獲悉射頻芯片廠家唯捷創(chuàng)芯完成科創(chuàng)板上市輔導(dǎo)，即將成為第一家上市的國產(chǎn)PA公司。
國產(chǎn)射頻PA新歷史，從此拉開序幕。
回望這條國產(chǎn)射頻芯片之路，不能忘記銳迪科（RDA），開創(chuàng)了2G PA的先河；不能忘記昂瑞微，成功研發(fā)2G CMOS PA，第一次打敗國外公司；不能忘記唯捷創(chuàng)芯，讓行業(yè)看到國產(chǎn)4G PA也能做的很好；不能忘記慧智微，走了一條連國外公司都不敢走的技術(shù)創(chuàng)新路線，構(gòu)建起產(chǎn)品和技術(shù)的雙重競爭力，從4G PA走到5G PA，第一次在產(chǎn)品和技術(shù)上追平國外公司。
更多的國產(chǎn)射頻PA公司正趕在上市的路上，有慧智微，有昂瑞微，還會(huì)有很多……
從2004年起，國產(chǎn)射頻PA走過了16個(gè)年頭，一路艱辛，一路收獲，從2G PA走到了5G PA。2006年，國產(chǎn)2G PA量產(chǎn)；2011年，國產(chǎn)3G PA量產(chǎn)；2016年，國產(chǎn)4G PA量產(chǎn)；2020年是5G元年，國產(chǎn)5G PA量產(chǎn)，慧智微成為第一家與Skyworks和Qorvo同步推出產(chǎn)品的國產(chǎn)射頻PA公司。
從2G PA到5G PA，產(chǎn)品集成度越來越高，技術(shù)難度越來越高。國產(chǎn)射頻PA公司要在5G PA上完全追上國外公司還是有難度的，難在哪里呢？
技術(shù)研發(fā)難
對(duì)于射頻PA來講，頻率越高，帶寬越寬，芯片設(shè)計(jì)難度越大；集成度越高，技術(shù)研發(fā)難度也就越高。可以從頻段和器件集成度來看射頻5G PA技術(shù)研發(fā)難度。
一、從頻段來看5G PA技術(shù)研發(fā)難度
GSMA是全球運(yùn)營商的聯(lián)盟，每年MWC的組織方，是最有權(quán)威價(jià)值的移動(dòng)通信統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)。GSMA的數(shù)據(jù)顯示，3.5GHz是5G通訊最主流的選擇。
3.5GHz頻段包含在5G的Sub-6GHz 5G新頻段中。Sub-6GHz的5G新頻段，通常又被稱作UHB（Ultra High Band，超高頻）頻段。截止2021年3月31日，全球運(yùn)營商發(fā)布的5G頻段可使用數(shù)目為196個(gè)，其中UHB頻段數(shù)目為112個(gè)，占所有發(fā)布的5G頻段數(shù)目的57%，為5G部署的主要選擇。供使用的毫米波頻段數(shù)目只有11個(gè)，主要是美國、韓國運(yùn)營商在推廣。短期來看，毫米波只是一個(gè)小范圍的應(yīng)用，難以普及。此外，還有未公布的頻段數(shù)目有76個(gè)。
從上圖能看到，UHB頻段是為5G新開的頻段，不是原來的4G頻段升級(jí)，具有更大的帶寬，更適合5G協(xié)議應(yīng)用。
通過頻段對(duì)比，可以看到射頻PA芯片設(shè)計(jì)難易程度不同：
1、位于Sub-3GHz的n41/n3/n1/n8/n5等，是在原來4G頻段上做的重耕，帶寬窄。
帶寬最大的n41也只有194M，只有n79頻段是1/3，n77頻段的1/4.5。所以，n41 PA相對(duì)n77/78/79的UHB頻段PA，技術(shù)研發(fā)難度要低很多。
2、n77/78/79 PA頻率更高，帶寬更寬，設(shè)計(jì)難度更大。
要求更高的功率：
在相同天線增益和傳輸距離的情況下，信號(hào)的衰減與信號(hào)的頻率成正比。對(duì)于n77/78/79 頻段，更高的頻率意味著更大的損耗。為了保證信號(hào)覆蓋問題，5G 終端的發(fā)射功率等級(jí)從PC3提升至PC2，即提升了3dB。對(duì)于射頻PA設(shè)計(jì)來說，每提升1dB線性功率都是極大的挑戰(zhàn)。
要求更大的帶寬：
n77的帶寬/載波頻率比達(dá)到24%，遠(yuǎn)高于n41的7.5%。對(duì)于高集成度的L-PAMiF方案，需要兼顧各個(gè)功能子模塊的帶寬和匹配。
要求更高的散熱要求：
采用相同的制造工藝， 通常PA的效率會(huì)隨著頻率的升高而下降。特別是在n79頻段，PAE的提升受到很多限制。5G NR定義了終端要求支持上行占空比30%甚至更高，在PC2的發(fā)射功率要求下，PA的散熱問題變得非常重要。
二、從器件集成度來看5G PA技術(shù)研發(fā)難度
