射頻芯片，被國產(chǎn)玩爛了？

要說最近半導(dǎo)體哪個(gè)細(xì)分領(lǐng)域最熱鬧，當(dāng)屬射頻領(lǐng)域，包括飛驤科技、慧智微、康希通信等公司正在排隊(duì)IPO。

然而，提到射頻芯片，許多人的第一反應(yīng)是“過氣”，無論是當(dāng)初射頻相關(guān)企業(yè)上市連連破發(fā)，還是一級(jí)市場降溫，投資機(jī)構(gòu)不再偏愛射頻技術(shù)，還是Skyworks、Qorvo、Broadcom等射頻巨頭向外拓展其它市場[1]，種種跡象都透出悲觀氣息。

雖然國產(chǎn)在射頻領(lǐng)域看似強(qiáng)大，實(shí)則仍有許多空白。6G、Wi-Fi 7正徐徐走來，市場理應(yīng)繼續(xù)保持理性，但也要向未來布局。

本文是“果殼硬科技”策劃的“國產(chǎn)替代”系列第二十二篇文章，關(guān)注射頻芯片國產(chǎn)替代。在本文中，你將了解到：哪些芯片與射頻相關(guān)，射頻芯片國產(chǎn)整體發(fā)展情況，國產(chǎn)射頻芯片的出路。

讓手機(jī)成為手機(jī)

射頻（Radio Frenquency）一詞由英文直譯而來，起初最早應(yīng)用于無線廣播（FM/AM）中，而現(xiàn)在射頻相關(guān)模塊仍然搭載在一切需要無線及通訊的設(shè)備中，負(fù)責(zé)2G/3G/4G/5G、Wi-Fi、藍(lán)牙、GPS、UWB、LoRa、NB-IoT等通信協(xié)議的接收、轉(zhuǎn)換與呈現(xiàn)。沒有射頻模塊，手機(jī)就不能再稱之為手機(jī)。

射頻芯片是射頻模塊的核心，指的是能接收或發(fā)射射頻信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行處理的集成電路，處理指的是將基帶信號(hào)進(jìn)行上變頻和濾波的射頻信號(hào)發(fā)射出去，或把接收到的射頻信號(hào)通過下變頻和濾波得到基帶信號(hào)。

射頻芯片對(duì)工藝制程要求并不高，可不受摩爾定律影響[2]，但不代表它很簡單。與CPU、GPU或是電源管理芯片不同，射頻芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜，且一般以工作頻段和增益為主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，因此市場整體較為穩(wěn)定，更新較慢，不像前者那般時(shí)常有新品發(fā)布。[3]

主流射頻廠商主要采用自主生產(chǎn)的方式運(yùn)營，即IDM（Integrated Design and Manufacture，垂直整合制造），F(xiàn)abless（無制造半導(dǎo)體）模式的公司難以與IDM公司形成優(yōu)勢(shì)，此外，射頻芯片門檻非常高，并不是說做就能做。

一方面，移動(dòng)終端設(shè)備功能快速增加，5G、Wi-Fi 6技術(shù)成為主流，射頻芯片數(shù)量急劇增加，然而留給射頻芯片的空間卻沒有同步增加，高度集成化將進(jìn)一步增大其設(shè)計(jì)難度，加之不同類型芯片結(jié)合方式、干擾和共存等問題，設(shè)計(jì)難度指數(shù)化提升。舉個(gè)例子來說，4G 時(shí)代，僅頭部手機(jī)廠商旗艦機(jī)會(huì)采用高度集成的PAMiD射頻前端方案，而5G時(shí)代，L-PAMiD和L-PAMiF等已成為中高端手機(jī)標(biāo)配，提供不了相關(guān)技術(shù)的射頻芯片公司只會(huì)被淘汰。[4]

另一方面，從商用角度來看，設(shè)計(jì)一款射頻芯片不僅需要大量理論知識(shí)，也非?？简?yàn)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，不依賴制程的集成電路大多依靠更換材料提升性能，GaAs（砷化鎵）、SiGe（硅鍺）、GaN（氮化鎵），每一代材料，都擁有其工藝、器件和電路，加上很多射頻芯片的指標(biāo)要求都是在挑戰(zhàn)工藝極限，這就要器件結(jié)構(gòu)擁有諸多創(chuàng)新。[5]

四部分各有各的市場

射頻芯片是一個(gè)非常泛的詞，雖然很多情況下，大家口中的射頻芯片多指代射頻前端芯片，但實(shí)際上嵌入在手機(jī)中的射頻芯片不止一種，每一種都具有廣闊的市場前景。

普遍來說，手機(jī)無線通信模塊分為射頻前端、基帶、收發(fā)器、天線四大部分，每個(gè)部分又是由大量分立的芯片組成，市場非常復(fù)雜。

智能手機(jī)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖[6]

