《電子技術(shù)應(yīng)用》
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本土射頻企業(yè)的突圍之路

2020-09-23
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 5G 基站 射頻

  每一次技術(shù)更迭,都會出現(xiàn)新的變革者。5G浪潮的來臨,意味著基站以及手機(jī)等終端移動設(shè)備將要面臨著一次重要的技術(shù)升級,這不僅為射頻市場帶來了巨大的商機(jī),也迎來了一批乘勢而起的國產(chǎn)射頻企業(yè)。

  尤其是最近華為禁令的影響,讓國產(chǎn)廠商意識到了射頻的重要性。有見于此,過去幾年里,國內(nèi)涌現(xiàn)了一大批射頻初創(chuàng)企業(yè),當(dāng)中不少盯著5G這個“大餅”而來。但從全球射頻市場總體情況來看,這仍是一個被美日企業(yè)統(tǒng)治的市場。在這種情況下,本土射頻企業(yè)的出路會在哪里?

  國產(chǎn)射頻企業(yè)頻頻加碼

  國產(chǎn)射頻市場的火爆從資本市場層面也能反應(yīng)出來。據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)觀察不完全統(tǒng)計(jì),光在今年上半年,包括昂瑞微、宙訊科技、至晟微電子、力通通信、好達(dá)電子等多家射頻企業(yè)拿到了新一輪的融資。同時(shí),國內(nèi)射頻巨頭,卓勝微也正在計(jì)劃一項(xiàng)30億元的融資項(xiàng)目。

  具體來看,今年2月,芯百特宣布完成了數(shù)千萬元人民幣的A輪融資,由復(fù)樸投資領(lǐng)投,UMC資本、湖北小米長江產(chǎn)業(yè)基金跟投。據(jù)了解,該輪資金將用于現(xiàn)有射頻前端產(chǎn)品的量產(chǎn)以及新產(chǎn)品的研發(fā)。同期,小米長江還進(jìn)行了另一筆投資計(jì)劃,同樣也是針對射頻領(lǐng)域——昂瑞微電子獲得了長江小米產(chǎn)業(yè)基金310萬人民幣戰(zhàn)略投資。

  3月,5G射頻前端芯片公司“芯樸科技”宣布完成數(shù)千萬元人民幣Pre-A輪融資,本輪融資由華創(chuàng)資本領(lǐng)投,北極光創(chuàng)投、中科創(chuàng)星跟投。據(jù)悉,本輪融資將主要用于團(tuán)隊(duì)建設(shè),芯片快速研發(fā)和迭代,市場拓展等方面,在手機(jī)移動端、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域提供性能一流的射頻前端模組。

  5月,本土射頻領(lǐng)域中的另一家公司近億元的融資也引起了業(yè)界的注意。5G射頻前端芯片公司“至晟微電子”于今年5月完成了近億元A輪融資,本輪融資由耀途資本與容億投資聯(lián)合領(lǐng)投,拓金資本、盛宇資本及產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)跟投。同時(shí),有報(bào)道稱,至晟微還將于近期完成由頂級產(chǎn)業(yè)資本及投資機(jī)構(gòu)數(shù)千萬人民幣A+輪融資。據(jù)耀途資本發(fā)布的消息顯示,公司認(rèn)可至晟微在5G基站宏基站GaAs高線性驅(qū)動功放,GaN末級功放以及小基站GaAs末級功放領(lǐng)域的研發(fā)能力及持續(xù)迭代能力。

  6月,國內(nèi)射頻企業(yè)再次受到了產(chǎn)業(yè)基金的關(guān)注,曾獲小米投資的好達(dá)電子再獲華為旗下的哈勃科技投資有限公司投資。好達(dá)電子是國內(nèi)知名的聲表面波(SAW)器件生產(chǎn)廠商,主要產(chǎn)品包括SAW濾波器、雙工器、諧振器,應(yīng)用于智能手機(jī)、通信基站、LTE模塊、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智能家居及其它射頻通訊領(lǐng)域。

  在最近的兩個月當(dāng)中,射頻企業(yè)依舊吸引著資本市場的目光。8月、9月連續(xù)兩筆近億元的融資,再次說明了國內(nèi)射頻市場的繁榮——力通通信完成了近億元的Pre A輪融資;5G射頻濾波器芯片設(shè)計(jì)制造公司宙訊科技完成了近億元的A輪融資。

  其中,宙訊科技曾表示,本輪融資主要用于5G射頻濾波器研發(fā)和生產(chǎn)基地建設(shè),核心內(nèi)容包括廠房建設(shè)、生產(chǎn)制造設(shè)備采購、科技尖端人才引進(jìn),以及渠道建設(shè)和企業(yè)品牌打造等。

  除了拿到新一輪融資的企業(yè)外,國內(nèi)射頻巨頭卓勝微也曾于今年發(fā)布公告稱,公司計(jì)劃融資30億,向高端射頻濾波器領(lǐng)域拓展。具體來看,其募資的資金將用于“高端射頻濾波器芯片及模組研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”、“5G 通信基站射頻器件研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”和“補(bǔ)充流動資金”。

