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【芯版图】国产替代,射频前端进展到哪了?

来源:爱集微

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04-20 10:10

【编者按】芯版图:盘点各省/市/园区半导体产业布局情况,探究企业技术/项目布局等。

集微网消息,在全球缺芯潮和国产替代的大背景下,国产替代所带来的市场化推动力明显,国内公司因“缺芯”获得了更多的导入机会。具体到“射频前端”领域,我们上篇文章(“缺芯”,这对国产射频前端公司意味着什么?)已经对目前“缺芯”情况作了初步梳理。    

从国内射频前端厂商的整体的成长历程来看,目前国内主要射频前端厂商成立于2010年前后,经过10多年的发展和积累,国内出现了一批优秀的射频前端公司。除了接收侧表现优异的卓胜微外,在发射及收发集成模组侧昂瑞微,唯捷创芯,慧智微等公司也有不俗表现,在多个市场中取得了竞争领先。  

如果从2G、3G/4G到5G的演进过程中看,射频器件的复杂度逐渐提升,每一代通信技术的演进,对于国产射频器件替代来说,总是机遇和挑战并存。

2G市场:CMOS工艺替代,本土厂商赢得市场

据了解,在2010年到2015年间,全球2G市场开始向3G/4G市场转移,全球主要国家和地区4G逐渐上量,在2010-2015年期间,4G市场成长至近10亿部手机年出货量的大市场,4G市场成为头部厂商关注的重点。

图片来源:全球移动终端出货统计

不过,行业人士指出,在2010-2015年,在全球非发达地区,2G市场依然有极大的存量。2015年,全球依然有3.75亿部的2G市场留存。国内射频前端公司开始向2G市场发起进攻,如RDA、昂瑞微(原名汉天下)、国民飞骧(2018年2月正式更名为深圳飞骧科技有限公司)等。在这些公司中,最终赢得2G市场的是总部位于北京的昂瑞微。

资料显示,昂瑞微成立于2012年,公司主要方向为手机射频功放/前端芯片、无线连接芯片。昂瑞微抓住2G市场转移带来的市场变化,准确把握市场需求,利用技术优势,采用CMOS工艺实现了2G射频功率放大器。虽然在射频性能上,CMOS工艺还无法与GaAs工艺比拟,但已经可以满足2G存量市场中的射频指标需求。相比于国际厂商采用GaAs工艺的技术方案,昂瑞微的CMOS技术方案在成本、供应上都更有优势,一举成为全球2G射频前端最为主力的供应商。

业内人士王猛(化名)提到,昂瑞微的成功证明通过技术突破,解决产品的成本与供应问题,国产厂商可以在与国际头部厂商的竞争中取得优势,并且占据市场中的主要份额。

4G市场:国内公司快速跟随,实现替代

虽然CMOS工艺可以实现2G功放芯片的设计,但因为线性度及效率问题,CMOS工艺在4G功放芯片设计中还无法实现技术突破。通过对王猛(化名)的采访了解到,4G时代的手机射频功率放大器依然以GaAs HBT工艺为主导,国内厂商并没有将2G时代实现优势的路径转移到4G市场中来。

他说:“4G市场从2012年开始进入普及快车道,2013年开始,头部平台厂商、器件厂商及终端厂商开始推广统一pin脚的解决方案,即Phase系列解决方案。对于Skyworks、Qorvo等国际公司,由于有与厂商、平台共同定义的先发优势,在产品推广中迅速占据了绝大多数市场份额。国内厂商一般的做法是等Skyworks等头部厂商推出产品后,快速进行复制和迭代逼近,以最短的时间推出同类产品。由于规格和技术方案有产品可依,市场前景广阔,2013年前后,国内开始涌现出大量公司进入4G射频前端开发市场。除目前在市场上取得不错市场份额的唯捷创芯、昂瑞微、慧智微电子、飞骧科技、紫光展锐外,还包括中普微电子、苏州宜确、广州钧衡等多家公司。”