射頻前端——國產(chǎn)的最愛

射頻前端RFFE（RF Front End）是天線與射頻收發(fā)芯片的必經(jīng)之路，它負(fù)責(zé)無線電磁波信號(hào)的發(fā)送和接收，是移動(dòng)終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接、Wi-Fi、藍(lán)牙、GPS等無線通信功能所必需的核心模塊。

射頻前端芯片通常集成多種不同器件，不同終端中所集成的器件的種類和數(shù)量也不同。大多情況下，射頻前端芯片包含功率放大器（PA）、濾波器（Filter）、雙工器或多工器（Duplexer或Multiplexer）、低噪聲放大器（LNA）、開關(guān)（Switch）、天線調(diào)諧模塊（ASM）等器件，而在部分終端的射頻前端架構(gòu)中，還會(huì)在天線開關(guān)后增設(shè)雙通器（Diplexer）、連接器 （Coupler）。[7]

不同器件并非各做各的任務(wù)，而是彼此協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)：射頻功率放大器（PA）用于放大發(fā)射通道的射頻信號(hào)；射頻低噪聲放大器（LNA）用于放大接收通路的射頻信號(hào)；雙工器用于隔離發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)；濾波器用于保留特定頻段的信號(hào)，濾除特定頻段外的信號(hào)；射頻開關(guān)用于實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)收發(fā)轉(zhuǎn)換，并將不同頻段射頻信號(hào)集中在同一通路。[6]

此外，不同器件也影響著整機(jī)的通信質(zhì)量：如整個(gè)前端的鏈路插損影響著射頻信號(hào)功率和靈敏度，PA放大性能會(huì)影響發(fā)射信號(hào)的功率，LNA放大性能會(huì)影響接收信號(hào)的靈敏度，濾波器會(huì)影響射頻信號(hào)的帶外雜散指標(biāo)等。[8]

終端部分射頻前端器件介紹[7]

從2G到5G，射頻前端設(shè)計(jì)已大有不同：

一方面，移動(dòng)終端設(shè)備內(nèi)芯片數(shù)量急劇增加，整體價(jià)值不斷攀升，比如說，高端4G手機(jī)中射頻前端的價(jià)值達(dá)到2G制式手機(jī)的17倍，而在5G時(shí)代射頻前端價(jià)值則達(dá)到4G制式下的兩倍以上；[9]

另一方面，移動(dòng)終端設(shè)備留給射頻前端芯片的空間并沒有增加，以往，射頻前端模塊電路設(shè)計(jì)著重于功率放大器（PA）設(shè)計(jì)，追求低電壓操作、高功率輸出、高功率，以符合使用低電壓電池，藉以縮小體積，同時(shí)達(dá)到省電的目的[10]，但在功能愈加豐富的現(xiàn)今，廠商只能不能提升射頻前端的集成度，來滿足現(xiàn)有設(shè)計(jì)需求，這必然會(huì)增加中高端市場準(zhǔn)入門檻。

2G~5G射頻前端構(gòu)成數(shù)量變化及價(jià)值量[11]

在過去多年的發(fā)展中，射頻前端不同器件工藝和材料經(jīng)歷多次迭代，目前2GHz以下頻段，射頻前端模塊以金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）、雙極結(jié)型 （BJT） 、硅鍺 （SiGe）或Bipolar CMOS等硅集成電路制程設(shè)計(jì)為主，而5GHz以上頻段，砷化鎵場效應(yīng)晶體管在電性功能表現(xiàn)優(yōu)強(qiáng)勢(shì)?？v觀整個(gè)市場，現(xiàn)在射頻前端各器件趨勢(shì)如下——

濾波器：可分為射頻濾波器與基站濾波器，SAW（聲表面波）、BAW（體聲波）是目前主流技術(shù)，相比SAW，BAW的的頻段更高、損耗更小、頻率范圍更廣[12]。目前，SAW偏向中低頻率數(shù)據(jù)處理，以日系廠商為主，市場應(yīng)用空間更大，BAW偏向高頻率數(shù)據(jù)處理，以美系廠商為主，應(yīng)用空間更窄，但價(jià)值量高[2]。從產(chǎn)業(yè)鏈端來看，上游關(guān)鍵原料包括壓電晶片（SAW常用鉭酸鋰、鈮酸鋰等，F(xiàn)BAR常用氮化鋁等）和陶瓷基板，主要集中在日本；中游器件制造集中在日本和美國；下游需求端包括手機(jī)、車載終端、VR設(shè)備等。4G時(shí)代，一款手機(jī)僅需30多個(gè)濾波器，而5G時(shí)期通常要使用上百個(gè)濾波器，此外單價(jià)也從7.5美金提升至8~12美元，市場空間正逐步攀升[13]。市場方面，濾波器將從2022年的121億美元提升至2030年的346.1億美元，年復(fù)合增長率16.2%；[14]