  從以上多筆融資的情況中看,國內(nèi)射頻企業(yè)多是圍繞PA和濾波器領(lǐng)域發(fā)展。從發(fā)展前景上看,根據(jù)Yole數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)到2023年射頻前端產(chǎn)值將達(dá)到350億美金(折合2434億元)。其中,射頻濾波器市場規(guī)模達(dá)225億美金(折合1565億元),PA市場規(guī)模達(dá)70億美金。在此驅(qū)動之下,本土廠商在此發(fā)力,也不失為未來搶占市場打下基礎(chǔ)。

  在國內(nèi)眾多射頻企業(yè)踴躍出現(xiàn)的出現(xiàn)的同時(shí),我們卻不得不承認(rèn),目前國內(nèi)射頻企業(yè)中,最有競爭力,應(yīng)該就是被聯(lián)發(fā)科收購的Vanchip。這也從側(cè)面說明,對于本土射頻企業(yè)來說,還有很長的路要走。

  為何射頻那么難?

  射頻難在哪里?眾所周知,由于5G通信協(xié)議變得越來越復(fù)雜,因此對于射頻系統(tǒng)的各種性能也提出了嚴(yán)格的需求。

  從濾波器方面來看,它可以將帶外干擾和噪聲濾除以以滿足射頻系統(tǒng)和通訊協(xié)議對于信噪比的需求。但隨著通信協(xié)議越來越復(fù)雜,對于通訊協(xié)議對于頻帶內(nèi)外的需求也越來越高,這也使得濾波器的設(shè)計(jì)越來愈有挑戰(zhàn)性。于是,在這個發(fā)展過程當(dāng)中,具有高Q值、低插入損耗等特性的濾波器——SAW和BAW濾波器成為了主流技術(shù)路線。

  除此之外,濾波器還需要芯片工藝的積累,但受制于材料工藝技術(shù)限制,國內(nèi)濾波器的發(fā)展遇到了很大的阻礙。據(jù)東吳證券研究所的報(bào)告顯示,SAW/BAW 濾波器的設(shè)計(jì)和制造非常復(fù)雜,目前仍無法用集成度最高的CMOS工藝進(jìn)行批量化制造,而必須使用特殊工藝以保證性能。

  據(jù)相關(guān)媒體的報(bào)道顯示,BAW濾波器中的主流技術(shù)FBAR需要在有源區(qū)下方做高精度蝕刻,這就對芯片工藝方面提出了很高要求;另一方面,也需要能有同時(shí)了解器件物理和工藝的工程師來完成結(jié)合工藝的器件設(shè)計(jì),來實(shí)現(xiàn)高性能濾波器。因此,為了實(shí)現(xiàn)高性能的BAW濾波器,通常需要工藝和器件設(shè)計(jì)的協(xié)同優(yōu)化,BAW濾波器廠商需要有自己的Fab已完成定制化的工藝來生產(chǎn)濾波器。而需要Fab則意味著需要很高的資本投入。

  因此,為了最大化的保證最優(yōu)設(shè)計(jì)結(jié)果,SAW/BAW 濾波器廠商大多采用IDM的模式,這是這個領(lǐng)域做得最好的那幾家企業(yè)都有自己的制造工廠的原因。

  PA在射頻前端發(fā)揮的作用僅次于濾波器。由于5G引入新的波形CF-OFDM,使得帶寬變寬了,子載波的間隔變寬了,這就需要新的射頻半導(dǎo)體,尤其是PA的重新設(shè)計(jì)。在該領(lǐng)域,歐美廠商占據(jù)了絕大部分市場份額,而國產(chǎn)PA廠商則大多采用Fabless模式,以芯片設(shè)計(jì)為主,且產(chǎn)品主要集中在市場中低端,所占市場份額仍較小。

  但第三代半導(dǎo)體材料的出現(xiàn),使得PA市場出現(xiàn)了新的變化。由此,RF PA又逐漸形成了CMOS、GaAs(砷化鎵)、GaN(氮化鎵)三大技術(shù)路線。其中,GaN憑借著更寬的禁帶寬度、更強(qiáng)的擊穿電壓以及更快的飽和電子速率,被市場認(rèn)為是未來高射頻、大功耗應(yīng)用的主要方案。這也是目前,國內(nèi)外廠商都在布局的重點(diǎn)領(lǐng)域。

  另一方面,受5G核心技術(shù)特征影響,射頻前端正朝著集成化、模塊化方向發(fā)展。在這方面,國際射頻企業(yè)則一直致力于射頻前端的集成化和模塊化,同時(shí)在手機(jī)廠商的配合下,他們在向模塊化發(fā)展的進(jìn)程要更順利一些。而對于本土企業(yè)來說,模塊化的到來則為他們帶來了更難的挑戰(zhàn)。

  整合是本土企業(yè)的出路?

