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        《電子技術應用》
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        國產射頻芯片的終局之戰

        2022-05-05
        來源: 半導體行業觀察
        關鍵詞: 射頻芯片 唯捷創芯

          隨著唯捷創芯上市破發,國產射頻芯片的終局之戰提前到來。

          該來的遲早會來,行業各方都冷靜下來,想想出路和未來,少一些亂象叢生,多一些回歸產業本質,理性客觀地來看待這場國產射頻芯片終局之戰。

          技術和市場是國產射頻芯片終局之戰的兩個最重要戰場。資本市場留給國產射頻芯片創業的時間不多了,短則3年,長則5年,如果不能上市或被并購,最后面臨的就是出局。

          技術之爭

          在芯片行業,產品是技術的體現,技術是人才的體現,但技術又不僅僅是人才的體現,也是時間和資金的體現。做出技術領先的芯片產品,需要人才、時間和資金的投入。只有這三個要素同時到位,才能獲得技術競爭力。

          技術優勢和競爭力最終要落在產品上,用產品說話才有價值和意義。對企業來說,不能落地的技術,不能轉換成產品競爭力的技術,就不是真正有意義的技術。

          射頻芯片技術在中國經歷了近20年的發展,從蹣跚學步,到突飛猛進,離不開中國射頻人的堅持和努力,離不開資本的青睞和加持。今天,中國射頻前端芯片技術和產品已經全面鋪開,學習和追趕國外廠商。下面對國產射頻芯片技術和產品做個歸納和總結:

          2G PA/3G PA:國內從2006年開始量產2G PA至今已有16年,從開始采用砷化鎵工藝到現在已全部采用CMOS工藝。國產射頻芯片公司做的既便宜又好。

          3G PA從2012年開始實現國產,砷化鎵和CMOS工藝共存,純粹的3G手機市場基本上沒有了,PA就也沒有了市場空間。

          Phase 2/Phase 5N:到了4G PA,在MTK的主導下創新出Phase2架構,簡稱Phase2 PA。這也是PA模組化最早的雛形,采用基板技術,幾個不同DIE集成在一個封裝里,并采用不同的工藝,集成PA和開關。國內射頻芯片公司花了三年時間集中研發取得了成功,又花了2年時間在技術上迭代才追上國外廠商。

          接著,在Phase2 PA的基礎上升級到Phase 5N,進入到5G PA行列,技術上沒有太多障礙。

          L-PAMiF:Sub-6GHz UHB L-PAMiF對PA的設計難度大幅提升,n77/78/79 PA頻率更高,帶寬更寬,設計難度也就更大。同時要求更高的功率,更高的集成度,增加集成LNA和濾波器,導致對散熱要求更高。國內頭部射頻芯片公司在2020年開始量產,到今天實現量產的國產射頻芯片有四家,因而拉開了國產射頻芯片公司之間的技術差距。

          PAMiD:5G手機sub-3GHz PA模組方案,經歷了Phase7到Pahse7L,把LNA整合到PAMiD,成了高集成度的L-PAMiD,該方案是目前最廣泛使用的模組方案;接下來從Phase7L演進到Phase7LE,在MH L-PAMiD基礎上增加EN-DC。

          國內在這個產品上都是空白,大量的濾波器被集成,相比L-PAMiF,集成度更高,研發難度更大。PAMiD將進一步拉大國內射頻芯片廠家之間的技術差距。

          WiFi FEM:做WiFi4 FEM很容易,做WiFi5 FEM也不難,但做好WiFi6 FEM并實現正常量產,顯然不是那么容易。

          WiFi FEM已經進入WiFi6時代,頻段涉及2.4GHz、5GHz和6GHz。沒有全頻段覆蓋,不叫做WiFi FEM;沒有現實WiFi6 FEM技術,不叫做WiFi FEM。因為WiFi7已經來了,接下來要開始研發WiFi7 FEM。

          Cat.1 PA:Cat.1 PA是Phase2 PA的縮減版,相同的技術。難度在于誰能把尺寸做小,把成本做低。

          BT FEM:藍牙FEM的技術門檻低,采用CMOS工藝,研發相對簡單。市場很小,卻有近10家國產BT FEM。

          UWB FEM:UWB FEM跟BT FEM類似,采用CMOS工藝,沒有線性技術指標要求,功率要求不高,但頻率從6G-9GHz,屬于高頻寬帶。整體來說,技術難度不大,技術上沒有演進,做完即結束,國內在做的也有好幾家。

          基站 PA:市場上關于基站PA的介紹很少,大眾熟悉的PA公司都沒有正式介入。是技術太難,還是市場太???