放大器：分為射頻低噪聲放大器和射頻功率放大器兩類，主要采用PHEMT和HBT兩類晶體管實(shí)現(xiàn)，X波段及以上頻段主要采用頻率高、噪聲低、輸出功率大的PHEMT工藝，HBT工藝則在高速、大動(dòng)態(tài)范圍、低諧波失真、低相位噪聲等應(yīng)用占據(jù)獨(dú)特地位[15]，只有滿足一定技術(shù)指標(biāo)的放大器才具備實(shí)用性，包括功率輸出、系統(tǒng)效率、頻率范圍和失真等，國內(nèi)玩家包括慧智微、紫光展銳、飛驤科技、昂瑞微等。市場方面，PA將從2022年的50.3億美元增長至2032年的210.4億美元，年復(fù)合增長率15%[16]，LNA將從2020年的20.5億美元增長至2027年的32.9億美元，年復(fù)合增長率6.97%；[17]

射頻開關(guān)：主要包括傳導(dǎo)開關(guān)和天線開關(guān)兩類，主要采用RF-SOI工藝，廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)等移動(dòng)智能終端[11]。市場方面，射頻開關(guān)將從2020年的40.2億美元增長至2027年的85.6億美元，年復(fù)合增長率11.4%；[18]

雙工器：又稱天線共用器，由兩組不同頻率的帶阻濾波器組成，避免本機(jī)發(fā)射信號(hào)傳輸?shù)浇邮諜C(jī)，技術(shù)指標(biāo)主要包括工作頻率范圍、隔離度、插入損耗、穩(wěn)定度、電壓駐波比（VSWR），市場方面，雙工器將從2022年的78.5億美元增長至2023年的216.2億美元，年復(fù)合增長率，10.7%。[19]

不同射頻前端器件的材料、特殊制造工藝都在不斷發(fā)展[20]

射頻前端全球市場增長穩(wěn)定，且集中度極高。Yole數(shù)據(jù)顯示，美國的思佳訊（Skyworks）、博通（Broadcom）、威訊聯(lián)合半導(dǎo)體（Qorvo）、高通（Qualcomm）和日本的村田（Murata）五家廠商的產(chǎn)品在2021年和2022年占據(jù)了超過80%的市場份額，國內(nèi)廠商銳迪科、國民飛驤、唯捷創(chuàng)芯、韋爾股份等則只能分食僅剩的20%市場份額。

此外，根據(jù)Yole最新研判，射頻前端市場將從2022年的192億美元提升至2028年的269億美元，年復(fù)合增長率達(dá)5.8%。[21]

2021年~2027年射頻前端市場預(yù)測[21]

2021年~2027年射頻前端主要廠商市場數(shù)據(jù)[21]

專利角度來看，中國高度重視射頻前端技術(shù)研究。據(jù)智慧芽數(shù)據(jù)，以射頻前端作為關(guān)鍵詞搜索，在170個(gè)國家/地區(qū)中搜索出共計(jì)22223條專利，總價(jià)值為1,184,138,000美元。其中，中國包攬了大部分，占全球射頻前端專利綜述的85.21%，其次則是美國，占比為10.48%。

從2004年~2023年的專利申請(qǐng)趨勢(shì)來看，2020年以前全球射頻前端專利申請(qǐng)量和授權(quán)量逐年上升，此后逐步放緩至2018年水平，授權(quán)占比則自2015年開始迅速下滑。

對(duì)比同期的無線發(fā)展情況，2004年~2020年正值無線技術(shù)高速迭代期，蜂窩移動(dòng)技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)快速迭代，尤其是5G和Wi-Fi 6時(shí)期，相關(guān)技術(shù)層出不窮地浮現(xiàn)。而到現(xiàn)在，市場整體成熟度逐漸提高，疊加射頻前端相關(guān)應(yīng)用需求放緩，市場也恢復(fù)冷靜。

射頻前端專利發(fā)展趨勢(shì)圖，圖源丨智慧芽

從射頻前端申請(qǐng)人排名來看，華為申請(qǐng)數(shù)量遙遙領(lǐng)先，共擁有866個(gè)射頻前端專利，其次則為OPPO、諾思（天津）、vivo、華南理工大學(xué)、中興、高通、電子科技大學(xué)、蘋果公司等。此外，榮耀、谷歌、英特爾在射頻前端領(lǐng)域也活躍在射頻前端領(lǐng)域，分別擁有103、93、91個(gè)專利。

