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隨著5G智能手機(jī)的不斷普及和5G基站規(guī)?；ㄔO(shè)的推進(jìn)，射頻前端市場(chǎng)呈現(xiàn)出急劇增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。
隨著5G智能手機(jī)的不斷普及和5G基站規(guī)?；ㄔO(shè)的推進(jìn)，射頻前端市場(chǎng)呈現(xiàn)出急劇增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。根據(jù)Yole的市場(chǎng)研究數(shù)據(jù)，2019年全球射頻前端市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到152億美金，預(yù)計(jì)到2025年將超過253億美金，年復(fù)合增長(zhǎng)率為11%，整體增長(zhǎng)勢(shì)頭將長(zhǎng)期延續(xù)。
圖 全球射頻前端市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè) （數(shù)據(jù)來源 Yole）
在射頻前端市場(chǎng)高速增長(zhǎng)的同時(shí)，集成多模多頻的PA、RF開關(guān)及濾波器的模組化程度相對(duì)較高的PAMiD在5G時(shí)代的需求也不斷增長(zhǎng)。但由于在技術(shù)、工藝以及產(chǎn)業(yè)鏈整合能力上的差距，國(guó)內(nèi)射頻前端廠商一時(shí)尚難攻破美日射頻巨頭的市場(chǎng)壁壘。因此，在不可避免的趨勢(shì)之下，“模組化之路該怎么走”成為了廠商們不得不面對(duì)的一道難題。
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射頻前端市場(chǎng)割裂嚴(yán)重?
射頻前端市場(chǎng)迅猛增長(zhǎng)的主要原因是智能手機(jī)普及率的提升，特別是5G智能手機(jī)出貨的高速增長(zhǎng)，以及單個(gè)手機(jī)上的射頻模組、器件用量的大幅提升。
根據(jù)國(guó)際射頻巨頭Skyworks給出的數(shù)據(jù)，隨著智能手機(jī)頻段的升高與增多，射頻前端價(jià)值量也隨之水漲船高。2G時(shí)代，手機(jī)射頻前端價(jià)值量?jī)H為3美元左右，到3G時(shí)代迅速提升到8美元左右，4G時(shí)代則升為18美元左右，而到了5G時(shí)代，射頻前端價(jià)值量進(jìn)一步提升至25美元左右。
圖 射頻前端價(jià)值量預(yù)測(cè) （來源 Skyworks，中信證券）
在整個(gè)射頻前端的組成結(jié)構(gòu)中，濾波器和PA占據(jù)了主要市場(chǎng)份額，分別占據(jù)整個(gè)射頻前端市場(chǎng)的47%和32%，而它們也是射頻前端器件中技術(shù)難度最高的產(chǎn)品。
長(zhǎng)期以來，全球射頻前端高端市場(chǎng)一直被美日企業(yè)把持，包括博通、Qorvo、Skyworks、村田、高通等，它們的產(chǎn)品模組化程度高，大多采用IDM生產(chǎn)模式，在設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)各環(huán)節(jié)都達(dá)到了很高水準(zhǔn)。
整體來看，博通、Qorvo、Skyworks、村田四大巨頭占據(jù)射頻前端市場(chǎng)份額八成左右。不過，博通和Qorvo在BAW濾波器上優(yōu)勢(shì)更大，村田則在SAW濾波器上優(yōu)勢(shì)更大，而Skyworks的部分器件則來自太陽誘電。因此，Qorvo和博通在高頻段模組更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，通常為手機(jī)廠商供應(yīng)MB/HB PAMiD。村田和Skyworks則在低頻段模組更具優(yōu)勢(shì)，主要給手機(jī)廠商供應(yīng) GSM/LB PAMiD。
