國產(chǎn)射頻PA正在崛起

以下文章來源于半導(dǎo)體行業(yè)觀察，作者L晨光

蜂窩網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用起，過去的40多年間通信技術(shù)呈現(xiàn)出了波瀾壯闊的演進(jìn)歷史。

發(fā)展至今，隨著5G技術(shù)的成熟和滲透，不僅帶來了更高速率、更低延時、更大連接的移動通信，而且5G標(biāo)準(zhǔn)下移動通信的覆蓋對象從手機(jī)擴(kuò)展到了更多的IoT設(shè)備，從人與人之間的通信走向人與物、物與物之間的通信，在工業(yè)、能源等領(lǐng)域等誕生了豐富的應(yīng)用場景。

在通訊技術(shù)的變革過程中，射頻前端作為通信設(shè)備不可或缺的核心部件，負(fù)責(zé)處理無線通信設(shè)備中的射頻信號，在移動智能終端、基站、Wi-Fi和IoT設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

射頻架構(gòu)圖

射頻架構(gòu)圖展示了無線發(fā)送和接收的過程：發(fā)射過程，從射頻收發(fā)芯片走上半部分，經(jīng)功率放大器（PA）將信號通過天線發(fā)射出去；接收過程，走下半部分，經(jīng)低噪聲放大器（LNA）進(jìn)入射頻收發(fā)芯片。

射頻前端市場規(guī)模在過去幾年中穩(wěn)步增長，市場需求隨著5G技術(shù)的商用化而顯著增長。據(jù)Yole數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全球移動終端射頻前端市場規(guī)模為192億美元，預(yù)計(jì)到2028年，全球市場規(guī)模有望達(dá)到269億美元，呈現(xiàn)出年均復(fù)合增長率(CAGR)為5.78%的穩(wěn)健增長態(tài)勢。

移動終端射頻前端市場規(guī)模穩(wěn)步增長（億美元）

（數(shù)據(jù)來源：Yole、卓勝微公司公告、開源證券研究所）

射頻PA，價(jià)值凸顯

射頻前端的核心部件包括功率放大器、濾波器、低噪聲放大器、開關(guān)和雙工器等。是無線通信系統(tǒng)中與外界交互最密切的部分，承載著連接用戶與網(wǎng)絡(luò)的重要任務(wù)。

其中，射頻功率放大器（Power Amplifier，PA）是射頻系統(tǒng)中的核心器件，負(fù)責(zé)將射頻信號的功率放大，以保證無線通信的有效傳輸。

圖源：方正證券研究所

具體來看，射頻發(fā)收器中調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的射頻信號功率較小，需經(jīng)過一系列的放大獲得足夠的射頻功率后，傳輸至天線上，其性能直接決定信號的強(qiáng)弱、穩(wěn)定性等重要因素，左右著終端的用戶體驗(yàn)和節(jié)能降耗。PA核心參數(shù)包括增益、帶寬、效率、線性度、最大輸出功率等，眾多平衡的性能指標(biāo)非?？简?yàn)設(shè)計(jì)能力。

射頻PA按照應(yīng)用場景大致可以分為手機(jī)、基站、WiFi、NB-IoT等四個賽道。

手機(jī)PA：受益于5G換機(jī)周期、單機(jī)所需要的PA量價(jià)齊升，手機(jī)PA需求上升。國內(nèi)手機(jī)PA廠商在2G、3G手機(jī)有優(yōu)勢，受益4G向5G切換、國產(chǎn)替代加速。

基站PA：受益5G-A/6G新基建和5G普及，在帶動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的同時會激發(fā)基站市場需求，同時Massive MIMO等新工藝推動基站端的PA需求增長。

WiFi PA：WiFi射頻前端性能優(yōu)化的重點(diǎn)也在于PA。WiFi和5G配合將會實(shí)現(xiàn)全場景的覆蓋，網(wǎng)絡(luò)速率、節(jié)能效率將得到大幅度提升。隨著物聯(lián)技術(shù)不斷的普及，WiFi市場有望得到快速持續(xù)增長。

