射頻芯片一直被稱為“模擬芯片皇冠上的明珠”，其重要性不言而喻，伴隨著移動(dòng)通信的跨越式發(fā)展，中國(guó)儼然已經(jīng)形成了全球規(guī)模最大、最有活力的消費(fèi)電子市場(chǎng)，在這片沃土上也涌現(xiàn)了不少射頻芯片廠商。
今年以來(lái)，國(guó)產(chǎn)射頻市場(chǎng)呈現(xiàn)出前所未有的火爆場(chǎng)景，據(jù)統(tǒng)計(jì)，光在今年上半年，就有多家射頻企業(yè)拿到了新一輪的融資，融資規(guī)模高達(dá)數(shù)億元。在資本與外部壓力的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)射頻市場(chǎng)逐漸壯大，并誕生了一些實(shí)力不俗的企業(yè)。
值此之際，被業(yè)界稱為“國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展風(fēng)向標(biāo)”的“中國(guó)芯”集成電路產(chǎn)業(yè)促進(jìn)大會(huì)在今年將其重要獎(jiǎng)項(xiàng)之一——“年度重大創(chuàng)新突破產(chǎn)品獎(jiǎng)”頒給了廣州慧智微電子有限公司（簡(jiǎn)稱：慧智微），其實(shí)力可見(jiàn)一斑。
第十五屆“中國(guó)芯”優(yōu)秀產(chǎn)品
慧智微“S55255”沖擊5G射頻前端市場(chǎng)
據(jù)悉，慧智微是領(lǐng)先的高性能微波射頻前端芯片提供商，致力于通過(guò)軟件定義的射頻芯片使能萬(wàn)物互聯(lián)的智能世界。其成立于2011年，總部位于廣州。
在“中國(guó)芯”集成電路產(chǎn)業(yè)促進(jìn)大會(huì)中，慧智微獲年度重大創(chuàng)新突破產(chǎn)品獎(jiǎng)的產(chǎn)品是一款型號(hào)為“S55255”的全集成5G新頻段射頻前端收發(fā)模組（L-PAMiF）。這是慧智微繼2017年以及2019年之后，第三次在“中國(guó)芯”獲獎(jiǎng)。
年度重大創(chuàng)新突破產(chǎn)品頒獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)
“年度重大創(chuàng)新突破產(chǎn)品獎(jiǎng)”申報(bào)條件指出：該獎(jiǎng)項(xiàng)授予本年度有重大技術(shù)創(chuàng)新，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)或市場(chǎng)空白，具有明顯進(jìn)口替代且有顯著經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益的單款芯片產(chǎn)品。基于此，我們深入了解一下這款產(chǎn)品的獨(dú)到之處。
資料顯示，“S55255”是國(guó)內(nèi)第一顆多頻全集成射頻前端收發(fā)模組，實(shí)現(xiàn)了高集成模組化的重大創(chuàng)新突破，它集成了n77/n78/n79 功率放大器（PA）、射頻濾波器，低噪聲放大器（LNA）、耦合器和射頻收發(fā)/輪發(fā)開(kāi)關(guān)，代表了當(dāng)前5G射頻前端最高集成水平。這意味著慧智微成為了國(guó)內(nèi)第一家、全球第二家擁有此能力的射頻前端供應(yīng)商。
在產(chǎn)品表現(xiàn)上，該芯片集成度也明顯高于其他競(jìng)爭(zhēng)方案，一顆“S55255”可以替代同類產(chǎn)品兩顆甚至三顆芯片，使得射頻性能大大提升，尺寸和成本缺明顯下降。
這款產(chǎn)品無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是全球市場(chǎng)，都是十分優(yōu)秀的存在。當(dāng)然，我們更應(yīng)該看見(jiàn)，這款產(chǎn)品帶來(lái)的深遠(yuǎn)意義——它使巨頭包攬下的5G射頻市場(chǎng)出現(xiàn)了缺口，吹響了國(guó)產(chǎn)廠商進(jìn)軍5G終端全球市場(chǎng)的沖鋒號(hào)角。該產(chǎn)品在5G頭部客戶的突破和規(guī)模量產(chǎn)更是證明其獲得“年度重大創(chuàng)新突破產(chǎn)品獎(jiǎng)”的實(shí)至名歸。