射頻前端申請(qǐng)人排名分析，圖源丨智慧芽

另以射頻前端和芯片同時(shí)作為關(guān)鍵詞在智慧芽搜索，在170個(gè)國家/地區(qū)中擁有共計(jì)932條專利，專利總價(jià)值達(dá)到24,935,900美元。其中，專利儲(chǔ)備最為豐厚仍是中國，占據(jù)全球射頻前端芯片專利的78.32%，其余依次為美國7.85%、歐洲2.13%、韓國1.86%、德國1.20%、日本1.06%。

從五局流向圖來看，中國龐大數(shù)量的射頻前端芯片專利的布局主要集中在國內(nèi)，同時(shí)中國和美國包攬了大部分專利。

射頻前端芯片技術(shù)來源國/地區(qū)趨勢(shì)分析，圖源丨智慧芽

縱覽射頻前端芯片領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)人情況，高通的專利儲(chǔ)備大幅領(lǐng)先其它公司，共計(jì)40個(gè)專利，此外，中興、唯捷創(chuàng)芯、銳石創(chuàng)芯、信維通信、展訊通信、華為等國內(nèi)公司在射頻前端芯片的專利情況也值得關(guān)注。

射頻前端芯片申請(qǐng)人排名分析，圖源丨智慧芽

基帶芯片——幾乎被壟斷

基帶（Baseband）的全名是基本頻帶，原指未經(jīng)調(diào)制的原始電信號(hào)所固有的頻率寬帶，即處在中心點(diǎn)的0Hz信號(hào)，而現(xiàn)在它通常指手機(jī)中的通信模塊，包括基帶芯片、基帶信號(hào)調(diào)制解調(diào)器及其它輔助元器件。

基帶芯片是基帶中核心部分，是無線通信的大管家，負(fù)責(zé)信號(hào)生成、調(diào)制、編碼以及頻移等工作。

通常來說，基帶芯片獨(dú)立于其它芯片，存在大量手機(jī)已有的重復(fù)器件，包括CPU處理器、信道編碼器、數(shù)字信號(hào)處理器、調(diào)制解調(diào)器和接口模塊五個(gè)部分[22]。獨(dú)立的系統(tǒng)有助于提高運(yùn)行效率，防止受到應(yīng)用程序錯(cuò)誤或操作系統(tǒng)更改影響。[23]

基帶芯片長期被壟斷，從現(xiàn)有市場來看，高通是基帶芯片領(lǐng)域的絕對(duì)統(tǒng)治者，Strategy Analytics報(bào)告中，2022Q3高通的手機(jī)基帶芯片收入占全球總收入的62%，其次是聯(lián)發(fā)科（26%）和三星（6%）[24]。其難點(diǎn)在于：

首先，無線通信技術(shù)多次迭代，終端普遍要求終端具備多模多頻能力，無需任何改動(dòng)就可漫游全球多個(gè)地區(qū)，這就需要基帶芯片擁有向下兼容的能力，比如說覆蓋2G/3G/4G/5G和Wi-Fi 6標(biāo)準(zhǔn)等；[25]

其次，基帶芯片架構(gòu)極為復(fù)雜，研發(fā)需要雄厚的技術(shù)儲(chǔ)備及持續(xù)資金支持，硬件架構(gòu)上，基帶芯片多采用MCU（Arm）+DSP+ASIC的架構(gòu)，涉及編解碼、信道估計(jì)、信道均衡、同步與測量算法等[26]；軟件決定了基帶芯片性能上限，涉及軟件包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）、 驅(qū)動(dòng)程序（Drivers）和協(xié)議棧（Protocol Stack）；[27]

最后，技術(shù)能力和經(jīng)驗(yàn)都極為豐富的巨頭壟斷了市場，后進(jìn)者僅一次決策失誤或延期上市就可能會(huì)被競爭對(duì)手搶占市場，不斷陷入被動(dòng)局面，因此很多國外的傳統(tǒng)供應(yīng)商都已放棄基帶芯片研發(fā)，比如說實(shí)力強(qiáng)勁的英特爾都不得不放棄基帶芯片這塊蛋糕。

專利角度來看，為保持市場統(tǒng)治力，世界都在加大力度投入研發(fā)基帶，尤其是在5G逐漸商用之后。智慧芽數(shù)據(jù)顯示，以基帶為關(guān)鍵詞搜索，在170個(gè)國家/地區(qū)中共計(jì)344255條專利，專利總價(jià)值40,304,149,700美元。其中，中國基帶專利數(shù)占全球的73.13%，其次則依次為美國14.58%、日本5.01%、歐洲1.73%、韓國1.57%。

基帶專利發(fā)展趨勢(shì)圖，圖源丨智慧芽

華為在基帶領(lǐng)域最為活躍，僅華為技術(shù)有限公司申請(qǐng)專利總數(shù)就高達(dá)32200條，其次是高通，申請(qǐng)專利書為9312條，中興、OPPO、vivo、榮耀、三星、蘋果、索尼、愛立信、諾基亞、英特爾等耳熟能詳?shù)墓疽矘O為關(guān)注基帶技術(shù)。

