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國產(chǎn)射頻芯片的終局之戰(zhàn)

2022-05-05
來源: 半導體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 射頻芯片 唯捷創(chuàng)芯

  隨著唯捷創(chuàng)芯上市破發(fā),國產(chǎn)射頻芯片的終局之戰(zhàn)提前到來。

  該來的遲早會來,行業(yè)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(chǎn)業(yè)本質(zhì),理性客觀地來看待這場國產(chǎn)射頻芯片終局之戰(zhàn)。

  技術(shù)和市場是國產(chǎn)射頻芯片終局之戰(zhàn)的兩個最重要戰(zhàn)場。資本市場留給國產(chǎn)射頻芯片創(chuàng)業(yè)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(shù)之爭

  在芯片行業(yè),產(chǎn)品是技術(shù)的體現(xiàn),技術(shù)是人才的體現(xiàn),但技術(shù)又不僅僅是人才的體現(xiàn),也是時間和資金的體現(xiàn)。做出技術(shù)領(lǐng)先的芯片產(chǎn)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(shù)競爭力。

  技術(shù)優(yōu)勢和競爭力最終要落在產(chǎn)品上,用產(chǎn)品說話才有價值和意義。對企業(yè)來說,不能落地的技術(shù),不能轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品競爭力的技術(shù),就不是真正有意義的技術(shù)。

  射頻芯片技術(shù)在中國經(jīng)歷了近20年的發(fā)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(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)全面鋪開,學習和追趕國外廠商。下面對國產(chǎn)射頻芯片技術(shù)和產(chǎn)品做個歸納和總結(jié):

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

  3G PA從2012年開始實現(xiàn)國產(chǎn),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(chuàng)新出Phase2架構(gòu),簡稱Phase2 PA。這也是PA模組化最早的雛形,采用基板技術(shù),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(guān)。國內(nèi)射頻芯片公司花了三年時間集中研發(fā)取得了成功,又花了2年時間在技術(shù)上迭代才追上國外廠商。

  接著,在Phase2 PA的基礎(chǔ)上升級到Phase 5N,進入到5G PA行列,技術(shù)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(nèi)頭部射頻芯片公司在2020年開始量產(chǎn),到今天實現(xiàn)量產(chǎn)的國產(chǎn)射頻芯片有四家,因而拉開了國產(chǎn)射頻芯片公司之間的技術(shù)差距。

  PAMiD:5G手機sub-3GHz PA模組方案,經(jīng)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(chǔ)上增加EN-DC。

  國內(nèi)在這個產(chǎn)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(fā)難度更大。PAMiD將進一步拉大國內(nèi)射頻芯片廠家之間的技術(shù)差距。

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

  WiFi FEM已經(jīng)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(xiàn)實WiFi6 FEM技術(shù),不叫做WiFi FEM。因為WiFi7已經(jīng)來了,接下來要開始研發(fā)WiFi7 FEM。

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

  BT FEM:藍牙FEM的技術(shù)門檻低,采用CMOS工藝,研發(fā)相對簡單。市場很小,卻有近10家國產(chǎn)BT FEM。

  UWB FEM:UWB FEM跟BT FEM類似,采用CMOS工藝,沒有線性技術(shù)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(shù)難度不大,技術(shù)上沒有演進,做完即結(jié)束,國內(nèi)在做的也有好幾家。

  基站 PA:市場上關(guān)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(shù)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(xiàn)在70%的產(chǎn)品轉(zhuǎn)為氮化鎵工藝。技術(shù)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(shù)難度相對要低一些?,F(xiàn)在國內(nèi)公司已經(jīng)進入這個基站市場。

  DiFEM/LFEM:這個產(chǎn)品,國內(nèi)已經(jīng)有龍頭存在,技術(shù)上不存在問題,國產(chǎn)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(zhàn),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(guān)和LNA成為了射頻前端芯片最為基礎(chǔ)的常規(guī)產(chǎn)品,會出現(xiàn)在各種芯片模組里。做FEM的公司都有這個技術(shù),國內(nèi)有這個技術(shù)和產(chǎn)品的公司超過50家。

  濾波器:濾波器是國內(nèi)射頻芯片最需要突破的地方,濾波器研發(fā)技術(shù)涉及到EDA、設計和工藝,以及封裝技術(shù)。做濾波器,需要建立自己的生產(chǎn)線成為行業(yè)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(nèi)射頻芯片公司付出高昂的研發(fā)時間和費用。

  市場之爭

  市場之爭也是技術(shù)之爭,產(chǎn)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(jù)供應鏈管理原則,每個客戶一般只會導入2~3家國產(chǎn)射頻芯片公司(保留2家國外公司)。這樣會導致一個結(jié)局:有主力核心產(chǎn)品,但沒有大客戶,出局;有大客戶,但沒有主力核心產(chǎn)品,出局。既有主力核心產(chǎn)品又有大客戶的國產(chǎn)射頻芯片公司才能贏得終局之戰(zhàn)。