就國(guó)內(nèi)市場(chǎng)而言，模組產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)還相對(duì)邊緣，市場(chǎng)主體依舊是分立器件。這也導(dǎo)致國(guó)內(nèi)射頻前端市場(chǎng)陷入嚴(yán)重的同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)局面，多數(shù)廠商在中低端市場(chǎng)爭(zhēng)得頭破血流，卻只能博得較低利潤(rùn)。
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高性能濾波器是道坎
那么，為什么多年來國(guó)內(nèi)廠商一直無法攻入高端市場(chǎng)？對(duì)此，迦美信芯通訊技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)兼CTO倪文海博士表示，國(guó)內(nèi)廠商在射頻前端模組化上的關(guān)鍵短板是缺乏高性能、高品質(zhì)的濾波器資源，特別是低成本的4G LTE的高頻段MB、HB的SAW或BAW濾波器。
從技術(shù)指標(biāo)上看，是指帶內(nèi)插損低，帶外抑制高，并且需要能承受比較高的功率。這些要求同時(shí)疊加在一起，并且需要在細(xì)小的模組封裝尺寸內(nèi)擺放SMT電感、電容、封成高集成度的模組芯片，這是當(dāng)前射頻前端廠商的技術(shù)高點(diǎn)。
由于有源器件與無源器件在生產(chǎn)工藝上完全不同，濾波器在研發(fā)上與PA差別極大。蘇州漢天下電子有限公司市場(chǎng)副總殷毅敏表示，相較于PA產(chǎn)品的研發(fā)，濾波器沒有一個(gè)成熟的代工產(chǎn)業(yè)鏈可以使用。因此，濾波器廠商不僅要在設(shè)計(jì)上下功夫，還必須兼顧工藝和模型，三者是緊密結(jié)合同時(shí)又彼此影響。所以，濾波器的開發(fā)絕不是簡(jiǎn)單的“1+1+1”的難度，而是成倍疊加的難度。
蘇州漢天下電子有限公司CTO賴志國(guó)則指出，許多人在認(rèn)識(shí)上存在一個(gè)誤區(qū)，因?yàn)榭吹絊AW的模組產(chǎn)品做出來了，就認(rèn)為SAW的模組好做，而BAW的模組難做。事實(shí)上，低頻段的模組跟中高頻的模組一樣都是很難做的，只要是做多頻多模的產(chǎn)品，在技術(shù)上都要面對(duì)很大的挑戰(zhàn)。
另外，對(duì)于一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力的模組產(chǎn)品，挑戰(zhàn)是來自很多方面的。首先，一定不能在任何一個(gè)器件上有短板；其次，將其整合的時(shí)候又需要產(chǎn)品級(jí)的方案，難度又上升了一個(gè)級(jí)別。
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為何模組化是必須？
事實(shí)上，射頻前端向模組化演進(jìn)的歷史算起來也不是太長(zhǎng)。這一方向開始被手機(jī)廠商廣泛采用，是智能手機(jī)進(jìn)入4G時(shí)代后才真正開始的，而最早推動(dòng)這一變革的正是我們非常熟悉的手機(jī)廠商——蘋果公司。
2008年，蘋果公司推出了首款支持3G的手機(jī)iPhone 3G，并在這部手機(jī)中首次采用了模組方案。從此以后，歷代iPhone產(chǎn)品便一直引領(lǐng)著射頻前端模組化的大方向。一直到2021年發(fā)布的iPhone 13產(chǎn)品，它依舊以支持45個(gè)頻段位居同期智能手機(jī)榜首，其背后就有射頻前端模組很大的功勞。
圖 iPhone 3G采用的PAMiD模組
