電子發(fā)燒友App
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)，射頻前端市場呈現(xiàn)出急劇增長的態(tài)勢。
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)，射頻前端市場呈現(xiàn)出急劇增長的態(tài)勢。根據(jù)Yole的市場研究數(shù)據(jù)，2019年全球射頻前端市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到152億美金，預(yù)計到2025年將超過253億美金，年復(fù)合增長率為11%，整體增長勢頭將長期延續(xù)。
圖 全球射頻前端市場規(guī)模預(yù)測 （數(shù)據(jù)來源 Yole）
在射頻前端市場高速增長的同時，集成多模多頻的PA、RF開關(guān)及濾波器的模組化程度相對較高的PAMiD在5G時代的需求也不斷增長。但由于在技術(shù)、工藝以及產(chǎn)業(yè)鏈整合能力上的差距，國內(nèi)射頻前端廠商一時尚難攻破美日射頻巨頭的市場壁壘。因此，在不可避免的趨勢之下，“模組化之路該怎么走”成為了廠商們不得不面對的一道難題。
?
射頻前端市場割裂嚴(yán)重?
射頻前端市場迅猛增長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，以及單個手機(jī)上的射頻模組、器件用量的大幅提升。
根據(jù)國際射頻巨頭Skyworks給出的數(shù)據(jù)，隨著智能手機(jī)頻段的升高與增多，射頻前端價值量也隨之水漲船高。2G時代，手機(jī)射頻前端價值量僅為3美元左右，到3G時代迅速提升到8美元左右，4G時代則升為18美元左右，而到了5G時代，射頻前端價值量進(jìn)一步提升至25美元左右。
圖 射頻前端價值量預(yù)測 （來源 Skyworks，中信證券）
在整個射頻前端的組成結(jié)構(gòu)中，濾波器和PA占據(jù)了主要市場份額，分別占據(jù)整個射頻前端市場的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。
長期以來，全球射頻前端高端市場一直被美日企業(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、制造、封測各環(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)射頻前端市場份額八成左右。不過，博通和Qorvo在BAW濾波器上優(yōu)勢更大，村田則在SAW濾波器上優(yōu)勢更大，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競爭力，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，主要給手機(jī)廠商供應(yīng) GSM/LB PAMiD。
就國內(nèi)市場而言，模組產(chǎn)品的競爭還相對邊緣，市場主體依舊是分立器件。這也導(dǎo)致國內(nèi)射頻前端市場陷入嚴(yán)重的同質(zhì)化競爭局面，多數(shù)廠商在中低端市場爭得頭破血流，卻只能博得較低利潤。
?
高性能濾波器是道坎
那么，為什么多年來國內(nèi)廠商一直無法攻入高端市場？對此，迦美信芯通訊技術(shù)有限公司董事長兼CTO倪文海博士表示，國內(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)計上下功夫，還必須兼顧工藝和模型，三者是緊密結(jié)合同時又彼此影響。所以，濾波器的開發(fā)絕不是簡單的“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賴志國則指出，許多人在認(rèn)識上存在一個誤區(qū)，因為看到SAW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)上都要面對很大的挑戰(zhàn)。
另外，對于一個有競爭力的模組產(chǎn)品，挑戰(zhàn)是來自很多方面的。首先，一定不能在任何一個器件上有短板；其次，將其整合的時候又需要產(chǎn)品級的方案，難度又上升了一個級別。
?
為何模組化是必須？
事實上，射頻前端向模組化演進(jìn)的歷史算起來也不是太長。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時代后才真正開始的，而最早推動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，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個以上通信頻段，全球2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)合計支持頻段能達(dá)到91個以上，使得濾波器需求量大幅增長。
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)計難度會變大，產(chǎn)品一致性也會因此降低。另外，手機(jī)的研發(fā)周期也將拉長，會削弱手機(jī)廠商的競爭力。
在4G時代，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)在中等價位手機(jī)中有了不小的滲透率 ，大趨勢已不可避免。
對國內(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競爭的泥淖，從產(chǎn)業(yè)鏈中賺取更高利潤，也能抓住5G和國產(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IC產(chǎn)業(yè)的本土供應(yīng)鏈安全作出一份貢獻(xiàn)。
?