基帶申請(qǐng)人排名分析，圖源丨智慧芽

另以基帶和芯片同時(shí)作為關(guān)鍵詞搜索，在170個(gè)國家/地區(qū)中共計(jì)5192條專利，總價(jià)值161,273,000美元，其中，中國基帶芯片專利包攬了全球相關(guān)專利總數(shù)的73.12%，而美國、韓國、日本、德國則分別為12.08%、5.85%、4.47%、1.60%。

從五局流向圖來看，雖然中國的基帶專利數(shù)量極為龐大，但布局主要集中在國內(nèi)，海外布局不足。而美國、歐洲、日本、韓國雖然數(shù)量較少，但布局較為均衡，此外，美國布局到中國的基帶芯片專利數(shù)量較多，比較注重中國相關(guān)市場。

基帶芯片技術(shù)來源國/地區(qū)趨勢(shì)分析，圖源丨智慧芽

華為仍然是圍繞基帶芯片布局最廣的公司，相關(guān)專利數(shù)達(dá)到192條，而壟斷基帶芯片半邊天的高通、聯(lián)發(fā)科、三星也具備豐富專利儲(chǔ)備。此外，值得關(guān)注的國際企業(yè)包括安華高（Avago）、樂金電子（LG）、英飛凌（Infineon），國內(nèi)企業(yè)包括中興、TCL、展訊、華勤電子、OPPO、康佳等。

基帶芯片申請(qǐng)人排名分析，圖源丨智慧芽

射頻收發(fā)——被忽視的領(lǐng)域

正如其名，射頻收發(fā)就相當(dāng)于是放在手機(jī)里的信箱，幫忙收件或發(fā)件，它決定了最終整個(gè)射頻單元的成本和性能。根據(jù)收發(fā)過程中頻譜變換過程，射頻收發(fā)芯片主要分為超外差結(jié)構(gòu)（或稱中頻接收）、零中頻架構(gòu)和直接射頻采樣三種結(jié)構(gòu)，不同結(jié)構(gòu)在集成度、性能、成本、功耗上各有優(yōu)劣[28]。其中，超外差結(jié)構(gòu)是最經(jīng)典的結(jié)構(gòu)。

射頻收發(fā)芯片也是國產(chǎn)極難突破的領(lǐng)域，國產(chǎn)化自給率幾乎為零，而它的未來市場規(guī)模超過300億美元，Verified Market Research數(shù)據(jù)顯示，射頻收發(fā)芯片將從2021年的122億美元增長至2030年的365.7億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到11.6%[29]。隨著車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，收發(fā)芯片市場只會(huì)不斷擴(kuò)張。[30]

一顆射頻收發(fā)芯片由大量高品質(zhì)因數(shù)分立元件構(gòu)成，包括低噪聲放大器、混頻器、射頻、中頻和鏡像頻率抑制濾波器、壓控振蕩器等，且成品集成化程度越來越高，加之多?；咽怯残砸螅虼薈MOS集成工藝極為復(fù)雜和困難[31]。更為困難的是，形成的芯片產(chǎn)品必須能夠協(xié)調(diào)其它部分模塊，形成一套有機(jī)的整體系統(tǒng)高效運(yùn)作。[32]

收發(fā)芯片領(lǐng)域廠家分為兩類，一類是依托基頻平臺(tái)，將收發(fā)器作為平臺(tái)的一部分，如德州儀器（TI）、高通（Qualcomm）、恩智浦（NXP）、聯(lián)發(fā)科（MediaTek），另一類則是專業(yè)射頻廠商，不依賴基頻平臺(tái)拓展收發(fā)芯片市場，如英飛凌（Infineon）、意法半導(dǎo)體（ST）、RFMD、Skyworks。[10]

從專利角度來看，中國在收發(fā)芯片領(lǐng)域的投入力度也非常大。智慧芽數(shù)據(jù)顯示，以射頻收發(fā)作為關(guān)鍵詞搜索，在170個(gè)國家/地區(qū)中共計(jì)42947條專利，總價(jià)值達(dá)6,278,372,500美元，其中中國射頻收發(fā)專利數(shù)占全球的69.19%，其次為美國（26.22%）和歐洲（1.25%）。

從專利趨勢(shì)來看，2018年前，射頻收發(fā)領(lǐng)域熱度持續(xù)攀高，2018年后，申請(qǐng)數(shù)量逐年減少，授權(quán)占比也持續(xù)降低。

射頻收發(fā)專利發(fā)展趨勢(shì)圖，圖源丨智慧芽

蘋果、高通、OPPO、華為、中興、vivo、聯(lián)發(fā)科等公司均較為關(guān)注射頻收發(fā)技術(shù)，儲(chǔ)備大量相關(guān)技術(shù)專利，其中尤其以O(shè)PPO最為熱衷申請(qǐng)射頻收發(fā)專利，相關(guān)專利數(shù)接近4000條。