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

  2G PA/3G PA市場規(guī)模:6億元以內(nèi)市場在萎縮,產(chǎn)品做到了極致,低毛利,國產(chǎn)供應商只剩2~3家。

  Phase 2/Phase 5N PA市場規(guī)模:約55億元Phase 2 PA和Phase 5N PA大部分已經(jīng)國產(chǎn)化,Skyworks和Qorvo一共還有10億元市場。隨著4G手機轉(zhuǎn)為5G手機,Phase 2 PA會下降,Phase 5N PA會增長,但整體的市場規(guī)模在近兩年會維持不變。唯捷創(chuàng)芯占約60%的市場份額。

  L-PAMiF+LFEM市場規(guī)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(nèi)其他廠商在2021年下半年才開始批量供應。這個產(chǎn)品主要是國外廠家為主,其市場規(guī)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(chǎn)射頻芯片替代。

  PAMiD市場規(guī)模:約60億元這個市場為Skyworks、Qorvo和高通RF360所占有。市場規(guī)模會繼續(xù)增長,但兩年內(nèi)國產(chǎn)射頻芯片公司還吃不到這塊市場蛋糕。

  分立Switch/LNA市場規(guī)模:約36億元(射頻開關(guān):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(jù)唯捷創(chuàng)芯財報,2021年射頻開關(guān)銷售額約5000萬元。

  這個市場規(guī)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(guān)技術(shù),有好的供應鏈價格,有大客戶基礎(chǔ),也沒有機會。否則,這些手機PA公司直接干射頻開關(guān)上市好了。

  DiFEM市場規(guī)模: 20億元(猜測)市場上在量產(chǎn)交貨的DiFEM國外廠家有Skyworks、村田、Qorvo、高通RF360,國內(nèi)只有卓勝微。目前沒有收集到具體市場數(shù)據(jù),待后續(xù)更新。

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

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

  國內(nèi)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(fā)WiFi FEM,將加入到這個市場。

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

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

  UWB FEM市場規(guī)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(cè)需要加FEM,增大發(fā)射功率。但UWB基站的推廣屬于民間商業(yè)化范疇,與運營商無關(guān)。UWB是10多年前的老技術(shù)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(cè)加FEM的市場規(guī)模也就是1億元左右。

  基站射頻前端芯片市場規(guī)模:30~60億元基站市場受技術(shù)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(diào)2021年市場規(guī)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(jù)市場信息,2021年微基站PA市場規(guī)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(nèi)宏基站和微基站PA格局初定,三個客戶和四家國產(chǎn)基站PA廠商??蛻魹槿A為、中興、新華三,四家國產(chǎn)基站PA廠商中有三家國產(chǎn)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(jù)行業(yè)內(nèi)人士告知,國產(chǎn)基站PA在2021年實現(xiàn)出貨近20億元。

  分立濾波器市場規(guī)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(chǎn)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(chǎn)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(guān)系,但隨著越來越多的國產(chǎn)濾波器公司對外官宣在研發(fā)射頻前端模組,這種關(guān)系由合作轉(zhuǎn)變?yōu)楦偁帯?/p>

  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(yè),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(nèi)射頻芯片行業(yè)陷入了囚徒困境,國產(chǎn)濾波器公司在研發(fā)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(guān)開始,進入到濾波器,最后實現(xiàn)PA模組化,是國內(nèi)射頻前端芯片布局最完整的公司。

  唯捷創(chuàng)芯怎么辦?其他國產(chǎn)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(chǎn)PA與國產(chǎn)濾波器之間的競爭就此拉開序幕,誰會成為這場終局之戰(zhàn)的勝者呢?

  國產(chǎn)PA與國產(chǎn)濾波器之爭,實質(zhì)上是PAMiD+LPAMiF產(chǎn)品之爭,尤其是PAMiD,模組里濾波器占總成本的60%。誰更有優(yōu)勢?我們先做產(chǎn)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(chǎn)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(guān)。未來毫米波AiP和SAW、BAW/FBAR濾波器也沒有關(guān)系。

  國產(chǎn)濾波器公司做PAMiD和LPAMiF,首先要研發(fā)PA,因為市場上沒有公司賣5G PA裸DIE;其次要研發(fā)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(yōu)勢。所以,要在競爭中取勝,國產(chǎn)濾波器公司必須在PA和濾波器研發(fā)上齊頭并進,在人力和資金上都要大投入。

  再回看國產(chǎn)濾波器走到哪一步了,分立Rx SAW濾波器已經(jīng)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(xiàn)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(shù)已經(jīng)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(xù)再進行國產(chǎn)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(chǎn)品。

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

  結(jié)語

  國產(chǎn)射頻芯片終局之戰(zhàn)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(jié)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(chuàng)業(yè),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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