射頻前端市場(chǎng)現(xiàn)狀
之所以這樣說(shuō)，是因?yàn)樵谀壳暗娜蛏漕l前端市場(chǎng)中，Broadcom、Murata、Qorvo以及Skyworks等國(guó)際巨頭占據(jù)了大部分市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)加起來(lái)只占市場(chǎng)容量的5%左右，本質(zhì)上這是一個(gè)由國(guó)外主導(dǎo)、高速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。
2019年射頻前端市場(chǎng)份額 來(lái)源：Mobile Expert 2020
射頻的重要性不言而喻，資料顯示，射頻前端（RFFE）是智能手機(jī)等移動(dòng)通信產(chǎn)品的核心組件，起到收發(fā)射頻信號(hào)的作用，主要包括功率放大器、雙工器、射頻開(kāi)關(guān)、濾波器、低噪放大器五個(gè)組成部分。
隨著5G商用化，射頻前端器件市場(chǎng)規(guī)?？善凇obile Expert 2020 的數(shù)據(jù)顯示，2020年之后4G（灰色線條）開(kāi)始變成存量市場(chǎng)份額開(kāi)始往下掉，5G（黃色線條）開(kāi)始起量，2020年移動(dòng)端出貨量將達(dá)到2億部，預(yù)測(cè)和今年的出貨量基本相當(dāng)，明年將會(huì)達(dá)到4億部，2022年到6億部。2025年5G終端會(huì)超過(guò)4G終端出貨量，排名升至第一，5G在未來(lái)五年將保持高增長(zhǎng)發(fā)展趨勢(shì)。
移動(dòng)終端預(yù)測(cè) 來(lái)源：Mobile Expert 2020
5G的應(yīng)用將帶動(dòng)手機(jī)頻段提升，每添加一個(gè)頻段就會(huì)新增約2個(gè)濾波器、1個(gè)功率放大器和1個(gè)天線開(kāi)關(guān)。以價(jià)值最高的功率放大器（PA）為例，據(jù)業(yè)內(nèi)總結(jié)，4G手機(jī)內(nèi)PA數(shù)量平均為5至7個(gè)，5G手機(jī)則在十個(gè)以上；另一方面，全球基站數(shù)量正在快速上升，雙重需求自然拉動(dòng)射頻器件數(shù)量上漲。
因此，分析機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2023年射頻前端市場(chǎng)規(guī)模有望突破352億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到14%。
射頻前端的國(guó)產(chǎn)化之路
疊加近年來(lái)多模多頻全網(wǎng)通、4G向4G+演進(jìn)帶來(lái)的市場(chǎng)機(jī)遇期，國(guó)產(chǎn)射頻廠商正在努力尋求突破之法。事實(shí)上，早在2004年，國(guó)內(nèi)廠商就在尋求射頻國(guó)產(chǎn)化，其中功率放大器也是國(guó)內(nèi)射頻前端廠商最為大力投入的環(huán)節(jié)。
在近16年的奮斗中，本土射頻前端廠商仍在努力搶占市場(chǎng)份額，國(guó)產(chǎn)化進(jìn)度依然只是剛剛起步，這涉及到方方面面的因素。
首先是技術(shù)層面 ，射頻前端市場(chǎng)主要工藝是砷化鎵（GaAs）工藝，化合物半導(dǎo)體工藝的迭代速度慢，該工藝在20年前就已經(jīng)走向成熟，這20年，實(shí)際上主要的進(jìn)步是在外延層上的進(jìn)步，而在工藝節(jié)點(diǎn)本質(zhì)上的進(jìn)步并不多。其次是出于行業(yè)特點(diǎn)，沒(méi)有辦法通過(guò)仿真的完全取代調(diào)試和迭代優(yōu)化，因此需要大量經(jīng)驗(yàn)積累。