NB-IoT PA：由于2G、3G退網(wǎng)，5G建設(shè)進(jìn)程加速，NB-IoT作為物聯(lián)網(wǎng)的一個重要分支，也將迎來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的新階段。NB-IoT具有“大連接、廣覆蓋、低成本、低功耗的特點(diǎn)”，將PA集成進(jìn)SoC就是一個不錯的解決辦法，采用SoC內(nèi)置功放PA可以降低對終端Flash存儲空間、終端尺寸、終端射頻等的要求，從而極大降低NB-IoT的終端成本和功耗。

能看到，隨著5G的商用，包括PA在內(nèi)的射頻芯片重要性隨之提升?？梢哉f，5G時代給了射頻行業(yè)一方更廣闊的舞臺。

回顧射頻芯片的發(fā)展歷程。

20世紀(jì)80年代，射頻芯片開始被廣泛應(yīng)用于無線通信設(shè)備。

21世紀(jì)，射頻芯片技術(shù)迎來了飛躍式發(fā)展。

2001年，高通公司推出了第一款商用3G射頻收發(fā)器——RTR6500，標(biāo)志著射頻芯片技術(shù)開始向多模多頻段方向發(fā)展。

2007年，蘋果公司在iPhone中采用了英飛凌的射頻功率放大器模塊，進(jìn)一步提升了移動設(shè)備的通信能力。

2010年，隨著4G LTE技術(shù)的推廣，射頻芯片開始集成更多的頻段和更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，支持多頻段和多模式的無線通信。

進(jìn)入5G時代，射頻芯片需要支持更高的頻率和更寬的帶寬，如高通的驍龍X50和X55 5G調(diào)制解調(diào)器支持毫米波和sub-6 GHz頻段，為5G通信提供了強(qiáng)有力的硬件支持。

此外，射頻前端模塊（RF FEM）的設(shè)計(jì)也變得更加集成化，諸多射頻產(chǎn)品集成了低噪聲放大器、功率放大器和開關(guān)，以滿足緊湊的移動設(shè)備設(shè)計(jì)需求。

射頻芯片技術(shù)隨移動通信發(fā)展而進(jìn)步，不斷集成更多頻段和高數(shù)據(jù)速率，5G時代尤為顯著，射頻前端模塊設(shè)計(jì)更集成化。

在此趨勢下，射頻分立器件布局逐步多樣化，射頻前端模組布局也朝著一體化和高端化方向發(fā)展，主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)更加復(fù)雜化和集成度更高等方面。

同時，在技術(shù)革新方面，新材料作用顯著。以功率放大器為例，其性能提升主要通過新材料與新工藝的結(jié)合，而非縮短制程。效率與線性度之間的平衡是最主要考慮的問題。隨著高頻段的解鎖，飽和電子速度更高的GaAs/GaN材料被作為功率放大器的材料，更適宜高功率工作環(huán)境。

在射頻前端模組化的高集成趨勢下，射頻PA模組行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：

技術(shù)迭代快：隨著通信標(biāo)準(zhǔn)的不斷演進(jìn)，射頻PA模組需要不斷適應(yīng)新的頻段和性能要求，技術(shù)更新?lián)Q代迅速。

集成化趨勢：為了滿足設(shè)備小型化和多功能化的需求，射頻PA模組呈現(xiàn)出高度集成化的特點(diǎn)，將多個功能模塊集成在一個芯片上。

工藝復(fù)雜：制造射頻PA模組需要先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝，對生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制要求嚴(yán)格。

市場競爭激烈：眾多企業(yè)參與競爭，技術(shù)、成本和客戶資源成為競爭的關(guān)鍵因素。

行業(yè)壁壘高：包括技術(shù)、資金、人才等方面的壁壘，新進(jìn)入者面臨較大挑戰(zhàn)。

總的來看，隨著技術(shù)和市場需求的不斷迭代，對射頻PA的技術(shù)性能需求再次拉升，需要PA有更高的工作頻率、更高的功率、更大的帶寬，同時模組化的到來也需要PA設(shè)計(jì)滿足高集成度模組化的需求。

在市場需求和技術(shù)要求的雙重驅(qū)動下，包括PA在內(nèi)的射頻芯片逐漸發(fā)展為成長最快的方向之一。Yole數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)，2025年P(guān)A市場規(guī)模將達(dá)到104億美元，市場空間廣闊。

