2021年，全球智能手機(jī)市場競爭激烈，根據(jù)TrendForce的數(shù)據(jù)，今年智能手機(jī)的產(chǎn)量將達(dá)到13.6億部，同比增長9%。該機(jī)構(gòu)還預(yù)測，2021年全球5G智能手機(jī)的總產(chǎn)量將約為5億部。5G手機(jī)出貨量大增也預(yù)示5G手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈中的射頻市場即將進(jìn)入高速增長期。

Yole Development預(yù)測，5G射頻前端迎來快速增長期，預(yù)測2025年全球射頻前端市場達(dá)到258億美元，2020-2025復(fù)合年均增長率11%，其中5G開關(guān)、Tuner、LNA及射頻模組大幅增長。

2021年，5G射頻領(lǐng)域最受關(guān)注的廠商，全球共有兩家。首先是來自中國卓勝微，2020年前三季度營收達(dá)到19.72億元，同比增長100.27%;卓勝微在前三季度盈利達(dá)到7.18億元。2020年度卓勝微公司的年度盈利預(yù)測是10億元到10.5億元。1月13日，國際射頻大廠Skyworks宣布，其SKY66318-21功率放大器(PA)的出貨量超過100萬，Skyworks受益于iPhone12熱銷，射頻前端芯片出貨量大增。

2019年6月，卓勝微在深圳創(chuàng)業(yè)板上市，發(fā)行價(jià)35.29元，到今天已經(jīng)爆漲到642元，不到兩年的時(shí)間股價(jià)爆漲18倍，為何卓勝微可以獲得資本高度的追捧?兩家上市公司的表現(xiàn)都預(yù)示5G射頻市場向好，筆者集合廣州慧智微電子有限公司市場銷售副總裁趙德重、紫光展銳射頻市場負(fù)責(zé)人、卓勝微等三位公司高管的觀點(diǎn)，對5G射頻市場的三大趨勢和挑戰(zhàn)進(jìn)行細(xì)致分析。

集成化、模組化、國產(chǎn)化，5G射頻市場三大趨勢明顯

射頻前端屬于手機(jī)中的通信模塊，主要包括發(fā)射通路和接收通路，一般由射頻功率放大器(PA)、射頻濾波器(Filters)、雙工器、射頻開關(guān)(Switch)、射頻低噪聲放大器(LNA)等芯片組成，直接影響5G手機(jī)信號的收發(fā)。

由于5G相較于前幾代通信技術(shù)支持頻段數(shù)量的增加，5G手機(jī)所需的射頻前端芯片數(shù)量大幅增長。根據(jù)興業(yè)證券的數(shù)據(jù)，5G成熟階段全網(wǎng)通的手機(jī)射頻前端的Filters(射頻濾波器)數(shù)量會從70余個(gè)增為100余個(gè)，PA的數(shù)量超過10個(gè)，Switches(射頻開關(guān))數(shù)量由10余個(gè)增為超過30個(gè)，這種趨勢令射頻模組的成本持續(xù)增加。

廣州慧智微電子有限公司市場銷售副總裁趙德重分析說，根據(jù)Mobile Expert 2020年數(shù)據(jù)顯示，2020年5G手機(jī)出貨量開始出現(xiàn)快速增長，蘋果iPhone12 5G手機(jī)推出后，全球出貨量會達(dá)到2億。預(yù)計(jì)2024年到2025年，4G和5G手機(jī)會出現(xiàn)交匯點(diǎn)，2025年，5G終端年出貨量將超過10億。

“5G手機(jī)支持多頻段，導(dǎo)致內(nèi)部射頻器件數(shù)量不斷提升，手機(jī)輕薄化的趨勢要求壓縮內(nèi)部空間，對于PCB板都是很大挑戰(zhàn)。從iPhone12、華為、小米、OPPO的5G旗艦手機(jī)來看，都體現(xiàn)了射頻前端模組化的趨勢。用模組化解決空間和性能的問題。” 趙德重強(qiáng)調(diào)。

根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，2018年射頻前端模塊市場規(guī)模約105億美元，到2025年射頻模塊市場份額將增加到177億美元，CAGR為8%，整個(gè)射頻前端模塊市場快速增長。

由于智能型手機(jī)空間有限，而元件增加，射頻前端元件模塊化是必然趨勢。其次，盡管射頻前端的用量和復(fù)雜性急劇增加，但分配給該功能的 PCB空間量卻不斷下降，通過模塊化提高前端器件的密度成為趨勢。