客觀而言，分立器件在成本上更占優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用的靈活性也更強(qiáng)。但是，隨著手機(jī)支持頻段數(shù)的升高與增多，如果仍舊延續(xù)分立器件方案，那將會(huì)占據(jù)手機(jī)PCB基板上很大一部分空間。以濾波器為例，濾波器的需求量與頻段數(shù)直接相關(guān)，5G應(yīng)用新增50個(gè)以上通信頻段，全球2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)合計(jì)支持頻段能達(dá)到91個(gè)以上，使得濾波器需求量大幅增長(zhǎng)。
站在手機(jī)廠商的角度來看，如果繼續(xù)使用分立器件，由于所需分立器件的數(shù)量大幅增加，手機(jī)的設(shè)計(jì)難度會(huì)變大，產(chǎn)品一致性也會(huì)因此降低。另外，手機(jī)的研發(fā)周期也將拉長(zhǎng)，會(huì)削弱手機(jī)廠商的競(jìng)爭(zhēng)力。
在4G時(shí)代，僅頭部手機(jī)廠商旗艦機(jī)可能采用高度集成的PAMiD射頻前端解決方案。而到了5G時(shí)代，L-PAMiD和L-PAMiF等更高集成度的射頻前端解決方案或?qū)⒊蔀橹懈叨耸謾C(jī)的標(biāo)配，進(jìn)一步提高射頻前端企業(yè)進(jìn)入中高端市場(chǎng)的門檻。
圖 集成化模組示意圖 （來源 高通）
根據(jù)相關(guān)專業(yè)人士的拆機(jī)分析，在2020年至2021年期間，華為、小米、OPPO、vivo、榮耀等手機(jī)廠商發(fā)布的1500至2000價(jià)位的多款手機(jī)均已采用模組化方案，可見射頻前端模組化方案已經(jīng)在中等價(jià)位手機(jī)中有了不小的滲透率 ，大趨勢(shì)已不可避免。
對(duì)國(guó)內(nèi)射頻廠商而言，朝模組化方向發(fā)展能幫助自身掙脫低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的泥淖，從產(chǎn)業(yè)鏈中賺取更高利潤(rùn)，也能抓住5G和國(guó)產(chǎn)替代帶來的機(jī)遇，從低端切入，逐漸向上攀登，還能為整個(gè)IC產(chǎn)業(yè)的本土供應(yīng)鏈安全作出一份貢獻(xiàn)。
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模組化之路怎么走？
射頻前端模組化的關(guān)鍵難點(diǎn)在于高性能的濾波器，特別是5G高頻段需要的BAW濾波器。由于技術(shù)壁壘高，濾波器想在短期內(nèi)達(dá)到很高的水平并不現(xiàn)實(shí)。因此，國(guó)內(nèi)廠商短期內(nèi)在中高頻PAMiD上的機(jī)會(huì)不是太大，但在低頻PAMiD上的機(jī)會(huì)卻很大，因?yàn)閲?guó)內(nèi)在PA等配套器件上的發(fā)展已經(jīng)較為成熟。
圖 濾波器頻段適配 （來源 Qorvo）
想要開發(fā)出合格的PAMiD，廠商必須同時(shí)掌握有源（PA及LNA，Switch）及無源（SAW、BAW或FBAR）等能力。就目前來看，同時(shí)掌握這些資源的廠商只有Skyworks、Qorvo、博通和高通等少數(shù)具有完整資源的廠商。
國(guó)內(nèi)廠商在射頻前端領(lǐng)域的切入點(diǎn)上差異很大，有的廠商擅長(zhǎng)PA，有的擅長(zhǎng)Switch，有的擅長(zhǎng)LNA，有的擅長(zhǎng)濾波器，不過，這些廠商追求模組化的方向卻高度一致。
倪文海認(rèn)為，目前國(guó)產(chǎn)射頻前端模組化賽道的選手基本可以劃分為四大類。
