5G的到来国内手机射频芯片能迎来黄金时期吗

在国内通信产业一片“缺芯少魂”的尴尬处境中，其中一些“重灾区”的受制情况远比普遍情况更糟糕。

射频前端芯片即是如此。就算是在5G主芯片上，国内毕竟还有海思、紫光展锐等企业占据一块天地；但射频前端市场有超过9成份额都被外商把持，领域内的国内企业都是“小舢板”。

射频芯片直接影响着手机的信号收发。如果没有它，手机根本无法连接到移动网络。在智能手机中，它是射频收发器和天线之间的一系列组件，主要包括功率放大器（PA）、滤波器、天线开关、双工器和低噪声放大器等。

在5G相关芯片方面，即使强大如苹果，也怕被“卡脖子”。7月25日，苹果公司正式宣布，将以10亿美元的价格收购英特尔大部分的智能手机调制解调器（modem）业务。

此次收购意味着苹果要为其手机生产自己的5G调制解调器，而不是完全依赖高通的硬件。

反观国内的射频芯片，其受制于人的状态亟待改变。特别是在5G时代，射频前端的重要性将更加凸显。根据调研机构统计，全球手机射频前端市场规模在 2023 年将达 350 亿美元，未来射频模块所隐含的商机不亚于手机主芯片。

在这次中美科技战中，射频芯片的“空白”成为惨烈战场，相比于产品线齐全的美国两大射频芯片供应商 Skyworks 和 Qorvo，国内供应商只能采取单点突破方式切入该市场，各家找一个切入点参与战局。

这或许是起步阶段的策略，但长期来看，补上该短板仍是长路漫漫。

制约国产射频芯片的命门

据估计， 4G 全网通手机的射频前端模块成本约 10 美元，内含 10 颗以上射频芯片，包括 2 ～ 3 颗 PA 、2～4 颗开关芯片、6～10 颗滤波器，未来到了 5G时代， 射频前端模块成本将较 4G 时代成长 3-5 倍，有机会超过手机主芯片，其中蕴含的商机不言而喻。

然而，在这样一个重要领域，国内企业的水平差距十分明显。从目前来看，全球射频前端市场集中度很高，前四大厂商Skyworks、Qorvo、Avago、Murata占据着全球85%的市场，且均是日美发达国家企业。

图 | 射频前端芯片示意图

在射频前端模块中， 功率放大器 PA 芯片所受的压力首当其冲。PA 芯片的功能是负责将发送的信号放大，是最耗电的元件，随着手机频段持续增加，PA 的数量也随之增加，如4G 多模多频手机所需 PA 芯片介于 5 ～ 7 颗，5G 手机内的 PA 需求量将超过 15 颗。

可以说，PA芯片决定着手机等无线终端的通讯距离、信号质量等，是整个通讯系统芯片组中除基带主芯片之外最重要的组成部分。

根据调研机构统计， 2017 年PA芯片市场规模约为 50 亿美元，预计 2023 年将达到 70 亿美元。在射频前端模块诸元件中，PA芯片的产值处于第二位。

目前全球 PA 市场绝大部分比重被 Skyworks （43%）、Qorvo （25%）、博通（25%）、Murata （3%） 占据，其中Skyworks、Qorvo、博通是 IDM 厂，还有一个趋势是无晶圆的 PA 设计公司投入后，带动 PA 晶圆代工模式兴起。

在工艺技术方面，PA 射频芯片的制造难度越来越高，这也是为什么该市场主要由 IDM 厂商所把持。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。

图 | Qorvo 的应用工程师在介绍用于部署 5G 基础设施的 Qorvo GaN 功率放大器。

国产厂商在高端 PA上的缺失，让我们在即将到来的 5G 竞争中束手束脚。但射频前端模块的另一个重要部件，所面临的竞争环境更加严峻，这就是滤波器。

它是射频前端模块中市场规模最大的，2017 年产值约 80 亿美元， 2023 年将达到 225 亿美元。从销售数据上看，美日供应商几乎垄断了滤波器市场。

对国内厂商来说，最坏的情况就是对着上百亿美元的市场干着急，看着别人数钱。

滤波器功能在于杂讯过滤、抑制信号干扰，保障信号在不同频率下不会互相干扰，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）。

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%），由此可知，前5大合计比重高达 95%，形成寡占市场。

在 BAW 滤波器方面，其实寡占更严重，排名前三名分别为博通 （87%）、Qorvo （8%）、太阳诱电 （3%），合计高达 98%。

目前，一台国际通用 4G 手机，可能需要过滤最多 15 个频带上的 2G、 3G 和 4G 收发通路，此外还有 Wi-Fi、蓝牙和全球导航卫星系统，这样一来，一部手机可能需要最多 30 至 40 个滤波器。

未来，每台5G手机很可能需要放入更多的滤波器，因此事情可能变得越发复杂。

值得一提的是，由于4G、5G通讯所使用滤波器主要为 BAW 滤波器，与 2G 、 3G 使用的 SAW 在技术上有相当程度的差异。若国内供货商无法成功跨进 BAW 市场，恐将在 SAW 市场上面临更沉重的价格战压力。