  正如上文所說,射頻模塊化是行業(yè)的選擇。在這個過程中,頻前端模塊也發(fā)展出了數(shù)種類別,包括 ASM,F(xiàn)EMiD,PAMiD 等等。其中,目前模組化程度最高的是PAMiD,主要集成了多模多頻的 PA、RF 開關(guān)及濾波器等元件。

  反觀國際射頻巨頭,之所以他們能夠在模塊化的道路中發(fā)展比較順利,是因?yàn)镼orvo、Skyworks和高通等巨頭企業(yè)都具備PA、濾波器和開關(guān)等產(chǎn)品,這有助于他們打造模塊化的產(chǎn)品。

  Rome was not built in a day,他們所擁有的完善產(chǎn)品線也是在逐步發(fā)展中而建立的。而在這其中,收購和合作起到了關(guān)鍵作用。

  作為組成Qorvo的企業(yè)之一,TriQuint在射頻領(lǐng)域有著悠久的歷史,尤其是在砷化鎵半導(dǎo)體技術(shù)方面表現(xiàn)得尤為出色。TriQuint使用砷化鎵,SAW和BAW技術(shù)創(chuàng)建了標(biāo)準(zhǔn)和定制產(chǎn)品。但在這個過程中,收購也成為重要的一部分。2001年5月,TriQuint收購了Sawtek,通過合并,TriQuint將SAW技術(shù)整合到了其產(chǎn)品中。2002年,TriQuint收購了英飛凌的 GaAs半導(dǎo)體業(yè)務(wù),作為兩家公司之間的合作伙伴關(guān)系的一部分,共同創(chuàng)造產(chǎn)品。2005年初,TriQuint收購了位于俄勒岡州本德的 TFR Technologies ,得益于這筆交易,讓他在BAW領(lǐng)域又有所拓展。

  組成Qorvo的另外一部分,RF Micro Devices (RFMD) 在其自創(chuàng)立之初就專注于RF設(shè)計(jì),同時(shí)他也是 GaAs 和GaN技術(shù)領(lǐng)域的先驅(qū)。在RFMD的發(fā)展過程中,也同樣少不了并購。2007年末,RFMD收購了另一家RF組件制造商Sirenza Microdevices,該公司使RFMD有了充分利用其蜂窩應(yīng)用中的RF集成和系統(tǒng)級設(shè)計(jì)專業(yè)知識的能力。2012年11月,RFMD收購了位于加利福尼亞州的Amalfi Semiconductor,以進(jìn)入CMOS功率放大器(PA)市場。

  2015年,RFMD和TriQuint強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合成立了Qorvo。繼承了這兩者基因的Qorvo,結(jié)合了雙方的互補(bǔ)產(chǎn)品組合,特別是功率放大器放大器、電源管理集成電路、天線控制解決方案、基于開關(guān)的產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)過濾器等,奠定了他在射頻領(lǐng)域發(fā)展的基石。

  近年來崛起的另一個射頻企業(yè)高通也是一個典型的例子,雖然他們本身有主控芯片平臺,這讓他們在射頻的發(fā)展中如虎添翼,但即使如此,他們也是花費(fèi)了十多年的時(shí)間,才在射頻領(lǐng)域達(dá)成今天的位置,其收購和合作又是公司射頻實(shí)力擴(kuò)展的重要手段。

  據(jù)了解,高通做射頻最早可以追溯到2011年前后,當(dāng)時(shí)他們從業(yè)內(nèi)挖了一些專家,開始研究CMOS PA。在決定切入射頻之后,高通后來收購了一家名為Black Sand的公司。2015年左右開始轉(zhuǎn)向砷化鎵PA。在此期間,為了打造更好的射頻前端模組,高通除了繼續(xù)拓展自身射頻產(chǎn)品線外,也開始和TDK旗下的EPCOS合作。2016年1月高通和TDK宣布了一項(xiàng)協(xié)議,組建了一家合資企業(yè)RF360 Holdings Singapore PTE,計(jì)劃使交付射頻前端(RFFE)模塊和射頻濾波器完全集成系統(tǒng)為移動設(shè)備和快速增長的業(yè)務(wù)部門。2019年9月,高通資31億美元,收購TDK在射頻識別企業(yè)RF 360 Holdings的所有股份,并宣布了其5G戰(zhàn)略和領(lǐng)導(dǎo)地位的重要里程碑。

  通過Qorvo和高通的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)中,結(jié)合射頻行業(yè)的發(fā)展趨勢,還有筆者最近與射頻行業(yè)的幾位前輩交流的結(jié)果,并購整合也許是本土射頻企業(yè)的一條發(fā)展壯大的優(yōu)選道路。尤其是在目前國內(nèi)射頻企業(yè)眾多且多點(diǎn)開花的情況上看,并購整合這些企業(yè),或許能夠更快地推進(jìn)國產(chǎn)射頻產(chǎn)品向模塊化方向發(fā)展。

  只有擺脫了單打獨(dú)斗的情況,才能集中精力干更大的事。當(dāng)然,我們也必須承認(rèn),這只是開始,畢竟射頻方面的技術(shù)門檻,也是我們必須首先跨越的第一道難關(guān)。


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