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。因此，國內(nèi)廠商短期內(nèi)在中高頻PAMiD上的機(jī)會不是太大，但在低頻PAMiD上的機(jī)會卻很大，因為國內(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PA，有的擅長Switch，有的擅長LNA，有的擅長濾波器，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)，資金實力雄厚，PA、LNA、SW和SAW濾波器都自行開發(fā)。為了增強(qiáng)競爭力，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)國內(nèi)第一梯隊的優(yōu)勢，與國外經(jīng)過產(chǎn)業(yè)化和批量驗證的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)這種國內(nèi)一線品牌的SAW濾波器公司，利用資金優(yōu)勢，重金招納賢才，建立自己的PA團(tuán)隊，彌補(bǔ)在主動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，用較快的時間設(shè)計出模組化的射頻前端產(chǎn)品，去占領(lǐng)目前利潤還比較豐厚的細(xì)分市場。
濾波器廠商在無源領(lǐng)域擁有先發(fā)優(yōu)勢，有源領(lǐng)域就成了必須發(fā)力提升的部分。據(jù)賴志國介紹，漢天下目前已經(jīng)組建了一支實力過硬的有源團(tuán)隊，具備了更強(qiáng)的模組開發(fā)能力，計劃將在今年內(nèi)推出Wi-Fi FEM產(chǎn)品，并于明年推出 FEMiD、L-PAMiF和 L-PAMiD產(chǎn)品。
面對模組化的大趨勢，有的企業(yè)選擇了更加務(wù)實的方向，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)勢更加明顯。”周俊告訴集微網(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打開了一個新的增量市場。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)的難度也相對小。但是未來隨著高頻段應(yīng)用的增多，對濾波器的要求也會有很大提升，相應(yīng)的模組開發(fā)難度將直線上升。
站在現(xiàn)實的立場上看，國內(nèi)市場中PAMiD的爆發(fā)要等國內(nèi)濾波器技術(shù)趕上日本和美國的水平才有可能實現(xiàn)。因此，國內(nèi)廠商可以從低端市場切入，抓住5G和國產(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。
?
抓住國產(chǎn)替代窗口期
近年來，在國內(nèi)射頻廠商的努力之下，射頻前端國產(chǎn)化的步伐正在加快，從千元機(jī)到旗艦機(jī)都有大量國產(chǎn)射頻器件應(yīng)用。以PA為例，近年來國產(chǎn)PA水平可謂突飛猛進(jìn)，不論是低、中、高端產(chǎn)品均實現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用，PA也形成了一套完善的代工模式，整體競爭力大幅提升。
事實上，在經(jīng)歷了中興、華為事件后，產(chǎn)業(yè)界都深刻認(rèn)識到產(chǎn)業(yè)鏈安全的重要性，在這樣的背景下，國產(chǎn)手機(jī)廠商亦有意扶持本土供應(yīng)鏈。不過，對整個射頻前端產(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)品時在芯片設(shè)計與工藝開發(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。一個有競爭力的化合物半導(dǎo)體IDM公司從團(tuán)隊組建、工廠建設(shè)到工藝磨合，到最終穩(wěn)定運(yùn)行所需的時間，將會超過在設(shè)計和代工領(lǐng)域競爭中分別勝出的的Fabless和Foundry商業(yè)組合的磨合周期。
然而，從國內(nèi)射頻前端行業(yè)的發(fā)展來看，***替代進(jìn)口的市場可能只有數(shù)年的時間窗口，這給廠商們帶來了不小的壓力。
對想要進(jìn)入射頻前端賽道的廠商而言，不僅需要面對技術(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完全在業(yè)內(nèi)沒有經(jīng)驗的公司開發(fā)出來的產(chǎn)品的，因為它需要產(chǎn)品的可靠性、性能都經(jīng)過驗證。
倪文海認(rèn)為，國內(nèi)無論是晶圓代工，還是封測廠，在各地政府支持及社會資本的加碼下，代工方面依賴國外的情況正在不斷改善。但不可否認(rèn)的是，國產(chǎn)化的代工還需要更長的成長時間。
雖然射頻前端模組化是必然的發(fā)展趨勢，但分立方案產(chǎn)品市場在短時間內(nèi)也不會因此萎縮。
張強(qiáng)表示，目前市場上的中高端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)勢顯著時才會發(fā)生。
總體而言，射頻模組與分立器件在一定時期內(nèi)將會共存，并分別具有較大增長空間。
編輯：黃飛
?
工商網(wǎng)監(jiān)
評論