          基站PA分為宏基站PA和微基站PA,這一塊在5年以前被國外公司所壟斷。早期,宏基站PA采用LDMOS工藝,現在70%的產品轉為氮化鎵工藝。技術難度是有的,尤其是在可靠性方面要求高。微基站PA一般為10W,采用砷化鎵工藝,技術難度相對要低一些?,F在國內公司已經進入這個基站市場。

          DiFEM/LFEM:這個產品,國內已經有龍頭存在,技術上不存在問題,國產芯片在成本上也很有競爭力。

          批次的一致性是目前存在的挑戰,如果自身沒有SAW濾波器資源,基本上不可能在這個賽道存活下來。

          Switch/LNA:開關和LNA成為了射頻前端芯片最為基礎的常規產品,會出現在各種芯片模組里。做FEM的公司都有這個技術,國內有這個技術和產品的公司超過50家。

          濾波器:濾波器是國內射頻芯片最需要突破的地方,濾波器研發技術涉及到EDA、設計和工藝,以及封裝技術。做濾波器,需要建立自己的生產線成為行業共識。

          BAW/FBAR濾波器還會遇到專利問題,繞開國外的專利將讓國內射頻芯片公司付出高昂的研發時間和費用。

          市場之爭

          市場之爭也是技術之爭,產品之爭。射頻前端芯片的前三大市場分別是手機市場、WiFi路由器市場、基站市場。

          手機市場之爭是大客戶之爭,實際上就是華為/榮耀、小米、OPPO、vivo,再加三大ODM廠商聞泰、華勤、龍旗,都是圍繞這幾個客戶的爭奪。根據供應鏈管理原則,每個客戶一般只會導入2~3家國產射頻芯片公司(保留2家國外公司)。這樣會導致一個結局:有主力核心產品,但沒有大客戶,出局;有大客戶,但沒有主力核心產品,出局。既有主力核心產品又有大客戶的國產射頻芯片公司才能贏得終局之戰。

          何謂主力核心產品?是那些技術含量高并且銷售額占比大的產品。在射頻芯片行業,芯片產品越高端,市場規模往往越大。所以,國產射頻芯片公司一邊要攀登技術高峰,一邊要攻占大客戶,面臨的挑戰很大。從下面產品的2021年國內市場規模就可以看出:

          2G PA/3G PA市場規模:6億元以內市場在萎縮,產品做到了極致,低毛利,國產供應商只剩2~3家。

          Phase 2/Phase 5N PA市場規模:約55億元Phase 2 PA和Phase 5N PA大部分已經國產化,Skyworks和Qorvo一共還有10億元市場。隨著4G手機轉為5G手機,Phase 2 PA會下降,Phase 5N PA會增長,但整體的市場規模在近兩年會維持不變。唯捷創芯占約60%的市場份額。

          L-PAMiF+LFEM市場規模:約50億元一般來說,客戶會一起采購L-PAMiF+LFEM,除了慧智微在2020年開始供應客戶,國內其他廠商在2021年下半年才開始批量供應。這個產品主要是國外廠家為主,其市場規模隨著5G手機增長而增長。預計在2022年,大部分市場份額會被國產射頻芯片替代。

          PAMiD市場規模:約60億元這個市場為Skyworks、Qorvo和高通RF360所占有。市場規模會繼續增長,但兩年內國產射頻芯片公司還吃不到這塊市場蛋糕。

          分立Switch/LNA市場規模:約36億元(射頻開關:28億,LNA:8億)到目前為止,市場被卓勝微所壟斷,估算大約有15億元來自韓國市場。根據唯捷創芯財報,2021年射頻開關銷售額約5000萬元。

          這個市場規模是往下走的,只要卓勝微不放棄這個市場,其他公司都沒有機會。即使是手機PA公司,有射頻開關技術,有好的供應鏈價格,有大客戶基礎,也沒有機會。否則,這些手機PA公司直接干射頻開關上市好了。

          DiFEM市場規模: 20億元(猜測)市場上在量產交貨的DiFEM國外廠家有Skyworks、村田、Qorvo、高通RF360,國內只有卓勝微。目前沒有收集到具體市場數據,待后續更新。

          隨著卓勝微SAW濾波器工廠量產,在DiFEM市場,卓勝微將繼續成為主導者,甚至壟斷者。

          WiFi FEM市場規模: 約30億元WiFi6 FEM市場規模大于WiFi5 FEM,WiFi5 FEM市場規模大于WiFi4。相信在未來,WiFi7 FEM市場規模一定大于WiFi6 FEM。

          國內有20多家公司在做WiFi FEM,而目前80%以上的WiFi FEM市場份額屬于Skyworks、Qorvo和Richwave,高通RF360也在研發WiFi FEM,將加入到這個市場。

          Cat.1 PA市場規模: 約3億元市場容量不大,市場成長空間有限。國產競爭廠商達7家之多,技術上沒有演進,最后都是同質化產品殺價格,無利可圖。

          BT FEM市場規模: 1億元左右這么小的市場空間,為什么有多達10家國產廠商。答案只有一個:技術門檻太低。

          UWB FEM市場規模: 約200萬元UWB和藍牙一樣是短距離通信,基本上不需要外加FEM,同時追求的又是低功耗,加了FEM就沒法低功耗。

          UWB基站側需要加FEM,增大發射功率。但UWB基站的推廣屬于民間商業化范疇,與運營商無關。UWB是10多年前的老技術了,未來市場能不能起來,什么時候起來,都有不確定性。就算UWB市場起來了,UWB基站側加FEM的市場規模也就是1億元左右。

