空間信號衰減較大，需要輸出的線性功率相對較大。

超寬帶寬線性化技術(shù)：5G的工作頻段帶寬一般都在100MHz以上，對PA的寬帶線性化要求較高，跟4G射頻前端設計方法有一定差別。

封裝：采用GaAs功放的倒裝方案，提高性能，降低功耗。

而在毫米波射頻前端方面，張書遷表示，由于毫米波頻段信號空間衰減嚴重，為了提高信號強度需要大規(guī)模天線陣列達到波束賦形的目的，多天線之間的相互影響會變得越來越重要 。由于采用多天線陣列，天線的小型化要求也非常高，高集成度帶來非常高的設計復雜度。手機板布線在毫米波頻段會帶來很大衰減，而且由于波長較短，布線帶來的寄生效應會變得很嚴重。為了解決這個問題，毫米波天線需要以模組形式存在。模組中包括毫米波天線陣列、射頻前端芯片、毫米波上下變頻芯片、波束賦形控制芯片等。

目前，國內(nèi)手機芯片廠家只推出低頻段（Sub-6GHz）5G射頻前端及分立的天線方案，毫米波射頻前端及天線模塊由于有超高的集成度需求，不但要集成天線和射頻前端模塊，還需要集成毫米波收發(fā)器及電源控制芯片，設計異常復雜，因而還處于空白狀態(tài)。

張書遷表示，毫米波對于集成度的要求更高，毫米波射頻前端需要系統(tǒng)級的設計技術(shù)，需要復合型的設計團隊才能完成。毫米波相關材料要選用低損耗的介質(zhì)材料，例如LTCC、新型復合毫米波材料等，以及由此帶來的成本控制尤為關鍵。

避免浮躁潛心研發(fā) 做大做強國內(nèi)射頻產(chǎn)業(yè)

目前中國射頻前端芯片領域聚集了不少玩家。如在PA等有源器件部分：包括昂瑞微、唯捷創(chuàng)芯、卓勝微、慧智微、飛驤、銳石創(chuàng)新等共20余家。在濾波器等無源器件等領域，有無錫好達、徳清華瑩、蘇州漢天下、信維、麥捷、開元等10余家廠商。

整體而言，國內(nèi)射頻前端廠家在2G/3G市場占有率很高，基本上達到95%占有率。這塊領域?qū)儆趪鈴S商基本放棄的市場，利潤率低，國內(nèi)廠商競爭非常激烈。

4G射頻前端方面，國內(nèi)廠家30%占有率（出貨量），產(chǎn)品以中低端為主，銷售額占比僅有10%。國外廠商主要銷售中高端產(chǎn)品如集成濾波器，雙工器的PAMiD和DivFEM等高集成度產(chǎn)品。

在張書遷看來，中國射頻前端的現(xiàn)狀有如下幾個方面：

一是中低端領域同質(zhì)化競爭嚴重，急需突破PAMiD和DivFEM的技術(shù)；二是國產(chǎn)芯片毛利率低，4G毛利率最低；三是國內(nèi)濾波器尤其是高品質(zhì)濾波器是短板；四是國外以IDM為主，而國內(nèi)以Fabless為主，缺乏工藝和設計的聯(lián)動，以及成本優(yōu)勢；五是中國5G射頻前端剛剛起步，落后國外廠商；六是ET（包絡跟蹤）還很欠缺；七是毫米波僅限于高校和研究所的前期預研；八是新型III-V族工藝落后。

對此，張書遷提出五點建議：

一是國內(nèi)大型手機廠商應該加強培養(yǎng)國內(nèi)廠家，尤其是在5G方面；二是企業(yè)要避免浮躁心態(tài)，潛心研發(fā)，不斷突破濾波器、包絡跟蹤、毫米波等關鍵技術(shù)；三是確保創(chuàng)新企業(yè)有足夠的利潤來支持新產(chǎn)品、新技術(shù)研發(fā)；四是加大集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)力度，與高校和研究所合作；五是抓住5G這一波市場行情，加速迭代發(fā)展。

成立于2012年的昂瑞微，是國內(nèi)領先的射頻前端芯片和射頻SoC芯片的設計廠商，目前累計芯片銷售量超過40億顆。據(jù)張書遷介紹，目前昂瑞微員工已超過200人，其中研發(fā)人員近150人，80%以上具有碩士及以上學歷，綜合研發(fā)實力在國內(nèi)居于前列。憑借在射頻領域的深厚技術(shù)積累和顯著優(yōu)勢，以及未來市場的廣闊前景，昂瑞微目前已獲得多家產(chǎn)業(yè)投資基金的戰(zhàn)略入資。

據(jù)集微網(wǎng)了解，雖然今年部分時間受到疫情影響，但昂瑞微今年的營收仍有較為樂觀的預期，加之每年年底的旺季推動，今年預期仍將保持兩位數(shù)的增長，而明年隨著頭部企業(yè)的需求拉動，出貨以及營收將實現(xiàn)進一步的增長。
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