国产5G射频前端，举全产业链之力强攻！但这颗射频器件让模组“卡脖子”……

电子发烧友网报道（文/黄晶晶）在之前华为P40智能手机的去A化进程中，大家都看到了它的元器件主要来自于中国大陆、台湾地区，韩国，日本等地，例如美光的NAND Flash被三星取代，但是唯独射频组件仍然选用了Qorvo和Skyworks等美国厂商。
 
的确，射频前端是半导体“卡脖子”的重要芯片。根据 Yole Development 数据，2019 年度全球前五大射频器件提供商占据了射频前端市场份额的 79%。
 

 
2019年5G正式商用，Qorvo、Skyworks、Broadcom 等领先企业在5G首先商用的中高端机型中共同占据先发优势，其凭借深厚的技术积累、前沿技术的定义、对通信技术迭代的系统性把握，以及与头部客户之间的紧密合作关系，引领全球射频前端市场5G领域的发展，并延续着一贯的市场主导地位。
 
不过，国内射频前端厂商在近两年取得了不少突破，尤其是在5G射频前端模组市场，已经有产品陆续打入知名手机厂商供应链，比如荣耀、OPPO、三星手机等等。有喜也有悲，虽然有了局部突破，但要全面突破还困难重重。
 

国内5G射频闪光点，高集成度PA模组量产出货

随着5G的商用和普及，具备无线通信功能的终端设备种类愈加丰富。同时，在移动终端设备设计持续小型化的趋势下，射频前端模组化的趋势日益明显，PA模组为射频前端最大的细分市场。
 

 
2019年，锐石创芯推出同时支持5G SA和NSA ENDC的射频前端产品RR88643-91，这也是业内首颗兼容5G N41及支持N41/B41 PC2的射频前端模块，在同等功率下其效率优势明显，有利于降低5G应用的功耗。
 
2019年底慧智微推出Sub-6GHzn77/78/79 5G双频L-PAMiF模组产品，是业界集成度最高的模组产品，并于2020年率先实现量产，应该是目前5G PA模组出货量最多的国内芯片公司。
 
2020年3月，搭载慧智微5G PA模组的首批手机终端批量生产。根据拆解机构eWisetech的报告显示，OPPO K7x手机首次采用了国产5G射频前端器件。K7x采用慧智微电子S55255 5G频段射频前端集成收发模组L-PAMiF，覆盖5G UHB 新频段n77/78/79频段，是集成度最高的5G射频前端模组。这也是拆解5G手机以来，首次见到国产5G射频芯片在手机上面应用。
 
2020年底，昂瑞微的Phase5N射频前端模组已经在多家手机厂商和ODM方案商实现量产。在eWiseTech对荣耀50手机的拆解显示，射频芯片部分，采用了昂瑞微的射频功放芯片OM9901-11与OM9902-11。OM9901和OM9902是昂瑞微在2020年推出的5G Sub-3GHz Phase5N解决方案。OM9901-11为2G频段设计，低频段支持GSM850/EGSM900，高频段支持DCS1800/PCS1900频段。OM9902-11支持3G/4G/5G NR频段。
 
据介绍，昂瑞微拥有完整的PA/FEM产品线系列，其产品覆盖2G、3G、4G、5G Phase5N、L-PAMID和L-PAMIF全系列。是国内首家同时拥有大规模量产的CMOS PA和GaAs PA技术的厂商。
 

 
唯捷创芯在4G射频功率放大器产品出货量位居国内厂商第一。基于对 5G 前沿技术和市场的前瞻性布局，公司于2020年初实现5G射频功率放大器模组的量产销售，5G射频功率放大器模组累计出货超过1亿颗。2021 年上半年实现接收端模组的量产销售，快速推动新技术下的射频前端产品面市。
 
唯捷PA模组以MMMB PA和TxM中集成度的PA模组产品为主。 此外，公司已在高集成度的L-PAMiF等产品上实现了量产销售。高集成度L-PAMiD模组处于向客户送样验证阶段。2021 年1-6月，公司高集成度PA模组开始向头部手机厂商及ODM厂商批量出货，销售数量超过 1,000万颗。

飞骧科技于2020年6月正式发布一套完整的5G射频前端方案，实现了两个第一：第一套完整支持所有5G频段的国产射频前端解决方案和第一套采用国产工艺实现5G性能的射频前端模块。FX6779/FX6777/FX6728/FX6727等产品进行组合，可以完整满足Sub-6GHz频段1T4R、2T4R等方式的任意5G NR应用；在Sub-3GHz频段，FX6241和FX5627H可以覆盖所有频段，同时组合满足EN-DC应用需求；6种5G开关全面覆盖所有5G开关应用场景，并能提供低于2us的极速切换速度。
 
卓胜微的模组产品包括接收端模组产品LFEM、LNA BANK、DiFEM，以及WiFi连接模组产品，其中接收端射频模组产品已于2020年在多家知名手机厂商实现量产并出货，适用于5G通信制式的LDiFEM 产品（集成射频低噪声放大器、射频开关和滤波器），已在部分客户实现量产出货。同时，公司持续丰富适用于5G NR频段的LFEM 产品组合，优化产品结构，提高产品覆盖度。不过，卓胜微新推出的适用于5G NR频段的主集发射模组（L-PAMiF）产品仍处于推广送样阶段。
 
据慧智微公开信息，射频前端主要有PA（功率放大器）、Switch（开关）、LNA（低噪声放大器）及Filter（滤波器）构成。发射通路中的模组化是指将PA与Switch及滤波器（或双工器）做集成，构成PAMiD等方案；接收通路的模组化是指将接收LNA和开关，与接收滤波器集成，构成L-FEM等方案。
 

