近年来,中国芯片进口屡创新高。相对于CPU、GPU、NPU等明星芯片,模拟芯片才是重灾区,以射频来说,虽然通信基站、通信终端都少不了射频,但基本被外国企业垄断。据估算,4G全网通手机的射频前端模块成本约10美元,包括PA、开关芯片、滤波器等。其中,PA是最耗电的器件,且芯片数量会在5G时代明显增加,4G多模多频手机所需PA芯片介于5至7片,5G手机内的PA需求量将超过15片。在5G时代,射频前端模块成本将较4G时代成长3-5倍,全球手机射频前端市场规模在2023年将达350亿美元,这还仅仅手机上的射频市场规模,可以说,射频芯片市场前景蕴藏着不小的商机。
目前,美国Skyworks、Qorvo、Avago基本主宰了射频市场。其中,Skyworks、Qorvo在行业处于领先地位。其实,只要拆开智能手机就能发现,手机中的射频芯片基本都是国外几大厂的产品。
PA的作用是把信号的功率放大。目前,PA市场绝大部分比重被Skyworks(43%)、Qorvo(25%)、博通(25%)占据,中国企业在这块市场踪迹难觅。
滤波器的作用是过滤噪音,抑制干扰信号。一台4G手机,需要过滤十几个频段上的GSM、cdma2000、WCDMA、TDD、FDD、WIFI、蓝牙等收发通路,一部手机可能需要30至40个滤波器。5G手机支持频段更多,必须需要更多滤波器。目前手机上用的主流滤波器包括声表面滤波器(SAW)、体声波滤波器(BAW)。SAW主要是支持2G、3G频段使用,BAW主要是支持4G、5G通信频段。在SAW滤波器市场方面,前五大的厂商分别为村田(47%)、TDK(21%)、太阳诱电(14%)、Skyworks(9%)、Qorvo(4%),5大厂合计比重高达95%,基本垄断整个行业。在BAW滤波器方面,博通(87%)、Qorvo(8%)基本垄断了整个市场。
目前,PA采用的工艺以砷化镓GaAs为主,其次是SOI、CMOS和矽锗SiGe。过去4G的PA主要采用砷化镓工艺,3G的PA采用砷化镓或CMOS,比重大约是各自50%,未来5G手机的PA预计是延续砷化镓工艺技术。
而射频芯片的一大特点就是和制造工艺结合紧密,国外大厂普遍都是IDM厂商,比如Skyworks、Qorvo、博通都说IDM厂,这样外商可以实现设计与制造充分磨合。相比之下,国内在这方面,就逊色很多,射频是需要设计部门和制造部门耗费时间和金钱一点一点磨合的,不像手机芯片可以买CPU、GPU、DSP等模块的IP做集成,然后找台积电代工来的“短平快”,射频芯片的追赶,要耐得住孤独,经得住寂寞,一步一个脚印前行,国内追赶之路任重道远。
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