射頻收發(fā)申請(qǐng)人排名分析，圖源丨智慧芽

以射頻收發(fā)和芯片同時(shí)作為關(guān)鍵詞搜索時(shí)，在170個(gè)國家/地區(qū)中搜索出共計(jì)1247條專利，總價(jià)值37,196,100美元。其中，前四為中國、美國、法國、韓國，分別占全球射頻收發(fā)芯片專利總數(shù)的83.87%、10.03%、1.87%、1.57%。

五局流向圖顯示，中國和美國壟斷大部分射頻收發(fā)芯片專利，特別是中國在國內(nèi)擁有龐大的射頻收發(fā)芯片布局，但輸出專利較少。

射頻收發(fā)芯片技術(shù)來源國/地區(qū)趨勢(shì)分析，圖源丨智慧芽

射頻收發(fā)芯片專利領(lǐng)域，不僅包含中興、OPPO、華為、展訊、vivo等國內(nèi)公司，還擁有西安電子科技、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）等高等院校。

射頻收發(fā)芯片申請(qǐng)人排名分析，圖源丨智慧芽

天線——也屬半導(dǎo)體行業(yè)

看名字，天線好像和芯片沒什么關(guān)系，但其實(shí)它也是典型的半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用。

從大哥大，到老掉牙的直板手機(jī)，我們都見過大大的外置天線，直到現(xiàn)在，天線依舊是手機(jī)接收發(fā)射信號(hào)所必不可少的器件，它的好壞甚至決定了手機(jī)的市場生存空間。

根據(jù)結(jié)構(gòu)，手機(jī)天線分為PIFA型、縫隙型、單極型、可重構(gòu)型、含有集總參數(shù)等類型[33]，最終，理想的天線一定具備多頻段、寬頻帶、低成本、低輻射、高性能等特性。

天線設(shè)計(jì)是行業(yè)一大難點(diǎn)，現(xiàn)如今，5G下的天線包含多頻帶載波聚合、4x4 MIMO與Wi-Fi MIMO等多個(gè)技術(shù)，為天線調(diào)諧、放大器線性、功耗和干擾上帶來巨大挑戰(zhàn)。此外，整機(jī)中天線數(shù)量正伴隨功能復(fù)雜化而不斷增加，但已經(jīng)沒有產(chǎn)品把天線外置，內(nèi)部留給天線的空間也非常狹窄。

面對(duì)上述難點(diǎn)，行業(yè)一種解決辦法是將GPS、Wi-Fi、中頻、高頻、超高頻等通道共同使用一個(gè)天線，另一種方法是使用天線調(diào)諧，把每根天線都調(diào)諧到工作頻段，但無論采用哪種設(shè)計(jì)或方法，都會(huì)增大整體設(shè)計(jì)難度，同時(shí)涉及復(fù)雜的材料創(chuàng)新問題。[34]

從市場空間來看，天線將從2021年的198.1億美元成長至2030年的455.8億美元，年復(fù)合增長率9.7%[35]。不過，需要注意的是，高端的終端天線仍是美系廠商安費(fèi)諾（Amphenol）和日系廠商村田（Murata）領(lǐng)先，國產(chǎn)依舊需要突破。

專利角度來看，天線研發(fā)與消費(fèi)電子市場周期相關(guān)聯(lián)。據(jù)智慧芽數(shù)據(jù)，以天線作為關(guān)鍵詞搜索，在170個(gè)國家/地區(qū)共計(jì)1,223,641條專利，總價(jià)值145,613,919,800 (美元)。

從專利趨勢(shì)來看，2017年~2020年，行業(yè)對(duì)天線的研究保持高熱情態(tài)度，而2021年~2022年則衰退回2014年的水平，這兩年正值消費(fèi)電子需求不振，手機(jī)等移動(dòng)終端市場下行。

天線專利發(fā)展趨勢(shì)圖，圖源丨智慧芽

從各國占比情況來看，中國天線專利數(shù)占全球的66.47%，而美國、日本、韓國則分別為16.17%、7.69%、2%。

五局流向圖顯示，天線領(lǐng)域中國海外布局嚴(yán)重不足，對(duì)比美國、歐洲、日本、韓國則有大量專利向中國輸出，以此可以看出中國天線市場對(duì)于全世界的重要性。