一是像卓勝微等上市企業(yè)，資金實(shí)力雄厚，PA、LNA、SW和SAW濾波器都自行開發(fā)。為了增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，卓勝微還花費(fèi)重金自建SAW濾波器生產(chǎn)線，進(jìn)而跨入IDM的行列。
二是像唯捷創(chuàng)芯等企業(yè)，利用自身PA占據(jù)國(guó)內(nèi)第一梯隊(duì)的優(yōu)勢(shì)，與國(guó)外經(jīng)過產(chǎn)業(yè)化和批量驗(yàn)證的SAW濾波器廠商合作，甚至?xí)岢鲆恍┒ㄖ苹蟆?/strong>
三是類似好達(dá)這種國(guó)內(nèi)一線品牌的SAW濾波器公司，利用資金優(yōu)勢(shì)，重金招納賢才，建立自己的PA團(tuán)隊(duì)，彌補(bǔ)在主動(dòng)射頻元器件上的短板，布局模組化芯片的研發(fā)。
四是像迦美信芯等射頻前端公司，雖早在2018年就已涉足SAW濾波器的開發(fā)，但深刻認(rèn)識(shí)到術(shù)有專攻，真正做到可量產(chǎn)的濾波器并非易事。因此，會(huì)以開放的心態(tài)尋求優(yōu)質(zhì)濾波器資源，并與之強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，用較快的時(shí)間設(shè)計(jì)出模組化的射頻前端產(chǎn)品，去占領(lǐng)目前利潤(rùn)還比較豐厚的細(xì)分市場(chǎng)。
濾波器廠商在無源領(lǐng)域擁有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，有源領(lǐng)域就成了必須發(fā)力提升的部分。據(jù)賴志國(guó)介紹，漢天下目前已經(jīng)組建了一支實(shí)力過硬的有源團(tuán)隊(duì)，具備了更強(qiáng)的模組開發(fā)能力，計(jì)劃將在今年內(nèi)推出Wi-Fi FEM產(chǎn)品，并于明年推出 FEMiD、L-PAMiF和 L-PAMiD產(chǎn)品。
面對(duì)模組化的大趨勢(shì)，有的企業(yè)選擇了更加務(wù)實(shí)的方向，并非只是把重點(diǎn)放在開發(fā)更高集成度的模組產(chǎn)品上。據(jù)天通瑞宏銷售副總周俊介紹，天通瑞宏科技有限公司將重心放在了分集模組的開發(fā)上，陸續(xù)量產(chǎn)了八、九款分集模組產(chǎn)品，且每月穩(wěn)定批量交付。
“分集模組的市場(chǎng)足夠大，特別在5G手機(jī)上，分集模組已經(jīng)稱得上是標(biāo)配了，而且濾波器廠商在分集模組上的優(yōu)勢(shì)更加明顯?！敝芸「嬖V集微網(wǎng)。
目前，在5G的Sub-6GHz頻段，由于工藝上的不同，使用LTCC、IPD濾波器融入模組產(chǎn)品的開發(fā)難度更小，包括卓勝微、唯捷創(chuàng)芯、慧智微、昂瑞微、飛驤科技等廠商均推出了PAMiD TxM、L-PAMiF/L-PAMiD等集成模組產(chǎn)品。
就目前來看，Sub-6GHz打開了一個(gè)新的增量市場(chǎng)。不過，殷毅敏指出，Sub-6GHz的模組是以單一頻段的有源集成形式存在的，在這個(gè)頻段上的相互干擾比較少，所以受到的限制更小，開發(fā)的難度也相對(duì)小。但是未來隨著高頻段應(yīng)用的增多，對(duì)濾波器的要求也會(huì)有很大提升，相應(yīng)的模組開發(fā)難度將直線上升。
站在現(xiàn)實(shí)的立場(chǎng)上看，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中PAMiD的爆發(fā)要等國(guó)內(nèi)濾波器技術(shù)趕上日本和美國(guó)的水平才有可能實(shí)現(xiàn)。因此，國(guó)內(nèi)廠商可以從低端市場(chǎng)切入，抓住5G和國(guó)產(chǎn)替代的黃金窗口期，從單頻到多頻，從低集成度、接收端模組方案入手，積累更多經(jīng)驗(yàn)后迭代至高端模組產(chǎn)品，這是一條比較理性的發(fā)展道路。