這兩個(gè)因素導(dǎo)致結(jié)果就是，該行業(yè)在技術(shù)上的積累效應(yīng)很明顯這就導(dǎo)致這個(gè)行業(yè)的領(lǐng)先的國(guó)際廠商有很強(qiáng)的“馬太效應(yīng)”，他們有很好的技術(shù)積累，有成規(guī)模的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，使得國(guó)際廠商可以又快又好的推出產(chǎn)品。
這些先進(jìn)廠商擁有大量具有10年甚至20年經(jīng)驗(yàn)的工程師，這些有多年海外大廠項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的工程師就是行業(yè)的重要資源。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的射頻行業(yè)人才以3-5年工作經(jīng)驗(yàn)的人才為主，對(duì)于產(chǎn)業(yè)推動(dòng)作用更大的10年以上成熟射頻工程師相對(duì)稀缺。
事實(shí)上，除了技術(shù)難題，商業(yè)層面，國(guó)內(nèi)射頻廠商還要面臨大廠的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，并克服潛在的專利侵權(quán)問(wèn)題。
國(guó)外企業(yè)多是IDM模式，國(guó)內(nèi)企業(yè)主要以Fabless（無(wú)工廠芯片供應(yīng)商）為主，國(guó)外廠商由于有自己的晶圓廠，并且有足夠的量來(lái)支撐運(yùn)營(yíng)成本的降低，同樣的實(shí)現(xiàn)方案下，國(guó)外企業(yè)要比國(guó)內(nèi)企業(yè)成本低20%。如果國(guó)外廠商將毛利率控制在30%以內(nèi)，加之15%的品牌溢價(jià)，國(guó)內(nèi)企業(yè)恐無(wú)利可圖。
此外，國(guó)際射頻大廠往往在砷化鎵技術(shù)發(fā)展初期就擁有基礎(chǔ)核心專利，經(jīng)過(guò)20年以上的專利積累和布局，即使有廠商可以突破價(jià)格難關(guān)，在未來(lái)也很可能面臨大廠的專利制約。
在與國(guó)際龍頭競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，這些困難化作的“三個(gè)關(guān)口”已經(jīng)嚴(yán)重影響到了國(guó)內(nèi)射頻廠商的發(fā)展，大部分國(guó)產(chǎn)射頻廠商無(wú)法往高端市場(chǎng)發(fā)展，只能在中低端市場(chǎng)進(jìn)行同質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)，一旦利潤(rùn)無(wú)法支撐將只能慘淡收?qǐng)觥?/p>
慧智微電子闖“三關(guān)”
闖過(guò)國(guó)際大廠擺在前面的“三個(gè)關(guān)口”，獲取主序市場(chǎng)主要份額，成為了慧智微的努力方向。
慧智微CEO李陽(yáng)曾在《廣州日?qǐng)?bào)》的采訪中指出：“在集成電路產(chǎn)業(yè)在中國(guó)加速發(fā)展的大背景下，過(guò)去采用技術(shù)跟隨和單純模仿的做法已經(jīng)不適應(yīng)新的發(fā)展環(huán)境。業(yè)界巨頭在芯片某一領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)有了眾多技術(shù)積累，供應(yīng)鏈上的議價(jià)能力也遠(yuǎn)比國(guó)內(nèi)中小公司強(qiáng)。要想在射頻前端領(lǐng)域超越傳統(tǒng)巨頭，必須用創(chuàng)新的技術(shù)做出性能好，成本低的芯片解決方案。這就必然要求公司有創(chuàng)新的基因，在性能和成本看似矛盾的兩方面用技術(shù)創(chuàng)新做到極致?！?/p>
因此在技術(shù)方面，慧智微創(chuàng)新性地采用了可重構(gòu)射頻前端方案，來(lái)突破國(guó)際廠商給出的“三個(gè)關(guān)口”。
以往的射頻前端解決方案，通常采用每個(gè)頻段用一個(gè)單頻段功率放大器的方案，隨著頻段增多，功率放大器數(shù)目會(huì)快速上升，成本增加，面積增大。