天線技術(shù)來源國/地區(qū)趨勢(shì)分析，圖源丨智慧芽

天線領(lǐng)域，華為和高通的專利數(shù)均達(dá)到第三位的兩倍以上，而OPPO、vivo、三星、中興則緊隨兩家其后，擁有大量專利布局。

天線申請(qǐng)人排名分析，圖源丨智慧芽

內(nèi)卷的市場，國產(chǎn)該怎么走

射頻芯片的戰(zhàn)場一直是冷酷無情的，曾經(jīng)的玩家們飛思卡爾（Freescale）、德州儀器（TI）、邁威爾（Marvell）、英偉達(dá)（NVIDIA）、STE等先后退出市場[36]，現(xiàn)有公司不斷整合并購，誕生出一個(gè)又一個(gè)可望而不可即的巨無霸。

比如說，Qorvo公司就是2015年由射頻微器件公司（RF Micro Devices）與超群半導(dǎo)體有限公司（Tri Quint Semiconductor）兩家公司合并而來，成立后又進(jìn)行了多次并購，產(chǎn)品線擴(kuò)展至物聯(lián)網(wǎng)、5G等領(lǐng)域。

雖然從上面各種射頻芯片專利來看，國產(chǎn)好像達(dá)到了巔峰，但事實(shí)上，20多年歷史中，射頻芯片技術(shù)變革并不多，國際上每家公司的幾千項(xiàng)專利對(duì)國內(nèi)構(gòu)成了全方位的封鎖。[37]

更為困難的是，射頻芯片領(lǐng)域馬太效應(yīng)凸顯，國際先進(jìn)廠商擁有超過20年的經(jīng)驗(yàn)積累，在面對(duì)新產(chǎn)品、新應(yīng)用、新需求時(shí)候，這些廠商可以做得又快又好，加之同類設(shè)計(jì)成本國內(nèi)與國際差別超過20%，在同樣價(jià)格下，國際廠商毛利率明顯更具優(yōu)勢(shì)。[37]

行業(yè)人士則也感慨，射頻芯片領(lǐng)域美國公司在吃肉，中國臺(tái)灣公司在喝湯，中國大陸公司連骨頭都沒啃到。[36]

從國內(nèi)射頻芯片發(fā)展歷史來看，是善變的資本市場，從不被看好，到人人追捧，再到退潮，射頻芯片領(lǐng)域只用了將近20年。

2G時(shí)代，銳迪科的成立標(biāo)志著國產(chǎn)開始向射頻前端領(lǐng)域突圍。但2010年3G成為市場主流，資本市場仍然不看好射頻芯片市場，賽道上只有無錫中普微電子、唯捷創(chuàng)芯寥寥的新晉玩家。

直到4G的出現(xiàn)，射頻芯片成了資本眼里的香餑餑，爭著搶著進(jìn)入。沒過多久，射頻芯片市場就擠滿了玩家，慧智微、卓勝微、飛驤科技、漢天下（現(xiàn)為昂瑞微）相繼成立，市場膨脹之外，是逐漸內(nèi)卷的市場。這些廠商從相對(duì)成熟的分立射頻芯片著手，不斷積累經(jīng)驗(yàn)。

5G窗口期，國產(chǎn)逐步實(shí)現(xiàn)中低端機(jī)型射頻前端國產(chǎn)替代，積累模組能力，走向全品類供應(yīng)[38]，卓勝微、唯捷創(chuàng)芯、銳石創(chuàng)芯、飛驤科技、慧智微電子等公司也相繼推出射頻前端模組產(chǎn)品并大規(guī)模量產(chǎn)。[39]

需指出的是，雖然本土廠商已不斷在射頻開關(guān)、低噪聲放大器等細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，但依然缺乏中高端產(chǎn)品，高度依賴進(jìn)口。[40]

國產(chǎn)射頻芯片關(guān)鍵事件，制表丨果殼硬科技

參考資料丨半導(dǎo)體行業(yè)觀察[41][42]，集微網(wǎng)[43]《軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品》[44]

當(dāng)國產(chǎn)射頻芯片賽道擠滿玩家之后，內(nèi)卷開始，曾經(jīng)的香餑餑開始出現(xiàn)異樣。

2020年，射頻前端芯片毛利率一度低至20%，行情不斷創(chuàng)新低，彼時(shí)大多初創(chuàng)企業(yè)懷揣著理想，對(duì)標(biāo)Skyworks、Qorvo、Qualcomm一眾高端芯片企業(yè)，但在一兩年后產(chǎn)品甚至不能與國內(nèi)一線品牌對(duì)標(biāo)，甚至只研發(fā)了2G、3G這樣的成熟芯片，殺價(jià)賣貨成為創(chuàng)業(yè)公司最后的救命稻草。事實(shí)上，毛利夸張到如此地步，創(chuàng)業(yè)公司完全沒有必要再去做成熟的低端產(chǎn)品國產(chǎn)替代，應(yīng)該關(guān)注基帶芯片、高端射頻芯片這樣難啃的硬骨頭。[45][46]