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抓住國(guó)產(chǎn)替代窗口期
近年來，在國(guó)內(nèi)射頻廠商的努力之下，射頻前端國(guó)產(chǎn)化的步伐正在加快，從千元機(jī)到旗艦機(jī)都有大量國(guó)產(chǎn)射頻器件應(yīng)用。以PA為例，近年來國(guó)產(chǎn)PA水平可謂突飛猛進(jìn)，不論是低、中、高端產(chǎn)品均實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用，PA也形成了一套完善的代工模式，整體競(jìng)爭(zhēng)力大幅提升。
事實(shí)上，在經(jīng)歷了中興、華為事件后，產(chǎn)業(yè)界都深刻認(rèn)識(shí)到產(chǎn)業(yè)鏈安全的重要性，在這樣的背景下，國(guó)產(chǎn)手機(jī)廠商亦有意扶持本土供應(yīng)鏈。不過，對(duì)整個(gè)射頻前端產(chǎn)業(yè)而言，不僅需要在技術(shù)和工藝上取得突破，也需要產(chǎn)業(yè)鏈配套的完善。
南通至晟微電子技術(shù)有限公司副總裁張強(qiáng)認(rèn)為，射頻前端IDM公司開發(fā)產(chǎn)品時(shí)在芯片設(shè)計(jì)與工藝開發(fā)、外延材料、模型表征和失效分析等各環(huán)節(jié)具備更緊密、更高效的配合優(yōu)勢(shì)。一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力的化合物半導(dǎo)體IDM公司從團(tuán)隊(duì)組建、工廠建設(shè)到工藝磨合，到最終穩(wěn)定運(yùn)行所需的時(shí)間，將會(huì)超過在設(shè)計(jì)和代工領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)中分別勝出的的Fabless和Foundry商業(yè)組合的磨合周期。
然而，從國(guó)內(nèi)射頻前端行業(yè)的發(fā)展來看，***替代進(jìn)口的市場(chǎng)可能只有數(shù)年的時(shí)間窗口，這給廠商們帶來了不小的壓力。
對(duì)想要進(jìn)入射頻前端賽道的廠商而言，不僅需要面對(duì)技術(shù)上的門檻。殷毅敏表示，像華為、小米、OPPO、vivo這些公司是無法接受一個(gè)完全在業(yè)內(nèi)沒有經(jīng)驗(yàn)的公司開發(fā)出來的產(chǎn)品的，因?yàn)樗枰a(chǎn)品的可靠性、性能都經(jīng)過驗(yàn)證。
倪文海認(rèn)為，國(guó)內(nèi)無論是晶圓代工，還是封測(cè)廠，在各地政府支持及社會(huì)資本的加碼下，代工方面依賴國(guó)外的情況正在不斷改善。但不可否認(rèn)的是，國(guó)產(chǎn)化的代工還需要更長(zhǎng)的成長(zhǎng)時(shí)間。
雖然射頻前端模組化是必然的發(fā)展趨勢(shì)，但分立方案產(chǎn)品市場(chǎng)在短時(shí)間內(nèi)也不會(huì)因此萎縮。
張強(qiáng)表示，目前市場(chǎng)上的中高端5G手機(jī)射頻前端芯片以模組產(chǎn)品為主，而低端手機(jī)仍以分立方案為主。高端旗艦機(jī)支持全球頻段，模塊化程度高，而中低端機(jī)為了優(yōu)化成本通常采用區(qū)域性機(jī)型，即僅支持區(qū)域特有的全部或部分5G頻段，射頻前端模塊化的程度較低。高集成度模塊產(chǎn)品大規(guī)模替代分立方案產(chǎn)品在其成本優(yōu)勢(shì)顯著時(shí)才會(huì)發(fā)生。
總體而言，射頻模組與分立器件在一定時(shí)期內(nèi)將會(huì)共存，并分別具有較大增長(zhǎng)空間。
編輯：黃飛
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