5G UHB頻段的L-PAMiF集成度最高，也是最具挑戰(zhàn)的5G PA模組。無法在原有4G PA模組上來做優(yōu)化和提升。UHB頻段的5G PA模組需要全新設(shè)計(jì)，非常考驗(yàn)射頻芯片公司的綜合設(shè)計(jì)能力，根本就不是在原來基礎(chǔ)上小修小改就可以實(shí)現(xiàn)的。
下表列出了常見的收發(fā)模組對(duì)比，4G LTE方案中常用的是PAM和PAMiD，分別對(duì)應(yīng)高性價(jià)比方案和高性能方案。而n77/78/79雙頻L-PAMiF是目前5G NR集成度最高的商用芯片之一。
目前國產(chǎn)廠商所發(fā)布的5G PA主要也可以大致分為三類：UHB L-PAMiF、n41 PAMiF、Phase5N分立。
產(chǎn)品量產(chǎn)難
國內(nèi)5G手機(jī)推出已經(jīng)一年多了，哪些國產(chǎn)5G PA進(jìn)入客戶端量產(chǎn)了？
早在2019年，多家國產(chǎn)射頻PA公司都宣告自己推出了5G PA。時(shí)至今日，從媒體報(bào)道和行業(yè)了解的信息，看到三家國產(chǎn)5G PA公司正式進(jìn)入手機(jī)客戶端量產(chǎn)。
慧智微
2020年3月，搭載慧智微5G PA模組的首批手機(jī)終端批量生產(chǎn)。根據(jù)拆解機(jī)構(gòu)eWisetech的報(bào)告顯示，OPPO K7x手機(jī)首次采用了國產(chǎn)5G射頻前端器件。K7x采用慧智微電子S55255 5G頻段射頻前端集成收發(fā)模組L-PAMiF，覆蓋5G UHB 新頻段n77/78/79頻段，是集成度最高的5G射頻前端模組。這也是拆解5G手機(jī)以來，首次見到國產(chǎn)5G射頻芯片在手機(jī)上面應(yīng)用。
唯捷創(chuàng)芯
于2020年推出5G Sub-3GHz Phase5N產(chǎn)品，覆蓋4G重耕頻段。據(jù)了解，2021年開始唯捷創(chuàng)芯的Phase5N產(chǎn)品已經(jīng)在OPPO、vivo等廠商實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
銳石創(chuàng)芯
銳石創(chuàng)芯推出支持n41頻段的射頻功放濾波器模組（PAMiF）RR58041-11，并已在國內(nèi)手機(jī)客戶端量產(chǎn)。5G n41頻段模塊中內(nèi)置功率放大器、收發(fā)開關(guān)、CMOS控制器及高性能濾波器。
從樣品到量產(chǎn)，國產(chǎn)5G PA模組至少歷經(jīng)一年的時(shí)間。相比4G PA，5G PA模組量產(chǎn)難表現(xiàn)在兩個(gè)方面：
1、產(chǎn)品集成度高，高性能模組需要用到Flipchip技術(shù)
FlipChip的優(yōu)勢主要在于：小尺寸，性能增強(qiáng)（互聯(lián)短，寄生效應(yīng)好），散熱能力高（芯片正面通過銅柱與基板直接互聯(lián)），高可靠性（相較于打線工藝更穩(wěn)定）。
Qorvo、高通、Broadcom均采用Flipchip技術(shù)來做高性能射頻前端產(chǎn)品，而目前Skyworks只有在SOI器件部分采用Flipchip技術(shù)，HBT PA部分沒有，通過自己特有的技術(shù)和工藝來實(shí)現(xiàn)高性能射頻5G PA模組。據(jù)了解，真正掌握Flipchip技術(shù)的國內(nèi)射頻公司很少，在5G PA模組量產(chǎn)上遇到很大挑戰(zhàn)，也會(huì)花費(fèi)很長時(shí)間。
之前，國內(nèi)射頻PA公司還是分立為主或者通過基板綁定打線的方式，沒有Flipchip的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累，更沒有全集成模組的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。因此，5G PA模組能否真正進(jìn)入量產(chǎn)將成為國內(nèi)射頻PA公司的分水嶺。
2、需要專業(yè)的質(zhì)量和生產(chǎn)交付團(tuán)隊(duì)做支撐
5G PA模組面對(duì)的都是國內(nèi)頭部的手機(jī)客戶，他們對(duì)產(chǎn)品性能、可靠性、供應(yīng)鏈等的要求很高，量產(chǎn)交付質(zhì)量要求是100ppm以下。對(duì)于數(shù)字芯片來講，100ppm以下這個(gè)要求很低，但對(duì)于射頻PA來說，是很有挑戰(zhàn)的，更何況是5G PA模組產(chǎn)品，這道坎，不是所有射頻PA公司都能跨過去的。