总之，整体来看，射频前端技术被外商把持很深，超过 9 成市场都是外商供应，当下中国，很少有一个技术领域会如此孱弱。

与此同时，射频芯片的技术升级之路会更加坎坷。这是因为手机需要支持更多频段，这让射频前端设计的复杂度直线提升，往往在方寸之间就要容纳上百个元器件。

另一个同时发生的趋势，也让射频前端设计的难度雪上加霜。国际知名市场研究机构IHS就指出，伴随着手机设计的轻薄化发展，机身内可被利用的空间实际上是减小的，尤其是主板的空间。

因此，尽管射频前端的复杂度和重要性与日俱增，但矛盾的是，主板上留给它的空间却越来越少。

这种尴尬，国内射频前端企业体会甚深，留给他们的时间和空间，也在越来越少。

5G商机下，国内厂商的战略

面对 5G 商机到来，国内手机射频芯片能迎来黄金时期吗？国内业者的战略和看法如何？

日前 2019 集微半导体峰会上的“ 5G 国产射频芯片的挑战和机遇”中，许多国内射频芯片新秀提出看法。

广州慧智微电子是做可重构的射频芯片，可重构是指其器件可以通过软件更改，不同应用场景可以共享这个硬件，慧智微从 4G 开始做多模多频芯片，现在是 5G 的芯片和蜂窝互联网的芯片。

慧智微 CEO 李阳指出，国际行业巨头都是千人规模的公司，产品线确实非常全，到了 5G 智能手机后，射频技术会非常复杂，滤波器变成重要的角色，5G 高通的方案约 11 颗，联发科的方案约 10 颗，其中发射有 5 颗、接收有 5 颗，慧智微也做发射部分，但问题是滤波器怎么解决？

李阳进一步分析，滤波器是两种解决办法，第一种是有一些新的频率，比如 UHP77 / 79，当前慧智微所采用的滤波器技术是 LTCC 和 IPD，其中 LTCC有合作伙伴，而 IPD 可以自己设计，但没有用国际主流的 SAW 和 BAW 滤波器。不过，仍是有一些变化可能性，因为日后是不是还需要 BAW 滤波器，现在来看需求并不清晰。还有，传统的 4G 为什么新频段没有问题？因为它是 TDD ， TDD 收的时候不发，发的时候不收，所以设计没这么严格。上述提到 5G 需要这么多颗的射频芯片，在技术上一定要做高度集成。

李阳表示，滤波器在跟一些厂商合作，有海外、日系、韩系，也有国内厂商。现在的趋势是随着 5G 的变化，原来一个手机厂商自己分开采购 PA、滤波器等，但现在做集成，单独卖滤波器是没有人买的，比如两大巨头 Skyworks 和 Qorvo 的自产滤波器，他们也要找合作伙伴，无法再单一买卖了，因此，现在要跟他们建立合作关系，其实比以前容易得多，这就是一个很大的转变。

北京中科汉天下专注的射频芯片包括两个板块，一个是射频前端，主要做砷化镓功放和 CMOS 功放，其中，CMOS 功率放大器是全球出货比较靠前的，一个月差不多有 3000 万～ 4000 万的出货，同时，在砷化镓技术上也重兵投入。

另外一个板块是射频的 SoC，里面包括两个小的方向，一个是低功耗蓝牙，一个是自定义协议的非标的 2.4 G 收发的小型 SoC 。

北京中科汉天下总经理钱永学认为，短期内国内要全面达到美国的水平是不可能的，Skyworks 和 Qorvo 一年的净利润都有 40 亿- 50 亿的规模，国内业者的销售额还不及他们净利润的十分之一，短期之内全面超过它几乎是不可能。

图 | Skyworks产品图

钱永学也强调，现在能做的就是实现进口替代，国内厂商能够提供最基础产品，不至于让美国彻底卡死。但要强调的是，在国产化的过程中，与国内、国际业者都要加强合作，不能因为中美纷争，就只用国内芯片而封锁国际芯片，那等于是自己把自己封闭了。

未来国内业者想再进一步发展，可能就要等公司上市后，有更多的资本，再利用股市的杠杆做更大的事情，撬动更大的资本来进行并购，钱永学一直认为，并购是必行之路，包括获得很多知识产权等，尤其是进行海外公司并购。

再者，厦门开元通信技术有限公司主要从事先进射频滤波器，包括 BAW 滤波器、 SAW 滤波器、晶圆级封装等，这一块滤波器从 4G 时代起就应用广泛，到了 5G 时代，据说有一些手机未来可能会用到将近 100 颗的滤波器裸芯片，可以预见滤波器市场未来的商机，更重要的是，国产化的比例现在非常低。