國內(nèi)芯片大廠的資深射頻專家向記者透露，5G產(chǎn)品向著高度集成化的技術(shù)方向演進(jìn)，5G手機(jī)所需的射頻前端器件遠(yuǎn)多于4G，布板空間受限同時(shí)性能要求進(jìn)一步提升，只有通過高度集成化來滿足這些要求。目前，從Transceiver到天線口之間的射頻器件已經(jīng)被全部集成，未來可能會針對區(qū)域或者供應(yīng)商開發(fā)定制的5G模塊，來提高產(chǎn)品性價(jià)比。

他分析說，2020年，射頻前端國產(chǎn)化替代特別明顯，不僅僅是成熟的4G產(chǎn)品，已經(jīng)大規(guī)模被國產(chǎn)替代;連國產(chǎn)5G的射頻器件也快速的導(dǎo)入了幾大手機(jī)品牌供應(yīng)商，5G的導(dǎo)入速度遠(yuǎn)快于4G。

2020年，國產(chǎn)替代加速主要有三方面原因：一、 歐美主流大廠由于新冠疫情影響，不能正常供應(yīng)5G射頻芯片，市場缺貨給了國產(chǎn)供應(yīng)商機(jī)會;二、因?yàn)橹忻蕾Q(mào)易摩擦導(dǎo)致供應(yīng)鏈不穩(wěn)定，手機(jī)供應(yīng)商期望射頻前端器件國產(chǎn)化，平衡供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)，品牌供應(yīng)商主動對國產(chǎn)射頻器件打開了大門;三、國內(nèi)射頻技術(shù)能力也已逐漸逼近國外大廠，能夠快速的開發(fā)出滿足客戶需求的產(chǎn)品。

據(jù)前瞻研究院發(fā)布的報(bào)告顯示，目前全球射頻芯片基本被Skyworks、Qorvo、Broadcom和Murata所壟斷，市占率合計(jì)高達(dá)85%，射頻芯片作為模擬芯片皇冠上的明珠，研發(fā)門檻高，國內(nèi)廠商僅在射頻PA、濾波器、開關(guān)及LNA領(lǐng)域有所布局，產(chǎn)品只能實(shí)現(xiàn)部分低端替代。但是，這一局面已經(jīng)逐漸被打破。卓勝微、慧智微、紫光展銳等一大批廠商都在這個(gè)領(lǐng)域逐漸突圍。

5G射頻產(chǎn)品自主研發(fā)，國產(chǎn)替代已經(jīng)具備一定實(shí)力

外媒報(bào)道蘋果iPhone 12 的5G射頻器件成本約44.5美元，比較上一代iPhone11射頻器件的成本增加近35%，作為蘋果iPhone和Apple Watch提供前端射頻模塊的主要供應(yīng)商，Skyworks認(rèn)為，5G智能手機(jī)平均射頻前端芯片價(jià)值量從4G設(shè)備的18美元上升到25美元。

據(jù)悉，國內(nèi)射頻芯片廠商大多是從相對成熟的分立射頻芯片起步，在5G手機(jī)廣泛普及前的窗口期，逐步實(shí)現(xiàn)中低端機(jī)型射頻前端進(jìn)口替代，同時(shí)積累模組能力，逐步走向全品類供應(yīng)。

2013年，卓勝微第一款射頻低噪聲放大器量產(chǎn)，2015年，它遇到一個(gè)非常好的市場機(jī)會，因?yàn)楫?dāng)年iphone大賣，很多射頻大廠的產(chǎn)能被iPhone包掉了，三星只能把視頻低噪聲放大器的訂單轉(zhuǎn)給卓勝微，此后卓勝微連續(xù)攻下了小米、華為、Vivo、OPPO等終端廠商，2018年國內(nèi)射頻廠商可以占據(jù)4G LTE射頻的20%-30%，到了2020年，國產(chǎn)射頻廠商的產(chǎn)品占據(jù)30%的市場份額，國際廠商在這個(gè)市場處于壟斷地位。

卓勝微公司在2018年推出分立式SAW濾波器產(chǎn)品，公司在射頻前端芯片的主打產(chǎn)品是射頻開關(guān)和射頻低噪聲放大器，占據(jù)營收份額約97%。卓勝微的5G射頻開關(guān)性能出色，其性能與Skyworks開關(guān)產(chǎn)品的插入損耗、隔離度指標(biāo)相當(dāng)。公司還開發(fā)了一系列支持sub-6GHz的高頻新產(chǎn)品。同時(shí)，卓勝微在射頻前端模塊產(chǎn)品順利推出。

5G普及速度加快，國際半導(dǎo)體大廠Skyworks的5G射頻前端是在2019年11月份量產(chǎn)，2019年12月慧智微5G射頻模組實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)， Qorvo的5G射頻前端量產(chǎn)時(shí)間處于這兩家廠商之后。