國產(chǎn)射頻PA，正在崛起

廣闊的市場空間下，激烈的行業(yè)競爭格局。

從供給側(cè)來看，與射頻前端行業(yè)的整體市場格局相似，射頻功率放大器作為最重要的射頻前端芯片，亦呈現(xiàn)由國際領(lǐng)先企業(yè)占據(jù)絕大部分市場份額的格局。射頻PA市場的主要份額集中在Skyworks、Qorvo、博通（Broadcom）、高通（Qualcomm）、Murata等國際廠商。

尤其是隨著射頻器件集成度提高，可生產(chǎn)全類型射頻器件產(chǎn)品的生產(chǎn)商具有競爭優(yōu)勢，Skyworks、Oorvo、Broadcom等國際射頻巨頭企業(yè)覆蓋射頻器件全部產(chǎn)品，為射頻器件集成化提供了基礎(chǔ)。

而相較之下，中國射頻PA廠商依然處于起步階段，市場話語權(quán)有限。不過，在這條充滿挑戰(zhàn)與機(jī)遇的細(xì)分賽道上，國內(nèi)射頻芯片企業(yè)近年來也在逐步崛起，通過自主研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新，已涌現(xiàn)出數(shù)家標(biāo)桿企業(yè)，在某些領(lǐng)域已經(jīng)可以替代國際廠商同類產(chǎn)品，成為射頻PA芯片市場的一股重要力量。

國產(chǎn)廠商華太電子通過不斷提升設(shè)計(jì)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破和市場拓展，縮小與國際巨頭的差距。

華太電子

華太電子在射頻功率放大器（PA）領(lǐng)域已經(jīng)形成了全面的布局，覆蓋了從通信基站到工業(yè)應(yīng)用的多元化應(yīng)用場景。

技術(shù)實(shí)力：華太電子專注于LDMOS和GaN射頻器件的研發(fā)、設(shè)計(jì)、和制造，能夠提供高性能的PA解決方案。

產(chǎn)品覆蓋：產(chǎn)品線涵蓋從中低功率（1W）到大功率（3000W），從1.8MHz到6GHz工作頻段的多種射頻PA，滿足5G基站（宏基站、MIMO AAU、小基站等）、物聯(lián)網(wǎng)、無線對講機(jī)、工業(yè)科學(xué)醫(yī)療等不同領(lǐng)域的需求。

自主研發(fā)能力：華太電子掌握了全鏈路的自主知識產(chǎn)權(quán)，從器件與工藝、晶體管器件建模、MMIC/分立器件設(shè)計(jì)、到器件封裝與測試、封裝材料與管殼，均自主研發(fā)并掌握核心IP，依托國內(nèi)強(qiáng)大的研發(fā)與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，能夠快速響應(yīng)市場需求并提供高性價(jià)比的產(chǎn)品解決方案。

本地化支持：相比國外廠商，華太電子在成本控制和本地客戶支持方面具有顯著優(yōu)勢，提供更貼合國內(nèi)市場需求的解決方案，同時基于華太全鏈路布局，能夠?yàn)榭蛻籼峁└咝阅?低成本的解決方案。

值得關(guān)注的是，今年爆火的小米汽車SU7車載對講機(jī)中的PA，就是用的華太電子的產(chǎn)品。然而，華太電子射頻功率放大器最大的應(yīng)用場景并不是對講機(jī)或車載通信系統(tǒng)，而是基站。

與手機(jī)里所用到的射頻芯片不同，通信基站要發(fā)射的信號強(qiáng)度高，用到的射頻放大器屬于大功率芯片。

華太電子自2010年起便專注于LDMOS工藝的研發(fā)，根據(jù)不同應(yīng)用場景推出了多樣化的產(chǎn)品解決方案，主要包括MIMIC、分立器件以及寬帶專網(wǎng)三大產(chǎn)品系列。其中，MIMIC和分立器件主要面向運(yùn)營商客戶的公網(wǎng)通信應(yīng)用，而寬帶專網(wǎng)產(chǎn)品則聚焦于專網(wǎng)領(lǐng)域，例如對講機(jī)、射頻解凍加熱、醫(yī)療設(shè)備及制造裝備中的射頻源等應(yīng)用。此外，華太電子的全資子公司——瑤華封測工廠，已實(shí)現(xiàn)空腔塑封（ACS）射頻大功率產(chǎn)品的量產(chǎn)，單顆功率達(dá)100W。其射頻大功率ACS封裝（涵蓋GaN和LDMOS）產(chǎn)品累計(jì)出貨量已突破420萬只，而射頻功放（PA）器件總發(fā)貨量更是超過了1.7億顆。

