在華為 P40 發(fā)布以后，有人將其進(jìn)行了拆解，通過(guò)對(duì)比上一代旗艦P30發(fā)現(xiàn)，其“去美化供應(yīng)鏈”基本建設(shè)完成，其中手機(jī)處理器來(lái)自華為海思，攝像頭來(lái)自索尼，屏幕來(lái)自京東方、LG，電池來(lái)自德賽，超薄屏下光學(xué)指紋、AMOLED 觸控與智能音頻放大器來(lái)自匯頂科技。
從上圖可以看到，從P30到P40，最大的“釘子戶”當(dāng)屬：射頻組件，依然不能擺脫高通、Qorvo 和 Skyworks這三家的供應(yīng)。
什么是射頻芯片？手機(jī)主板上1／3的空間被射頻單元占用。在5G時(shí)代，射頻器件的重要程度大幅提升，將不亞于手機(jī)CPU主芯片。
射頻芯片通過(guò)在數(shù)字信號(hào)和電磁波之間互相轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)無(wú)線信號(hào)的接受和發(fā)送，4G手機(jī)要支持十幾個(gè)頻段，5G手機(jī)支持的頻段比4G手機(jī)還要多，信息帶寬達(dá)數(shù)百兆。
手機(jī)中的射頻器件主要包括功率放大器(PA)、雙工器、射頻開(kāi)關(guān)、濾波器(包括SAW與BAW兩種)、低噪放大器(LNA)等等。歸結(jié)起來(lái)，射頻器件主要三大細(xì)分領(lǐng)域?yàn)樯漕l濾波器、射頻開(kāi)關(guān)、PA芯片(功率放大器芯片)。
接收端：射頻前端器件直接與天線連接，擔(dān)任手機(jī)內(nèi)無(wú)線接收鏈路的先鋒大將，完成天線開(kāi)關(guān)調(diào)諧、濾波、低噪聲信號(hào)放大的工作，并把完成初步放大處理的信號(hào)交給射頻SoC做進(jìn)一步下變頻和數(shù)字化處理。
發(fā)送端：在發(fā)射鏈路端負(fù)責(zé)信號(hào)的最后把關(guān)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的濾波和功率放大。
目前，射頻前端的技術(shù)發(fā)展路徑是向高集成度發(fā)展，工藝也在標(biāo)準(zhǔn)化。例如使用在華為P30中的Qorvo 77031模組就包括了三路PA，BAW濾波器以及天線開(kāi)關(guān)。
射頻芯片研發(fā)量產(chǎn)難點(diǎn)在哪里？1、模擬芯片的工藝要求高
與系統(tǒng)集成芯片SoC相比，SoC通常會(huì)使用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)，而射頻前端由于性能和設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，往往會(huì)使用專用工藝實(shí)現(xiàn)。
射頻被認(rèn)為是模擬芯片皇冠上的明珠，高頻電波的信號(hào)很脆弱，在復(fù)雜的電磁環(huán)境里，保持信號(hào)的清晰穩(wěn)定，有賴于各環(huán)節(jié)的抗干擾性，模擬芯片的研發(fā)更加依賴研發(fā)人員的經(jīng)驗(yàn)。
模擬芯片一直是中國(guó)的弱項(xiàng)，發(fā)力較晚，經(jīng)驗(yàn)較少，專利資源匱乏。2017年國(guó)產(chǎn)射頻芯片市占率只有2%。
2、材料是繞不過(guò)去的坎
所有的高端元件，都與高性能材料有關(guān)。
射頻電路需要高電子遷移率，這方面砷化鎵和硅鍺等化合物半導(dǎo)體表現(xiàn)要比硅材料好很多。我國(guó)的化合物半導(dǎo)體基礎(chǔ)材料研發(fā)，在量產(chǎn)化的材料一致性、電性能均勻性距離國(guó)外先進(jìn)水平有差距。
3、海外的專利壁壘
截至 2017 年底，集成電路領(lǐng)域全球公開(kāi)的專利申請(qǐng)約 209.7 萬(wàn)件，美國(guó)、日本排在前兩位，二者占據(jù)集成電路領(lǐng)域申請(qǐng)量的 45.87%，中國(guó)的專利申請(qǐng)量約為 46.4 萬(wàn)件，排在第三位。
射頻芯片家族哪些部件可以國(guó)產(chǎn)替代了？濾波器是我們最難跨過(guò)的門(mén)檻
因?yàn)槊媾R著專利和工藝兩大難題，所以目前幾乎沒(méi)有能夠量產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)Saw濾波器。由于芯片太厚，集成工藝難度很高。目前，國(guó)內(nèi)的濾波器整體處在中低端。