“我們是目前國內(nèi)首家具備此類方案規(guī)模量產(chǎn)能力的射頻前端公司。”趙德重對記者表示，“Agi5G射頻前端整體解決方案已于2019年Q4量產(chǎn)并交付Alpha客戶驗(yàn)證，首批搭載該方案的手機(jī)終端已經(jīng)批量生產(chǎn)。”

圖：廣州慧智微電子公司市場銷售副總裁 趙德重

慧智微推出了Agi5G射頻前端整體解決方案。該方案可提供5G終端的全頻段覆蓋。在 5G新增的n77/n79頻段L-PAMiF全集成模組中，實(shí)現(xiàn)了LNA、PA、濾波器、SRS切換開關(guān)的集成。這意味著慧智微成為國內(nèi)首家、全球第二家擁有此能力的射頻前端獨(dú)立供應(yīng)商。

“射頻前端整體解決方案包括三大部分：一是sub-6GHz發(fā)射端，二是sub-6GHz接收端，還有一部分是sub-3GHz和LTE部分。慧智微在sub-6GHz發(fā)射端和接收端都已經(jīng)量產(chǎn)了5款產(chǎn)品，sub-3GHz和LTE部分的模組已經(jīng)有6款量產(chǎn)，客戶可以根據(jù)覆蓋地區(qū)不同，成本和性能要求不同，對模塊進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)不同的產(chǎn)品需求。目前，在OPPO、realme、酷派、朵唯等客戶項(xiàng)目上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。”趙德重分析說。“目前慧智微對OPPO的射頻芯片供應(yīng)，單月出貨達(dá)到100萬顆以上。芯片通過了品牌客戶可靠性、質(zhì)量和一致性的驗(yàn)證。”

慧智微電子全集成5G 新頻段射頻前端n77/79雙頻集成收發(fā)模組(L-PAMiF)S55255榮獲中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院主辦的第十五屆“中國芯”重大創(chuàng)新突破產(chǎn)品的獎(jiǎng)項(xiàng)，在SRS開關(guān)性能和N79增益上，都超出了Skyworks同類產(chǎn)品的性能。趙德重表示，目前慧智微在國內(nèi)5G射頻前端整體解決方案的技術(shù)水平上至少領(lǐng)先一年，公司會深耕研發(fā)，持續(xù)打磨產(chǎn)品加速迭代，保持并進(jìn)一步擴(kuò)大比較優(yōu)勢。為客戶提供高性能、質(zhì)優(yōu)價(jià)優(yōu)的產(chǎn)品。

“5G時(shí)代的到來，融入了載波聚合、高階調(diào)制、Massive MIMO等技術(shù)，更讓5G射頻前端的設(shè)計(jì)復(fù)雜度倍增，給方案的成本、體積、市場競爭力帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。”紫光展銳射頻負(fù)責(zé)人對記者表示，“模組化就成為5G射頻前端理想的設(shè)計(jì)方案，2020年11月9日，紫光展銳推出了5G射頻前端解決方案。紫光展銳5G射頻前端解決方案采用模組化設(shè)計(jì)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)比較下來，通路損耗比業(yè)界平均水平降低15%、尺寸減小20%，直接讓手機(jī)的通話穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸速度、電池續(xù)航時(shí)間、手機(jī)的外觀尺寸有了顯著提升。功耗方面，相同功率下，展銳的功率放大器比競品功耗降低4%，領(lǐng)先于業(yè)界平均水平。”

談到中國5G智能手機(jī)在射頻方案遇到的挑戰(zhàn)時(shí)，紫光展銳射頻負(fù)責(zé)人分析說：“在射頻領(lǐng)域，5G相比于4G需要更高頻率的頻段，更寬的信道帶寬和更為復(fù)雜的射頻前端架構(gòu)。對終端客戶而言，一個(gè)成功的5G方案需要克服從器件選型到硬件設(shè)計(jì)再到性能實(shí)現(xiàn)等各個(gè)方面的嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)，需要從性能，成本，設(shè)計(jì)難度和調(diào)試周期等多個(gè)維度綜合考量。”

4G LTE時(shí)代，射頻分立器件的一大挑戰(zhàn)來自調(diào)試時(shí)間，調(diào)試一個(gè)LTE頻段需要2-3小時(shí)，調(diào)好之后測試又需要2小時(shí)，調(diào)好一個(gè)LTE頻段需要5小時(shí)。展銳5G射頻前端解決方案支持N77、N78、N79、N41、N28和N1等5G全球主流頻段，模組化方案大大縮短調(diào)式時(shí)間，根據(jù)展銳實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，5G射頻前端方案一般僅需要1刻鐘就完成一輪全面測試，大大縮短了OEM廠商的產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間。