華太電子在射頻業(yè)務(wù)上取得一座座“里程碑”，得益于華太自成立以來一直注重研發(fā)投入，尤其聚焦核心技術(shù)的突破，其中包括半導(dǎo)體工藝、射頻器件結(jié)構(gòu)、集成電路架構(gòu)、封裝材料與散熱材料等底層技術(shù)和原材料的創(chuàng)新與突破，以底層技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動整體方案優(yōu)化與提升。自成立以來，華太自研的RF LDMOS器件歷經(jīng)十代迭代，陸續(xù)發(fā)布12V～120V（偏置電壓）系列化工藝平臺，射頻性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

與此同時，華太致力于打造平臺化半導(dǎo)體公司，在技術(shù)演進(jìn)的道路上橫向發(fā)展，打通了"晶圓-設(shè)計(jì)-封測"整個產(chǎn)業(yè)鏈，在器件工藝、器件建模、電路設(shè)計(jì)、封裝仿真設(shè)計(jì)、封裝工藝等節(jié)點(diǎn)均建立設(shè)計(jì)與應(yīng)用平臺，將每一個節(jié)點(diǎn)的優(yōu)勢層層放大；同時通過優(yōu)化供應(yīng)鏈和產(chǎn)能布局，確保產(chǎn)品快速響應(yīng)市場需求，為客戶提供高性能-低成本的解決方案。

展望未來，針對基站PA高頻化和寬帶化、高效率與低功耗、小型化與集成化以及高魯棒性的市場演進(jìn)趨勢，華太電子規(guī)劃了全面的射頻PA的產(chǎn)品族，當(dāng)前已發(fā)布全系列的LDMOS小基站、LDMOS/GaN 宏基站、MIMO、驅(qū)動級PA產(chǎn)品，其中高頻段的4.9GHz全套方案均已量產(chǎn)。而在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療等多元化領(lǐng)域，華太發(fā)揮其LDMOS獨(dú)有的高魯棒性優(yōu)勢，成功發(fā)布并量產(chǎn)了50V/65V/120V產(chǎn)品，單管功率等級最高已實(shí)現(xiàn)3KW。

技術(shù)創(chuàng)新方面，當(dāng)前華太電子規(guī)劃了下一代產(chǎn)品族平臺，預(yù)研項(xiàng)目包括U6G PA、混合工藝PAM、超寬帶Doherty PA架構(gòu)、超大功率單管等，與上下游廠商共同推動射頻PA的技術(shù)進(jìn)步，為客戶提供更完整且先進(jìn)的射頻解決方案。

整體來看，華太電子將圍繞技術(shù)演進(jìn)和市場需求雙輪驅(qū)動來做選擇，繼續(xù)聚焦射頻PA產(chǎn)品，在芯片體積、功率密度、可靠性和易用性等方面進(jìn)行不斷優(yōu)化迭代，給市場和客戶帶來價(jià)值，持續(xù)提升自身市場份額。

內(nèi)卷之下，國內(nèi)PA市場如何洗牌？

回顧這些國內(nèi)射頻企業(yè)的發(fā)展歷程，可以看到一條清晰的發(fā)展脈絡(luò)：

1.0時代，以較低門檻的分立產(chǎn)品作為切入點(diǎn)，經(jīng)歷同質(zhì)化競爭與產(chǎn)品迭代錘煉；

2.0時代，抓住國產(chǎn)替代機(jī)會迅速融資擴(kuò)張，擴(kuò)充研發(fā)實(shí)力，獲得市場和客戶認(rèn)可，營收規(guī)模迅速增長；

3.0時代，產(chǎn)品逐漸升級，獲得市場與客戶廣泛認(rèn)可，逐步進(jìn)入5G模組高端領(lǐng)域，擺脫低端內(nèi)卷困境。

國內(nèi)射頻芯片企業(yè)在自主研發(fā)和創(chuàng)新過程中，正逐漸打破國外壟斷局面。但不可否認(rèn)的是，由于5G建設(shè)逐漸放緩，整體市場規(guī)模不斷縮小，此外，由于近年來新的玩家大進(jìn)入，加劇了該市場的競爭態(tài)勢。另外由于射頻PA的產(chǎn)能供大于求，諸多芯片廠商加入了降價(jià)換量的局面，進(jìn)一步加劇了市場競爭。