憑借定制生產(chǎn)，美國(guó)公司通過(guò)集中資金維護(hù)和多年技術(shù)沉淀的優(yōu)勢(shì)，形成了對(duì)過(guò)濾器的壟斷。在其他國(guó)家很難找到替代供應(yīng)商。
SOI射頻開(kāi)關(guān)不用擔(dān)心
國(guó)內(nèi)做SOI射頻開(kāi)關(guān)的公司已有20-30家，不僅有了研發(fā)和生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，而且價(jià)格戰(zhàn)已開(kāi)始進(jìn)入白熱化。
其中，中國(guó)電科55所研制生產(chǎn)的GaAs及SOI移動(dòng)終端射頻開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，在華為、中興等知名國(guó)產(chǎn)品牌移動(dòng)終端產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)年出貨量2億只。
PA(功率放大器)實(shí)現(xiàn)突破
手機(jī)中除主芯片外最重要的外圍元件之一，影響著手機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度、通信質(zhì)量以及基站效率。
PA芯片以前主要掌握在美國(guó)Skyworks、Qorvo等公司中，代工廠商主要也是臺(tái)灣公司。但近年來(lái)，國(guó)內(nèi)公司已經(jīng)加大自主研發(fā)及生產(chǎn)力度，可謂迎頭趕上。
華為對(duì)PA芯片的研發(fā)更是突飛猛進(jìn)。為了提升供應(yīng)鏈安全，華為把自研PA芯片交給了三安光電代工，預(yù)計(jì)在2020年第一季度小規(guī)模產(chǎn)出，第二季度將開(kāi)始大規(guī)模量產(chǎn)。PA芯片將為華為手機(jī)的全部國(guó)產(chǎn)化做巨大貢獻(xiàn)。而三安光電作為國(guó)產(chǎn)射頻芯片代工企業(yè)，也出現(xiàn)在了華為P40核心供應(yīng)商名單中。
華為在射頻領(lǐng)域的貢獻(xiàn)通過(guò)芯片限制供應(yīng)，一直是打壓華為發(fā)展的最主要手段，華為中興這樣的中國(guó)科技龍頭，一直在風(fēng)雨的最前沿。但是這反而激發(fā)了國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的成長(zhǎng)。
華為目前獲得的成功，和驚人的抗風(fēng)雨能力，都來(lái)自華為一向秉承獨(dú)立自主的研發(fā)策略。華為曾經(jīng)這樣講述，科技國(guó)產(chǎn)化替代的方式：通過(guò)入資、技術(shù)合作、優(yōu)先采購(gòu)，大力扶持國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈伙伴。如果國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈暫時(shí)實(shí)力不夠，華為就進(jìn)入自研環(huán)節(jié)。
幾天前，華為消費(fèi)者業(yè)務(wù) CEO 余承東曾經(jīng)豪氣的見(jiàn)過(guò)“我們可以不用某些國(guó)家的器件，因?yàn)槲覀冏龅搅送耆奶娲?。保留少量一部分美?guó)器件，是因?yàn)檫^(guò)去的合作伙伴給我們很多支持、幫助，要照顧他們的生意。當(dāng)然，中國(guó)企業(yè)能力越來(lái)越強(qiáng)，很多東西可以自己搞定，我們也給國(guó)內(nèi)廠家更多機(jī)會(huì)?！?/p>
PA(功率放大器)領(lǐng)域，華為2020年實(shí)現(xiàn)了突破；射頻開(kāi)關(guān)，國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈也已成熟；如果射頻領(lǐng)域的SAW濾波器，也有國(guó)產(chǎn)替代的話，那么射頻芯片，這個(gè)去美化最后的釘子，將被我們順利拔掉，這對(duì)某些地區(qū)的半導(dǎo)體企業(yè)的打擊將是沉重的。
射頻芯片龐大的市場(chǎng)規(guī)模手機(jī)主板上1／3的空間是射頻電路。手機(jī)發(fā)展趨勢(shì)是更輕薄，功耗更小，頻段更多，帶寬更大，這就向射頻芯片提出了挑戰(zhàn)。射頻芯片將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成電磁波，4G手機(jī)要支持十幾個(gè)頻段，5G手機(jī)支持的頻段比4G手機(jī)還要多，信息帶寬達(dá)數(shù)百兆。