“虽然在国内厂商做产品开发时,Skyworks等产品已经在公开渠道上售卖,但受制于人才积累和技术积累,想复制出相类似的性能并不容易。在国内厂商中,唯捷创芯依靠产品快速迭代,最先取得对Skyworks同类产品的性能逼近。在第一代4G射频前端方案推出中,国内厂商普遍晚于Skyworks 2~3年时间。到了2017年,4G手机进入全面屏时代,唯捷创芯晚于Skyworks一年左右即完成产品推出。依靠与国际厂商性能相比拟的4G产品,唯捷创芯开始被头部手机厂商及ODM接受,成为国内第一家在4G产品向头部厂商大规模出货的射频前端公司,并在4G射频前端出货中保持领先。”他进一步补充到。

采用与国际厂商相类似的方案给了国内厂商快速推出产品的机会,但也使得国内厂商产品同质化严重。当多家国内厂商都推出4G产品后,4G市场开始了惨烈价格竞争,市场毛利快速下滑。

受制于集成电路行业产能短缺影响,如果射频前端公司无法为原材料提供足够的毛利,则供应链中与其他市场共用的8英寸CMOS、基板等工艺,将流向如车载、AI等其他高毛利市场。射频前端公司面对的是整个集成电路行业的残酷竞争。

跟随战略实现的产品并不能提供与国际厂商足够的差异化,也不能使头部终端厂商在所关心的交付、品质、知识产权等问题上放心使用。对此,王猛(化名)表示,这也造成了国内厂商从2014年就开始推出4G射频前端产品,而经过了过去7年的发展,国内射频前端市占率仍未超过5%。

5G市场:供应链紧缺下,如何还能与国际厂商同时同质推出产品?

Gartner预测,2021年,全球5G智能手机的销量将达到5.39亿部,占该年智能手机总销量的35%。在入门款机型的推动下,5G手机在中国的普及非常迅速,Gartner预测中国5G手机的份额有望在2021年达到59.5%。5G手机厂商进一步向头部集中,产品开发的时效性和产品品质的可靠性,成为头部厂商选择供应链的重要参考标准。

5G的到来,对射频前端提出了更高的要求,需要射频前端支持更高的频率,输出更高的功率。并且,为了支持上下行更多路的MIMO,射频前端器件的数目也有了明显增加。5G到来,射频前端器件的需求数目预计将有一倍的增长,对射频前端的供应提出了挑战。

图:5G射频前端复杂度增加(图片来自网络)

作为很早进行5G射频前端投入的国内射频前端公司,慧智微也积极迎挑战紧抓市场机遇,与国际厂商同步。慧智微2019年在巴塞罗那举行的世界移动大会(MWC)上展示了5G射频前端产品。2020年3月,慧智微宣布其射频前端产品已经在客户实现批量生产。

在2021年初,根据第三方拆机平台的拆解显示,慧智微5G射频前端模组被OPPO采用。慧智微也因为5G高集成度、高性能射频前端系列产品大规模稳定量产,与高通、华为等公司一起获得2021年GTI Honorary Award大奖。

图:5G手机拆解中看到国内射频前端芯片(来自eWisetech)

相比于2013年4G初期还存在大量中小型客户,并且半导体行业还未出现产能问题,5G时代国内厂商将在产能紧缺的情况下,直接在头部客户面对国际厂商的竞争。如何在“缺芯”环境下,同时抓住射频前端国产化的突破契机,慧智微依靠技术实现产品突破与供应链差异化,提供出一条解决路径。

慧智微采用软件定义硬件的可重构方案,来实现射频前端产品,慧智微自主掌握可重构射频前端的核心技术。采用可重构实现的射频前端,所使用的晶圆更少,MLCC等无源器件更少,集成度更高。并且产品方案不使用供应最为紧缺的8英寸CMOS工艺,在半导体产能紧缺下,可提供更好的供应保障。(校对/小北)

责编: 小北

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