要服務(wù)好這些手機(jī)大公司，必須有一個(gè)專業(yè)的質(zhì)量和生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)來支持。這個(gè)團(tuán)隊(duì)的規(guī)模需要幾十人，分工很細(xì)，專業(yè)性很強(qiáng)。
國產(chǎn)射頻PA公司正在從過去幾十人的規(guī)模，增加到現(xiàn)在200人的規(guī)模。不管是產(chǎn)品、銷售額，還是公司員工規(guī)模，國產(chǎn)射頻PA公司這幾年發(fā)展迅速。在未來的2~3年，國產(chǎn)射頻PA公司還會(huì)進(jìn)入一個(gè)高速成長期，公司員工規(guī)模將達(dá)到500人，各部門配套更加完善和專業(yè)。未來2年，國產(chǎn)射頻PA格局將形成，半導(dǎo)體投資熱也將告一段落。
客戶導(dǎo)入難
手機(jī)客戶向頭部集中，沒有原來的“小白鼠”客戶了，新產(chǎn)品導(dǎo)入手機(jī)客戶端越來越難。
現(xiàn)在國內(nèi)的手機(jī)客戶，屈指可數(shù)。第一梯隊(duì)的品牌客戶有華為、小米、OPPO、vivo、榮耀、傳音等。第一梯隊(duì)的手機(jī)ODM廠家：聞泰、華勤、龍旗、中諾等。隨著這些企業(yè)的規(guī)模越來越大，產(chǎn)品導(dǎo)入進(jìn)入門檻提高，產(chǎn)品需要進(jìn)行全面性、系統(tǒng)化驗(yàn)證。
規(guī)模越大的手機(jī)客戶，對(duì)可靠性的要求越高，產(chǎn)品性能測試和評(píng)估相對(duì)比較簡單，對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性的測試和評(píng)估耗財(cái)耗力，更耗時(shí)間。
尤其是5G PA模組，現(xiàn)在上5G的手機(jī)都是旗艦機(jī)或者主力機(jī)型，對(duì)性能和可靠性要求極高。國內(nèi)射頻PA公司在推廣5G PA模組時(shí)，有個(gè)很深很直白的感受，手機(jī)客戶是“拿著放大鏡”做評(píng)估。
首先，頭部手機(jī)客戶在技術(shù)上對(duì)國產(chǎn)5G PA公司不信任，技術(shù)測試更仔細(xì)，一些技術(shù)問題，對(duì)于國際廠商是解釋過了就好，對(duì)于國內(nèi)廠商就要深挖到底。這樣，國產(chǎn)5G PA模組在客戶端導(dǎo)入會(huì)很難，俗話說得好“玉不琢，不成器”，國產(chǎn)射頻PA產(chǎn)品和公司就是這樣成長起來的。
其次，手機(jī)客戶在產(chǎn)品導(dǎo)入流程上，對(duì)國產(chǎn)射頻PA也是不利的。選擇國際廠商的射頻PA，不存在對(duì)與錯(cuò)，各部門是免責(zé)的。5G PA模組，選擇Skyworks和Qorvo是第一選項(xiàng)，選擇他們產(chǎn)品出了問題，對(duì)個(gè)人和部門來說，就是沒有問題。如果選擇國產(chǎn)5G PA模組，出了問題，個(gè)人和部門就會(huì)很有壓力，會(huì)承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。
再次，越復(fù)雜的產(chǎn)品導(dǎo)入越難，技術(shù)要求越高的產(chǎn)品導(dǎo)入越難。難度高低依次是5G PA > 4G PA > 3G PA > 2G PA。5G PA模組的復(fù)雜性和高技術(shù)性在手機(jī)里的調(diào)試工作量很大，要把性能和穩(wěn)定性調(diào)試好，需要手機(jī)廠商更多研發(fā)投入和時(shí)間投入。
趁著這一波國產(chǎn)替代契機(jī)，國產(chǎn)射頻PA公司要努力抓住機(jī)會(huì)，把產(chǎn)品做好，把公司規(guī)模做大，向國際廠商看齊，規(guī)范公司流程，專業(yè)和完善每個(gè)部門，加大研發(fā)力度，抓好質(zhì)量管理和提升交付能力。這一次新供應(yīng)商導(dǎo)入之后，頭部手機(jī)客戶很難開啟5G PA模組新品牌導(dǎo)入。5G PA模組新品牌導(dǎo)入，對(duì)頭部手機(jī)客戶來說，投入和風(fēng)險(xiǎn)都很大。
結(jié)語
國產(chǎn)射頻芯片走過了2G PA和3G PA，正在從4G PA主戰(zhàn)場遷移到5G PA。
2G 和3G PA成就了昂瑞微，4G PA成就了唯捷創(chuàng)芯，5G PA又會(huì)成就誰呢？
聽聞，國內(nèi)某公司5G PA模組產(chǎn)品被國際大品牌5G手機(jī)采用并已經(jīng)量產(chǎn)，驚訝之余，心中有欣喜，眼中有未來，中國芯正在成為世界芯。
