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线路板之5G的到来国内手机射频芯片能迎来黄金时期吗

文章来源:电子发烧友作者:梁波静 查看手机网址
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人气:2913发布日期:2019-07-31 10:38【

  在国内通信产业一片“缺芯少魂”的尴尬处境中,其中一些“重灾区”的受制情况远比普遍情况更糟糕。

  射频前端芯片即是如此。就算是在5G主芯片上,但射频前端市场有超过9成份额都被外商把持,领域内的国内线路板等企业都是“小舢板”。

  射频芯片直接影响着手机的信号收发。如果没有它,手机根本无法连接到移动网络。在智能手机中,它是射频收发器和天线之间的一系列组件,主要包括功率放大器(PA)、滤波器、天线开关、双工器和低噪声放大器等。

  在5G相关芯片方面,即使强大如苹果,也怕被“卡脖子”。7月25日,苹果公司正式宣布,将以10亿美元的价格收购英特尔大部分的智能手机调制解调器(modem)业务。此次收购意味着苹果要为其手机生产自己的5G调制解调器。

  反观国内的射频芯片,其受制于人的状态亟待改变。特别是在5G时代,射频前端的重要性将更加凸显。根据调研机构统计,全球手机射频前端市场规模在2023年将达350亿美元,未来射频模块所隐含的商机不亚于手机主芯片。

  在这次中美科技战中,射频芯片的“空白”成为惨烈战场,相比于产品线齐全的美国两大射频芯片供应商 Skyworks和Qorvo,国内PCB等供应商只能采取单点突破方式切入该市场,各家找一个切入点参与战局。

  这或许是起步阶段的策略,但长期来看,补上该短板仍是长路漫漫。

制约国产射频芯片的命门

  据估计, 4G全网通手机的射频前端模块成本约10美元,内含10颗以上射频芯片,包括2 ~ 3颗PA、2~4颗开关芯片、6~10 颗滤波器,未来到了5G时代, 射频前端模块成本将较4G时代成长3-5倍,有机会超过手机主芯片,其中蕴含的商机不言而喻。然而,在这样一个重要领域,国内企业的水平差距十分明显。

射频前端芯片示意图

  在射频前端模块中, 功率放大器PA芯片所受的压力首当其冲。PA芯片的功能是负责将发送的信号放大,是最耗电的元件,随着手机频段持续增加,PA的数量也随之增加,如4G多模多频手机所需PA芯片介于5 ~ 7颗,5G手机内的PA需求量将超过15颗。

  可以说,PA芯片决定着手机等无线终端的通讯距离、信号质量等,是整个通讯系统芯片组中除基带主芯片之外最重要的组成部分。

  根据调研机构统计,2017年PA芯片市场规模约为50亿美元,预计2023年将达到70亿美元。在射频前端模块诸元件中,PA芯片的产值处于第二位。

  在工艺技术方面,PA射频芯片的制造难度越来越高,这也是为什么该市场主要由IDM厂商所把持。目前, PA采用的工艺以砷化镓GaAs为主,其次是SOI、CMOS和矽锗SiGe。过去4G的PA主要采用砷化镓工艺,3G的PA采用砷化镓或CMOS,比重大约是各自50%,未来5G手机的PA预计是延续砷化镓工艺技术。

  国产厂商在高端 PA上的缺失,让我们在即将到来的5G竞争中束手束脚。但射频前端模块的另一个重要部件,所面临的竞争环境更加严峻,这就是滤波器。

  它是射频前端模块中市场规模最大的,2017年产值约80亿美元,2023年将达到225亿美元。从销售数据上看,美日供应商几乎垄断了滤波器市场。对国内厂商来说,最坏的情况就是对着上百亿美元的市场干着急,看着别人数钱。

  滤波器功能在于杂讯过滤、抑制信号干扰,保障信号在不同频率下不会互相干扰,目前手机上用的主流滤波器包括声表面滤波器(SAW)、体声波滤波器(BAW)。

  目前,一台国际通用4G手机,可能需要过滤最多15个频带上的2G、3G和4G收发通路,此外还有Wi-Fi、蓝牙和全球导航卫星系统,这样一来,一部手机可能需要最多30至40个滤波器。

  未来,每台5G手机很可能需要放入更多的滤波器,因此事情可能变得越发复杂。

  值得一提的是,由于4G、5G通讯所使用滤波器主要为BAW滤波器,与2G、3G使用的SAW在技术上有相当程度的差异。若国内电路板等供货商无法成功跨进BAW市场,恐将在SAW市场上面临更沉重的价格战压力。

  总之,整体来看,射频前端技术被外商把持很深,超过9成市场都是外商供应,当下中国,很少有一个技术领域会如此孱弱。

  与此同时,射频芯片的技术升级之路会更加坎坷。这是因为手机需要支持更多频段,这让射频前端设计的复杂度直线提升,往往在方寸之间就要容纳上百个元器件。

  另一个同时发生的趋势,也让射频前端设计的难度雪上加霜。国际知名市场研究机构IHS就指出,伴随着手机设计的轻薄化发展,机身内可被利用的空间实际上是减小的,尤其是主板的空间。

  因此,尽管射频前端的复杂度和重要性与日俱增,但矛盾的是,主板上留给它的空间却越来越少。

  这种尴尬,国内射频前端企业体会甚深,留给他们的时间和空间,也在越来越少。

ps:部分图片来源于网络,如有侵权,请联系我们删除

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