图源：慧智微

 
5G定义了3GHz以上，6GHz以下的超高频（UHB，Ultra-High band）频段，对射频前端性能提出了更高要求。5G射频前端方案主要分为Phase7系列方案及Phase5N两种方案。两种方案在Sub-6GHz UHB新频段部分方案相同，均为L-PAMiF集成模组方案；在Sub-3GHz频段分别为PAMiD模组方案和Phase5N分立方案。 
 
电子发烧友网向供应链了解到，5G PA模组方面，在2020-2021年实现量产出货的有慧智微、唯捷创芯、飞镶、昂瑞微、锐石创芯等厂商。用于Sub-6GHz UHB频段具有高集成度的L-PAMiF模组有慧智微、唯捷等厂商出货，卓胜微处于送样阶段。唯捷的高集成度L-PAMiD模组处于向客户送样验证阶段。也就是说，国内厂商在5G射频前端Sub-6GHz UHB频段的L-PAMiF集成模组方面已经取得了突破性进展。

滤波器成国产5G射频模组之痛

唯捷创芯表示，4G 时代，仅头部手机厂商旗舰机可能采用高度集成PAMiD射频前端解决方案。而在5G时代，L-PAMiD和L-PAMiF等更高集成度的射频前端解决方案或将成为中高端手机的标配，进一步提高射频前端企业中高端市场的准入门槛。
 
唯捷在中低集成度PA模组方面自主完成芯片设计，仅SMD和高集成度模组中的LTCC滤波器属于直接对外采购的配套器件，在L-PAMiF、L-PAMiD等集成滤波器的模组中，唯捷需向外部厂商采购滤波器、多工器进行集成。
 
相较国际领先厂商，唯捷创芯在滤波器、多工器供应商产能保障、成本和部分超薄、 超小的高性能产品获取等方面存在一定竞争劣势。同时，Skyworks、Qorvo等领先厂商已量产迭代多款 DiFEM、PAMiD 等模组产品，5G智能手机对高集成度PA模组产品及架构方案的需求预计将逐步上升，唯捷将面临更高的技术挑战。而这一劣势，应当是唯捷进行研发突破的方向之一。
由此可见，即便是在高集成度L-PAMiF模组的核心元件供应上，国内射频前端厂商也并没有完全自主。
 
而在Sub-3GHz模组上，更是遇到了滤波器难题。慧智微公开信息指出，相比于Sub-6GHz，虽然Sub-3GHz模组频率更低、功率更低，不需要复杂的SRS开关等，但由于Sub-3GHz频段较多，需要集成的滤波器及双工器更多，并且是SAW、BAW及FBAR等声学滤波器，对滤波器资源的获取、多频段的系统设计能力提出了高的要求。
 

图源：慧智微

 
由于在全模块子电路的设计和量产能力、强大的系统设计能力以及小型化滤波器资源方面的欠缺，国内厂商例如慧智微、唯捷创芯、卓胜微等在Sub-3GHz只能提供分立方案，而还不能提供Sub-3GHz 模组产品。
 
在这里用于Sub-3GHz频段集成滤波器技术所需要的是SAW、BAW或FBAR产品，主要是WLP（Wafer Level Package，晶圆级封装）或CSP（Chip Scale Package，芯片级封装）两种封装结构的滤波器。WLP滤波器尺寸小、与模组内其他模块的设计中有优势，是未来模组内滤波器的发展方向。
 
滤波器方面，国内厂商有好达电子、麦捷科技、卓胜微、三安集成、诺思等等，它们在SAW、BAW、FBAR等产品的市场应用和产能建设方面都在加速发展。但据电子发烧友网了解，目前国内滤波器还没有完全突破小型化、性能等问题可用于5G射频前端模组的集成，而国外厂商基本以提供模组产品为主，或受限于竞争以及供应等因素，国内厂商在模组方案上短时间难以突破。
 

上下游共筑国内射频前端产业

在此，笔者粗略统计了近年国内射频前端企业的融资和上市情况，从大基金到哈勃、小米等产业投资机构都十分重视对国内射频前端的投资，希望助力我们的芯片企业有更加充足的资金和产业链资源进行研发、销售，进行人才吸收和培养，尽快取得更大的突破。
 
昂瑞微在2020年连续获得小米长江产业基金、华为哈勃投资等融资。
 
2021年7月，慧智微新增国家集成电路产业投资基金二期股份有限公司等多家股东。大基金二期为慧智微第二大股东。
 
2021年7月，深圳飞骧科技有限公司完成Pre-IPO融资，鋆昊资本等老股东本轮追加投资额数亿元。本轮融资将加码5G产品研发投入及新产品开发、人才引进及培养。
 
唯捷创芯获OPPO、VIVO、哈勃投资、小米基金投资，联发科是其第一大股东。唯捷创芯科创板IPO已成功过会。
 
不差钱的国内射频前端企业，需要在技术、人才方面做出更大的努力，如今在PA模组这类射频前端市场取得了进步，但在滤波器领域相关厂商可能还有很长的路。
 
小结：
 
模组化方案是射频前端在5G手机、物联网等市场的主流趋势，尤其像Sub-6GHz频段的L-PAMiD和L-PAMiF模组、Sub-3GHz频段的PAMiD模组，更高集成度的方案会是中高端手机的标配，也是提升国内射频前端企业技术含金量、产品价值的重点。一旦滤波器的研发得以突破，以及射频前端厂商在模组上的系统设计、还有制造封测等厂商的工艺优化，太多困素需要齐头并进，才能继续在5G射频前端模组上获得突破性进展。