這樣的態(tài)勢(shì)在兩年后并沒有得到改變，2022年有新聞稱PA芯片毛利率已低至個(gè)位數(shù)，虧本出貨已成常態(tài)，頭部廠商也希望通過這樣的效應(yīng)加速行業(yè)洗牌。本就身處槍林彈雨，但市場更為殘酷，消費(fèi)電子市場持續(xù)走低，砍單潮降臨，去庫存讓內(nèi)卷的市場更卷了，降價(jià)是這些企業(yè)唯一能夠做的事。[47]

消極的市場情緒下，射頻芯片企業(yè)上市碰壁也成為意料之中。2022年1月14日，科創(chuàng)板基帶芯片第一股翱捷科技開盤遭遇破發(fā)，競價(jià)低開20.99%；2022年1月27日，臻鐳科技上市當(dāng)日跌幅9.18%；2022年4月12日，手握小米、OPPO等大客戶的唯捷創(chuàng)芯上市首日也下跌36.04%。

這種市場頹勢(shì)至今仍難扭轉(zhuǎn)，深陷泥潭的國產(chǎn)射頻芯片企業(yè)等不來市場復(fù)蘇，等待他們的只有洗牌。行業(yè)人士也稱，傳統(tǒng)行業(yè)的投資思維并不能簡單代入到芯片行業(yè)，如果還按照之前的思維去投資，行業(yè)還是會(huì)深陷泥潭不能自拔。[48]

經(jīng)過不完全統(tǒng)計(jì)，2021年至今，射頻領(lǐng)域相關(guān)融資事件明顯放緩。

射頻領(lǐng)域近兩年融資事件不完全統(tǒng)計(jì)，制表丨果殼硬科技

參考資料丨公司公告

雖然射頻芯片并沒有為國內(nèi)市場帶來福音，但沒有自主的產(chǎn)品，一臺(tái)手機(jī)就會(huì)貴上不少，國際廠商會(huì)依仗壟斷優(yōu)勢(shì)，順勢(shì)為終端供貨漲價(jià)。[49]

那么，國產(chǎn)射頻芯片又該如何發(fā)展，果殼硬科技認(rèn)為：

射頻芯片仍屬于半導(dǎo)體投資領(lǐng)域，具有建設(shè)投資大、回報(bào)周期長、技術(shù)壁壘高的特點(diǎn)，許多投資機(jī)構(gòu)仍然對(duì)它缺乏認(rèn)識(shí)和判斷，導(dǎo)致部分投產(chǎn)項(xiàng)目未達(dá)到預(yù)期，水平?jīng)]有得到應(yīng)有的提升；[44]

射頻芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)大于理論，一些可靠有效的技術(shù)方案可能團(tuán)隊(duì)工程師也很難掌握，很多從事射頻芯片的機(jī)構(gòu)、公司、高校長期處于探索階段，技術(shù)推進(jìn)緩慢，存在重復(fù)性、基礎(chǔ)性研發(fā)嘗試情況，這需要各方達(dá)成共識(shí)，加速推進(jìn)核心問題的攻克；

半導(dǎo)體人才短缺在射頻領(lǐng)域尤甚，同樣結(jié)構(gòu)電路不同工程師做出的芯片版圖最終仿真測試指標(biāo)都會(huì)存在巨大差異，同時(shí)國內(nèi)人才培養(yǎng)模式單一，需要進(jìn)一步加強(qiáng)人才培養(yǎng)，不斷推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研融合；[44]

國產(chǎn)不可能一蹴而就，Skyworks、Qorvo等巨頭一年凈利潤就有四五十億元，而國內(nèi)一線企業(yè)一年凈利只有5億左右，雖然系統(tǒng)商渴望擁有多元的上游供應(yīng)，但國內(nèi)芯片廠商缺乏驗(yàn)證的機(jī)會(huì)，一些射頻芯片廠商曾呼吁系統(tǒng)商保持開放合作態(tài)度，并對(duì)器件進(jìn)行評(píng)估分析；[50]

全球都在受到經(jīng)濟(jì)和消費(fèi)電子供需影響，并非只有國內(nèi)企業(yè)過得難受，因此如何在下行周期內(nèi)生存，會(huì)是射頻芯片企業(yè)必須考慮的問題。

雖然現(xiàn)階段國產(chǎn)射頻芯片市場看似輝煌，擁有大量玩家和產(chǎn)品，但卻依然缺乏高端射頻前端芯片、基帶芯片、射頻收發(fā)芯片、高端天線，與其它芯片不同，迭代較為緩慢的射頻芯片投資邏輯和思維均不同，回報(bào)周期更長。隨著6G、Wi-Fi 7、UWB逐漸走向手機(jī)，市場需要進(jìn)一步整合并購，一切或許才會(huì)回歸正軌。

審核編輯 ：李倩