而可重構(gòu)技術(shù)，是用軟件的方式定義硬件，使用同一組器件便能夠在多個(gè)頻段和多種模式間重復(fù)用，使得基于該技術(shù)的功率放大器產(chǎn)品具有尺寸小、支持頻段多、低成本等特點(diǎn)。
在性能方面，可重構(gòu)技術(shù)架構(gòu)通過(guò)窄帶調(diào)諧，實(shí)現(xiàn)性能的優(yōu)化；在成本方面，鏈路復(fù)用根本性降低成本，在采購(gòu)量不大時(shí)，已有成本優(yōu)勢(shì)；在專利方面，技術(shù)架構(gòu)工藝創(chuàng)新，獲得新基礎(chǔ)專利，規(guī)避原有專利。
通過(guò)可重構(gòu)的技術(shù)架構(gòu)，慧智微實(shí)現(xiàn)了對(duì)性能關(guān)、成本關(guān)、專利關(guān)的三關(guān)突破。
有報(bào)道顯示，在市場(chǎng)進(jìn)入早期，慧智微的主要訂單來(lái)自于海外運(yùn)營(yíng)商訂單的客戶，這些客戶對(duì)性能要求高，需要經(jīng)過(guò)運(yùn)營(yíng)商的嚴(yán)格測(cè)試認(rèn)證。同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)注高，需要無(wú)知識(shí)產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)品。早期海外運(yùn)營(yíng)商大規(guī)模、多地區(qū)的出貨，都證明了慧智微產(chǎn)品的可靠性。
一路過(guò)關(guān)斬將，慧智微始終堅(jiān)持采用自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。2017年，慧智微投入5G射頻前端模組的技術(shù)預(yù)研，開(kāi)展大帶寬、高頻率、高效率PA、快速切換開(kāi)關(guān)的技術(shù)研究，并在兩年之后，正式實(shí)現(xiàn)Agi5G?套片的量產(chǎn)，滿足了行業(yè)內(nèi)對(duì)關(guān)鍵芯片的需求。
2019年12月，該方案正式量產(chǎn)，并打通了上下游供應(yīng)鏈保障產(chǎn)能，并在之后實(shí)現(xiàn)支持實(shí)現(xiàn)5G終端批量量產(chǎn)。經(jīng)過(guò)近半年的實(shí)踐，慧智微5G產(chǎn)品已經(jīng)完成MTK、高通、展銳三大平臺(tái)適配，已經(jīng)完成了20個(gè)5G項(xiàng)目適配，掌握5G配置核心技術(shù)，可以幫助客戶快捷實(shí)現(xiàn)5G配置和項(xiàng)目量產(chǎn)。
得益于去年12月份的率先量產(chǎn)以及方案與產(chǎn)品的卓越性，該方案正在被業(yè)內(nèi)頭部客戶采用，目前頭部客戶已經(jīng)基于該產(chǎn)品開(kāi)始大規(guī)模量產(chǎn)成品?；壑俏⑻ぬ?shí)實(shí)地走在了行業(yè)前端并實(shí)施落地。
總結(jié)
隨著5G商用為智能手機(jī)等通訊設(shè)備行業(yè)注入活力，射頻前端產(chǎn)業(yè)也將攫得新機(jī)，不僅全球市場(chǎng)將得到擴(kuò)張，國(guó)內(nèi)射頻廠商也有望突破瓶頸，彎道超車。
但誠(chéng)如李陽(yáng)博士所言，想要在射頻前端領(lǐng)域超越傳統(tǒng)巨頭，就必須要用創(chuàng)新的技術(shù)做出性能好，成本低的芯片。在這條難走的路上，慧智微已經(jīng)開(kāi)始快跑，并做出了一番成績(jī)。其5G產(chǎn)品成熟且已經(jīng)出貨，能夠與大廠比肩，處于國(guó)際領(lǐng)先的水平。
值此之際，如何把握住機(jī)遇將成為所有國(guó)產(chǎn)廠商需要思考的問(wèn)題?；壑俏⒁揽块L(zhǎng)期持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新和沉淀，為行業(yè) “補(bǔ)短板、填空白”，最終實(shí)現(xiàn)了5G射頻前端的突破。