即使是最自信的設(shè)計(jì)人員,,對(duì)于射頻電路也往往望而卻步,,因?yàn)樗鼤?huì)帶來巨大的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),并且需要專業(yè)的設(shè)計(jì)和分析工具,,強(qiáng)大如華為搞得定CPU,也暫時(shí)無法在射頻芯片有所建樹。
2015年5月19日,,美國司法部網(wǎng)站公布,天津大學(xué)教授某教授16日從中國飛到美國洛杉磯入關(guān)時(shí)被警方逮捕,,并被當(dāng)?shù)胤ㄔ阂陨嫦咏?jīng)濟(jì)間諜罪起訴,。美國檢方稱,該教授在南加大獲得電子工程博士學(xué)位,,在求學(xué)期間,,他參加了由美國國防高級(jí)研究計(jì)劃署資助的研究項(xiàng)目,開展薄膜體聲波諧振器(FBAR)技術(shù)的研發(fā)工作,,這項(xiàng)技術(shù)主要用于包括手機(jī),、平板電腦在內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備,過濾不必要的信號(hào),。在獲得博士學(xué)位后加盟了思佳訊(Skyworks),。這家公司為美國軍方提供安全通訊裝備,同時(shí)也為蘋果公司的iPhone提供部件,。但是,,該教授成立了自己的公司,使用竊得的技術(shù)生產(chǎn)制造FBAR濾波器,,產(chǎn)品提供給了中國客戶,。
誰是思佳訊(Skyworks)?
射頻前端領(lǐng)域設(shè)計(jì)及制造工藝復(fù)雜,,門檻極高,,現(xiàn)階段全球射頻前端芯片市場大的集中度比較高,主要被博通,,Skyworks,,Qovro等美國企業(yè)占據(jù),而思佳訊(Skyworks),,Qovro兩家公司幾乎壟斷了應(yīng)用到5G基站和手機(jī)的高端射頻PA,、濾波器市場,,國內(nèi)廠商還無法進(jìn)行替代。
思佳訊通訊技術(shù)發(fā)展公司(Skyworks)成立于1962年,,總部位于美國馬薩諸塞州,,主要從事包括全球知識(shí)產(chǎn)權(quán)在內(nèi)的專有半導(dǎo)體產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā),、制造和銷售,。射頻元件龍頭,手機(jī)射頻供應(yīng)商,,主營方向?yàn)樯漕l前端產(chǎn)品,,包括射頻功率放大器即RF PA、各種濾波器,、混頻器,、衰減器等,全球前10大手機(jī)廠家都是其主要客戶,,思佳訊牢牢把握著高端射頻的統(tǒng)治地位,。
扼住華為咽喉的另一座大山
此前根據(jù)東京研究機(jī)構(gòu)Fomalhaut Techno Solutions的數(shù)據(jù)顯示,按成本來算的話,,華為P30 Pro中62%的零部件是由中國以外的公司生產(chǎn)的,;其中有38.1%來自中國大陸,16.3%來自美國,,而經(jīng)過美國禁令之后,,華為在最新發(fā)布的Mate 20X 5G版本對(duì)國外的依賴度更低了一步。
根據(jù) iFixit 對(duì)華為 Mate 20 X 5G做了拆解,,Mate 20 X 5G的SoC,、電源、音頻,、Wi-Fi,、射頻收發(fā)、充電,,都是華為自家芯片 ,,華為手機(jī)用上自研的配置占比率進(jìn)一步加大,而在非國產(chǎn)的配件中,,射頻芯片赫然在列,,而且都是由思佳訊(Skyworks)和Qorvo提供的,強(qiáng)大如華為也暫時(shí)無法在射頻芯片有所建樹,,可見射頻芯片的門檻極高,。
綠色:Skyworks 78191-11用于WCDMA / LTE的低頻前端模塊
天藍(lán):HiSilicon Hi6526 PMU
紅色:Qorvo 77031 4T8R中/高頻段模塊
橙色:HiSilicon Hi63650
黃色:HiSilicon Hi6421電源管理IC
綠色:HiSilicon Hi1103 Wi-Fi模塊
天藍(lán)色:HiSilicon Hi6D03
與Skywork這種老資格相比,另一家射頻巨頭Qorvo則顯得很年輕,,其在2015年由TriQuint 和RFMD 兩家公司合并成立,,兼具 RFMD 和 TriQuint 的技術(shù),、集體經(jīng)驗(yàn)和智慧資源,是移動(dòng),、基礎(chǔ)設(shè)施和國防應(yīng)用領(lǐng)域可擴(kuò)展和動(dòng)態(tài) RF 解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者,。
Qorvo 在射頻產(chǎn)品領(lǐng)域提供商中占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位, 在終端功率放大器市場,,形成了Qorvo,、Skyworks和Avago三家企業(yè)寡頭競爭的局面,因?yàn)镚aAs/GaN化合物PA具有獨(dú)特的工藝和較高的技術(shù)門檻,,三家企業(yè)合計(jì)占據(jù)了90%以上的市場份額,。在射頻開關(guān)方面Skyworks和Qorvo則占據(jù)了整個(gè)市場的大半江山。
Qorvo 著重定位于高端射頻濾波器產(chǎn)品,,憑借其BAW 濾波器技術(shù)與Broadcom共同占據(jù)BAW 濾波器市場。Qorvo推出業(yè)界首款具有5G功能的射頻前端,,與全球領(lǐng)先的芯片組供應(yīng)商密切合作開發(fā)超高速4G LTE,,LTE-A和5G連接,在5G射頻方面始終走在最前面,。
得終端者得天下