國內(nèi)射頻PA行業(yè)開始出現(xiàn)內(nèi)卷現(xiàn)象。甚至有些缺乏核心競爭力的企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量低下，低價(jià)擾亂市場，導(dǎo)致產(chǎn)品毛利低，進(jìn)而抑制了產(chǎn)品創(chuàng)新，形成惡性循環(huán)。

對此，華太電子認(rèn)為，內(nèi)卷不可避免，但也推動了行業(yè)優(yōu)勝劣汰，只有具備技術(shù)實(shí)力、創(chuàng)新能力和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的企業(yè)才能在激烈競爭中脫穎而出。

尤其是隨著資本回歸理性，射頻前端市場開始逐漸產(chǎn)生分化。一方面是小規(guī)模初創(chuàng)公司，由于規(guī)模體量較小，無法繼續(xù)通過價(jià)格換市場的方式獲得更多融資，越來越難以承受低價(jià)搶市場帶來的現(xiàn)金流惡化，進(jìn)入惡性循環(huán)甚至面臨生存危機(jī)；另一方面是已經(jīng)成規(guī)模的國內(nèi)頭部射頻公司，調(diào)整價(jià)格策略和產(chǎn)品方向，逐步挑戰(zhàn)集成度更高、難度更大、利潤更好的高端產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)逐步優(yōu)化營收結(jié)構(gòu)和利潤的目的。

面對行業(yè)挑戰(zhàn)，通過加強(qiáng)研發(fā)提升競爭力是擺脫內(nèi)卷的唯一出路。

一方面，國內(nèi)PA廠商需要不斷投入研發(fā)和創(chuàng)新，通過產(chǎn)品性能、工藝水平和技術(shù)服務(wù)的提升，核心技術(shù)節(jié)點(diǎn)的突破，聚焦高附加值領(lǐng)域，強(qiáng)化在5G-A、多元化市場等高端應(yīng)用的布局，推出領(lǐng)先行業(yè)的產(chǎn)品，提升品牌競爭力和市場認(rèn)可度，打造差異化競爭力，避免低價(jià)競爭。

另一方面，在鞏固國內(nèi)市場的同時，積極拓展海外市場，用高性能的產(chǎn)品服務(wù)更多海外客戶群體，提升國際競爭力。

筆者認(rèn)為，國產(chǎn)射頻廠商的成長需要時間，尤其是在國產(chǎn)替代的過程中，產(chǎn)業(yè)鏈廠商的支持至關(guān)重要。國產(chǎn)系統(tǒng)廠商應(yīng)保持開放，與射頻廠商積極溝通，分享使用反饋，幫助國產(chǎn)芯片提升性能。同時，頭部系統(tǒng)廠商應(yīng)加大投入，像蘋果和三星那樣進(jìn)行深入分析與測試，而不僅僅依賴價(jià)格比較，以推動國產(chǎn)供應(yīng)鏈逐步完善。

結(jié)語

射頻前端行業(yè)正處于快速發(fā)展期，市場需求的增長和技術(shù)進(jìn)步為行業(yè)帶來了廣闊的發(fā)展空間。盡管國產(chǎn)射頻企業(yè)在全球市場仍處于追趕地位，但隨著技術(shù)突破和國產(chǎn)化替代的深入推進(jìn)，5G、WiFi、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的進(jìn)一步興起，迎來發(fā)展機(jī)遇。越來越多的國產(chǎn)射頻放大器企業(yè)開始嶄露頭角，逐漸打破了國外產(chǎn)品的壟斷局面。

但是，技術(shù)、產(chǎn)品升級，以及突破專利壁壘仍是橫亙在他們面前的兩座高山。高端之路和國產(chǎn)替代也不可能一蹴而就，唯愿本土射頻企業(yè)能咬定青山不放松，保持長期的戰(zhàn)略定力和持續(xù)的投入，盡快在國際市場上贏得了更多的話語權(quán)。