2019年，射頻芯片市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)160億美元，預(yù)計(jì)到2020年市場(chǎng)規(guī)模有望超180億美元，年復(fù)合增速超13%。
高端市場(chǎng)基本被Skyworks、Qorvo和博通3家壟斷，高通也占一席之地。射頻器件的關(guān)鍵元件——濾波器，也有幾十億美元的市場(chǎng)，完全歸屬Q(mào)orvo等國(guó)外射頻器件巨頭。整個(gè)市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)份額幾乎可以忽略不計(jì)，而中國(guó)又是手機(jī)制造大國(guó)，2019年全國(guó)手機(jī)產(chǎn)量為17億臺(tái)，占全球產(chǎn)量的90％。
射頻芯片更是5G建設(shè)的基礎(chǔ)元件作為新基建的重要組成部分，5G的建設(shè)成為明星項(xiàng)目，作為全球最大的通信設(shè)備 供應(yīng)商，華為用于基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備，特別是4G和5G基站的相關(guān)芯片訂單量明顯增加，包括PA （功率放大器 ）、網(wǎng)絡(luò)處理器等。
2020年3月31日，中國(guó)移動(dòng)2020年5G二期無(wú)線網(wǎng)主設(shè)備集中采購(gòu)結(jié)果出爐，共計(jì)28個(gè)省公司232400個(gè)5G基站，其中華為份額57．25％（中標(biāo)133040個(gè)5G基站），中興份額28．68％（中標(biāo)66655個(gè)5G基站），愛(ài)立信份額11．45％（中標(biāo)26606個(gè)5G基站），大唐移動(dòng)（中國(guó)信科）份額2．62％（中標(biāo)6099個(gè)5G基站）。
隨著今年5G的大規(guī)模商用，2020年5G資本開(kāi)支計(jì)劃達(dá)到1803億元，同比增長(zhǎng)3．38倍，5G基站數(shù)量相比4G預(yù)計(jì)增長(zhǎng)1.2到1.3倍，由4G基站轉(zhuǎn)為5G基站對(duì)PA的需求提升了16倍。因此預(yù)計(jì)2020年，基站中PA的使用量有望達(dá)到7372．8萬(wàn)個(gè)，基于GaN工藝的基站PA占比將由去年的50％達(dá)到58％。
所以華為在PA芯片國(guó)產(chǎn)替代上的突破。意義重大。華為把自研PA芯片交給了三安光電代工，預(yù)計(jì)在2020年第一季度小規(guī)模產(chǎn)出，第二季度將開(kāi)始大規(guī)模量產(chǎn)。未來(lái)，三安光電有望成為國(guó)內(nèi)最主要的PA代工廠之一。
寫(xiě)在最后目前，包括射頻芯片在內(nèi)的國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈，其實(shí)迎來(lái)了歷史性機(jī)遇，主要基于三點(diǎn)：
1、中國(guó)科技企業(yè)在受到技術(shù)貿(mào)易限制，國(guó)產(chǎn)替代開(kāi)始成為國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略。尤其是對(duì)于國(guó)家半導(dǎo)體行業(yè)來(lái)說(shuō)，這加速了國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈體系的重塑，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈迎來(lái)歷史性發(fā)展機(jī)會(huì)。
2、5G時(shí)代，中國(guó)已然是全球信息產(chǎn)業(yè)的重要力量，5G產(chǎn)業(yè)規(guī)?；瘜⑹前雽?dǎo)體行業(yè)發(fā)展的巨大推手。
3、新冠肺炎疫情的爆發(fā)，導(dǎo)致歐美日韓廠商在半導(dǎo)體材料、儲(chǔ)存、芯片等產(chǎn)業(yè)受到巨大影響，我國(guó)半導(dǎo)體細(xì)分行業(yè)的國(guó)產(chǎn)替代更加有了加速的理由。
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