射頻芯片的發(fā)展離不開智能手機(jī)普及,,2G時(shí)代,手機(jī)的頻段數(shù)是4,,3G時(shí)代變?yōu)?,,目前4G千元機(jī)頻數(shù)是8-20,其套片價(jià)格也從0.8美元攀升至3.25美元,,再到如今的8-10美元,,隨著移動(dòng)終端的不斷升級(jí),射頻芯片數(shù)量與價(jià)格都在不斷上升,,到5G時(shí)代,,頻段數(shù)將達(dá)到50,單個(gè)手機(jī)終端對(duì)射頻套件的需求也將達(dá)到25-40美元,,這價(jià)格將很可能超過手機(jī)主芯片,。
在2009年至2010年期間,思佳訊公司受益于多頻段通信產(chǎn)業(yè)走向高端手機(jī)市場,,業(yè)績以每年17%的增長率穩(wěn)步向前,,從2012年起,在中國地區(qū)每年的銷售額超過其全球年銷售額的50%,。2018年高盛公司根據(jù)2017財(cái)年數(shù)據(jù),,統(tǒng)計(jì)得出了41家對(duì)中國市場依賴度最高(依營收占比計(jì)算)的美國公司,根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,,兩大射頻廠商對(duì)中國市場依賴度最高,,思佳訊84%的占比蟬聯(lián)“狀元”寶座,,Qorvo 則以71%的占比位居探花,兩大射頻廠商作為華為的主力供應(yīng)商,,也占據(jù)重要地位,,Qorvo有11%的營收是來自華為,思佳訊則有12%的營收來自華為,,2018年,,思佳訊和Qorvo芯片各有4.5億美元營收來自華為,這一組數(shù)字后邊積極意義是,,華為在對(duì)射頻廠商來說是不可或缺的大客戶,,但反過來說,在射頻芯片領(lǐng)域,,目前還沒有能夠進(jìn)行國產(chǎn)替代,。
射頻芯片的難題
經(jīng)驗(yàn)積累:射頻芯片設(shè)計(jì)需要的理論知識(shí)真的是非常多,而且射頻芯片的設(shè)計(jì)存在各種指標(biāo)的折中均衡,,所以需要豐富的經(jīng)驗(yàn)積累,。
工藝要求:很多射頻芯片的指標(biāo)要求都是要挑戰(zhàn)工藝極限,這就需要很多創(chuàng)新性的電路結(jié)構(gòu),,此外還有工藝及封裝的物理限制或者模型的不準(zhǔn)確性導(dǎo)致的難題,。
器件的射頻精確模型是業(yè)內(nèi)的一大難題,頻率越高偏差會(huì)越大,,還有一些器件特性難以建模,。以上所說的基本都還是單個(gè)功能模塊電路在設(shè)計(jì)上會(huì)遇到的難題,到整個(gè)復(fù)雜芯片的總版圖及封裝設(shè)計(jì)階段還有很多其它難題,,總之,,寡頭公司利用技術(shù)優(yōu)勢(shì)和規(guī)模效應(yīng),形成了較深的護(hù)城河,,具有極強(qiáng)的盈利能力,。
廣闊的前景
根據(jù) QYR Electronics Research Center 統(tǒng)計(jì), 2011 年以來全球射頻開關(guān)市場持續(xù)增長,, 2018 年全球市場規(guī)模 16.54 億美元,, 預(yù)計(jì) 2023 年市場將達(dá) 35.6 億美元, 2018-2023 年復(fù)合增長率達(dá) 16.55%,。根據(jù)測算,, 2019-2023 年智能手機(jī)出貨量從 16 億增長到 18 億, 射頻開關(guān)單機(jī)數(shù)量從 6 個(gè)增長到 14 個(gè),,平均單價(jià)從 0.16 美元降至 0.12 美元,,對(duì)應(yīng)市場將從 2019 年的 15.4 億 美元增至 2023 年的 30.2 億美元,年均復(fù)合增速高達(dá) 18%。
國產(chǎn)替代
目前全球射頻芯片公司數(shù)量超 1 萬家,, 其中射頻開關(guān)公司有 80 多家,。射頻開關(guān)龍頭公司包括美國的 Skyworks、 Qorvo,、 Broadcom 和日本的 Murata 等,, 4 家公司合計(jì)占據(jù)全球射頻開關(guān)市場份額的 77%,其射頻開關(guān)產(chǎn)品覆蓋高端機(jī)型,,比如蘋果 iPhone X/XS Max/XR,、 三星 Galaxy 系列、華為 Mate 系列等,。卓勝微作為全球第五大,、國內(nèi)第一大射頻開關(guān)公司,產(chǎn)品以中低端機(jī)型 為主,,目前已取得全球 5%市場份額,,率先實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)突破;并且隨著與客戶合作的加深,,其份額有望繼續(xù)擴(kuò)大,。
另外紫光集團(tuán)在 2018 年 7 月即與法國智能卡芯片制造商 Linxens 簽署并購協(xié)議,以 22 億歐元收購 Linxens ,,是近 2 年來紫光集團(tuán)最重要的海外并購, Linxens同時(shí)也是法國射頻龍頭,,收購Linxens對(duì)紫光發(fā)展射頻業(yè)務(wù)具有積極意義,。
射頻芯片代工方面,國內(nèi)僅有三安光電和海威華芯開始涉足化合物半導(dǎo)體代工,。三安光電旗下的三安集成電路有限公司,,業(yè)務(wù)涵蓋前端射頻、電力電子及光通訊等通訊微電子領(lǐng)域芯片的研發(fā),、代工及服務(wù),,是國家集成電路大基金重點(diǎn)支持的化合物集成電路芯片制造企業(yè),也是國內(nèi)首家面向射頻,、高功率商用的化合物半導(dǎo)體制造廠商,。
海威華芯為海特高新控股的子公司,與中國電科29所合資,,目前具有GaAs 0.25um PHEMT工藝制程能力,。