上海迦美信芯通讯技术董事长倪文海则表示，智能手机有一个令人头痛却也被忽略的地方，就是天线，到了 5G 的智能手机，天线变成一个更头痛的问题。他进一步表示，迦美信芯采用的策略就是单点突破，尝试在天线调谐器的技术上深入研发，天线调谐器有一个优势就是比较靠近天线，不容易被集成，因此，这块领域是新创业比较容易生存和发挥的地方。

缺点是，小小的地方但技术要求又非常高，包括对工艺技术、耐压、低阻抗等方面的要求都非常高。因此，在这块技术领域上只要能够发力，有效解决手机客户的痛点，其实是跟国外替代芯片的水平差距不会太大。

再者，倪文海分析，现在 4G 全频的智能手机多的话有 4-6 颗天线调谐器，因为以前苹果手机下方有给天线提供孔径的空间，但现在被压缩，如果手机的性能、发射的灵敏度有要求的话，天线调谐器是必须要有的。第一波 5G 智能手机的话，可能需要 10-16 根天线调谐器，或是更多，需求量十分可观。手机射频前端是十分细分领域，适合国内公司做，例如射频开关其实相对简单，比 PA 容易很多，其难度在品质、运营、规模，而且是用 CMOS 做的，所以国内公司应该先集中精力把容易的技术解决掉，然后再结合去做滤波器，一步步地，往技术上层去做。

此外，国内射频芯片公司小而散，只有联手、整合，放弃内部低端市场的竞争，才有机会挑战国际巨头。

高通想通吃，国内企业还有机会吗？

国内射频芯片供应商面临的另一个挑战，是高通、联发科等做主平台的大芯片公司都想要做整体解决方案，把整个射频前端都包进去。

对于这样的挑战，李阳表示，跨领域的竞争其实一直存在，高通从 RF360 之后态度很明显，现在 5G 都是自己的产品，平台公司有他们的策略，但联发科看起来态度比较开放，因为他们也需要技术能力和高通相当的射频芯片合作伙伴。

再者，三星、海思等平台对其他独立的射频供应商而言，仍是有不错的机会，至少现阶段市场不会形成全然由主平台完全整合射频芯片的情形，独立的芯片公司如果能把产品做到比高通等外商更有竞争力，为客户创造更多的价值，仍有很大发展空间。

钱永学则表示，看起来提供整体解决方案上决心最强就是高通，联发科没有那么强烈的决心，而海思也自己有解决方案，但它备胎太大，因此不可能全部做，仍会有一些外购需求出来。钱永学强调，国内业者目前在射频芯片的主战场上，营收还不到外商净利润的十分之一，未来努力的空间还很大，机会还很多。

图｜2019 集微半导体峰会上的“ 5G 国产射频芯片的挑战和机遇” 

厦门开元通信技术有限公司董事长贾斌则表示，滤波器在每家平台可能有一些特殊指标差别，但 80% 以上需求都差不多；到了 5G 时代，问题来了，因为 5G 有很多天线、载波聚合，有些滤波器的特性确实需要导入更多新的设计。

这一波 5G 商机，对于国产替代是个巨大机会，因为有科技战“卡脖子”的事件发生，因此很多手机系统公司也会愿意尝试国产芯片，且容忍度大幅提升。

倪文海的观点是，眼前的贸易战对国产芯片是个转折机会。事实上，国内有一些公司的产品做的不错，但很多手机厂商都用惯了外商的芯片，不愿意冒险替换成国产的，但这次贸易战让大家看清一个事实，国内确实需要自己的芯片生态圈。

倪文海认为，国内供应商在人力、资源各方面都比较缺乏，很多方面无法与外商比肩，希望手机厂可以提供一些特殊通道或者特殊的手机型号等，给国内企业订单，协助他们壮大。

贾斌表示，很多国内的系统厂商已经采用外商的射频芯片几十年了，积累了大量的经验，希望帮忙国内芯片厂商在设计、加工的时候，把质量逐步提升上来，把器件的质量测试好。

钱永学也表示，大公司可能也要发挥大公司的责任，要有意的培训国内的供应链，至少要有几个机型比如中端的机型先给国产的厂家去实验，且据了解，韩国就有类似的法律规定，三星要有一定的比例给中小厂家，对国内较小企业而言，是需要得到大客户的平台支持，给予更大的容忍度来试错的。

相较于国内射频芯片的缺口巨大，在代工生产这一个板块，就有很多选择，包括身砷化镓GaAs 工艺技术的代工厂有台厂稳懋、宏捷科，以及厦门三安集成；SOI 工艺代工厂有华虹宏力、中芯国际、 GlobalFoundries 、TowerJazz ; CMOS 工艺代工厂有台积电、中芯国际、联电等; SiGe 工艺代工厂有：GlobalFoundries、TowerJazz等。

这次在 5G 机遇和科技战背景的催化下，让国内芯片厂有崛起的机会，但仍是单点突破的作战策略为主，未来要突破外商防线，仍是长途漫漫，但前方商机巨大，必须一步一个脚印才能获得一席之地。

突围之路，恐十分漫长。