          基站射頻前端芯片市場規模:30~60億元基站市場受技術升級和政策影響很大,屬于周期性波動市場。所以,在這里強調2021年市場規模沒有多大參考意義。

          基站射頻前端芯片包括PA、Switch、LNA、Filter(SAW、LTCC、BAW/FBAR)。

          基站又分為宏基站和微基站,據市場信息,2021年微基站PA市場規模為5億元,宏基站和微基站采購的濾波器為6億元左右。

          國內宏基站和微基站PA格局初定,三個客戶和四家國產基站PA廠商??蛻魹槿A為、中興、新華三,四家國產基站PA廠商中有三家國產PA廠商處在即將上市或者上市輔導中,還有一家是不會上市的。據行業內人士告知,國產基站PA在2021年實現出貨近20億元。

          分立濾波器市場規模:約110億元(SAW濾波器:100億元,BAW/FBAR:10億元)這110億元濾波器市場包括村田7億美金、高通3億美金(SAW+BAW)、Wisol2億美金、太誘2億美金、博通1億美金(FBAR)、國產濾波器2億美金。手機上只有n40、n41頻段會采用BAW/FBAR濾波器,而且在未來,大部分的濾波器會集成在模組里。

          國產濾波器80%的銷售額來自四家公司:好達、德清華瑩、麥捷科技、三安集成。

          PA與濾波器之爭

          射頻前端模組的到來,PA和濾波器本來可以成為合作關系,但隨著越來越多的國產濾波器公司對外官宣在研發射頻前端模組,這種關系由合作轉變為競爭。

          有一句話說到:“大家都窮的好好的,你為什么要先富起來,打破這種平衡呢?”在任何一個行業,一個打破了平衡的人,就有無限的可能??赡苓€會保持原有的圈子,也可能會拋棄原有...

          國內射頻芯片行業陷入了囚徒困境,國產濾波器公司在研發PAMiD、LPAMiF、LFEM、DiFEM,手機PA公司要不要進入濾波器呢?

          卓勝微從射頻開關開始,進入到濾波器,最后實現PA模組化,是國內射頻前端芯片布局最完整的公司。

          唯捷創芯怎么辦?其他國產PA公司怎么辦?毫無疑問,必須自己做濾波器,就像Skyworks、Qorvo、高通那樣,有自己的濾波器才能做出有競爭力的射頻前端模組。

          國產PA與國產濾波器之間的競爭就此拉開序幕,誰會成為這場終局之戰的勝者呢?

          國產PA與國產濾波器之爭,實質上是PAMiD+LPAMiF產品之爭,尤其是PAMiD,模組里濾波器占總成本的60%。誰更有優勢?我們先做產品分析。

          PAMiD中所需要的濾波器均為小尺寸,如Low Profile CSP(厚度小于0.35mm),或者WLP。因為PAMiD應用于高端手機,對濾波器性能、可靠性要求高。另外,PAMiD需要支持復雜CA功能,需要用到四工器或者六工器,對濾波器設計要求難度大大提高。

          PAMiD需要的濾波器包括,Low band: n5、n8、n12、n20,Mid band: n1、n3、B34/39,High band: n7、n40、n41,其中SAW濾波器占70%,BAW濾波器占30%。除了n40、n41BAW/FBAR濾波器有國產廠商可以提供,其他濾波器都是只有國外廠商。至于LPAMiF,n77/79頻段采用的是LTCC或者IPD濾波器,與SAW和BAW/FBAR濾波器無關。未來毫米波AiP和SAW、BAW/FBAR濾波器也沒有關系。

          國產濾波器公司做PAMiD和LPAMiF,首先要研發PA,因為市場上沒有公司賣5G PA裸DIE;其次要研發模組需要的濾波器,當然也可以外購國外濾波器,但那樣在PA和濾波器上都沒有優勢。所以,要在競爭中取勝,國產濾波器公司必須在PA和濾波器研發上齊頭并進,在人力和資金上都要大投入。

          再回看國產濾波器走到哪一步了,分立Rx SAW濾波器已經OK,分立大尺寸Normal SAW濾波器只能應用于如B1/5頻段,分立大尺寸TC-SAW濾波器(可擴展到B3/8/28/7等頻段)還沒有,可集成小尺寸并采用IHP/TC-SAW/BAW等工藝實現B1/3四工器等全頻段濾波器更沒有。

          但對手機PA公司來說,PA技術已經掌握,只需要購買國外濾波器來做PAMiD,解決集成化的問題,后續再進行國產濾波器替代(不管是買還是自己做)。相對來說,能更快地推出PAMiD產品。

          未來未知,國產PA與國產濾波器之爭到底誰會勝出,只能拭目以待。

          結語

          國產射頻芯片終局之戰會分為兩個賽段,第一賽段是上市出線賽,第二賽段是上市后的淘汰賽。有人會倒在第一賽段,有人會倒在第二賽段,不管哪個賽段,這個賽程都不會太長。

          不要懼怕結果和未來,做好你自己,去看更明亮的光,看更深邃的夢,即使哪天告別了芯片創業,也要告訴自己活過一場。

          作者:

          鐘林,晉江三伍微電子有限公司

          zhonglin@gsrmicro.com

         



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