“與國際射頻器件大廠相比，紫光展銳最主要的優(yōu)勢在于與手機(jī)主平臺配套的天然優(yōu)勢。有了平臺的支撐，展銳射頻前端產(chǎn)品能得到全面系統(tǒng)的驗(yàn)證，同時(shí)我們還能針對展銳平臺特點(diǎn)，定制差異化的射頻前端產(chǎn)品，提升產(chǎn)品競爭力。” 紫光展銳射頻負(fù)責(zé)人表示。

2020年，展銳5G前端解決方案出爐，實(shí)現(xiàn)了滿足5G 高線性度，高帶寬的功率放大器;實(shí)現(xiàn)了耐高壓，高隔離度的開關(guān);實(shí)現(xiàn)了高增益，低噪聲系數(shù)，低功耗的LNA;同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了封裝技術(shù)的突破，將這些產(chǎn)品通過Flip-chip的方式集成在一起。目前，紫光展銳已經(jīng)啟動下一代5G射頻方案的研發(fā)，將來會給客戶提供具有更優(yōu)性能，更高性價(jià)比的產(chǎn)品。

5G射頻領(lǐng)域，目前中國廠商面臨的挑戰(zhàn)和差距

一位工程師朋友曾經(jīng)詢問慧智微CEO李陽博士，國內(nèi)5G射頻廠商取代國際大廠的難點(diǎn)在哪里?他明確指出了兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：技術(shù)上有差距，尤其是在傳統(tǒng)的砷化鎵HBT上，國內(nèi)廠商和國際大廠的積累是有差距的。

化合物半導(dǎo)體做得是特殊工藝，和標(biāo)準(zhǔn)工藝來對比，國內(nèi)廠商的規(guī)模差很多，臺積電是什么規(guī)模，國內(nèi)砷化鎵HBT規(guī)模算是做的大的，和人家比差很多。

這直接帶來了兩大問題：1、模型不準(zhǔn)，射頻模型不準(zhǔn)，就要靠人力去調(diào)，大公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)大之后，工作年限長的研發(fā)人員多，自然積累就多，一個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)需求推出的時(shí)候，他們推出產(chǎn)品快，國內(nèi)廠商是后發(fā)，新品推出時(shí)間一定比別人晚。2、芯片代工廠一定是向大客戶傾斜，大客戶拿到晶圓的成本，一定好過中等客戶和小客戶，即使客戶發(fā)現(xiàn)你的方案性能不輸大廠，但是大廠的成本比你便宜30%，成本就沒有競爭力。射頻領(lǐng)域，后進(jìn)者很難通過成本降低來競爭過先發(fā)者，通常都是通過創(chuàng)新，打破既有的競爭格局。

此外，Skyworks、Qorvo、Broadcom和Murata(村田)在技術(shù)專利布局上有深厚積累。從各家業(yè)者發(fā)表前端射頻專利可了解各個(gè)廠商技術(shù)優(yōu)勢，以及未來廠商可能布局，由2017年至2019年專利發(fā)表件數(shù)來看，Skyworks共有2360件最多，其次為Murata共計(jì)1,595件，Qorvo與Broadcom則分別為937件與334件。Skyworks技術(shù)強(qiáng)項(xiàng)在模組整合與前端射頻主動、被動元件，Qorvo則是專精于IC相關(guān)技術(shù)與半導(dǎo)體材料制程，從專利比重上能清楚看到Skyworks針對PA 、濾波器與其他元件整體模組整合，而Qorvo則是屬于晶圓IC封裝與濾波器技術(shù)。

Murata從2017年到2019年每年發(fā)表專利數(shù)成長速度驚人，由23件增加至157件，累積一共達(dá)313件，我們發(fā)現(xiàn)Broadcom與Murata有很大專利比重在前端模組整合與封裝，此外Murata也掌握許多濾波器技術(shù)。

從全球的濾波器市場格局來看，SAW濾波器基本被Murata、TDK、Skyworks等巨頭壟斷;BAW濾波器只有博通、Avago、Qorvo等少數(shù)幾家掌握量產(chǎn)技術(shù)，也占據(jù)著全球90%的市場份額。中國廠商還需要在這些領(lǐng)域持續(xù)耕耘，在中低端市場領(lǐng)域，在A股市場如卓勝微、信維通信、麥捷科技等在近幾年異軍突起，逐步打開壟斷局面，在5G射頻整體解決方案中，慧智微、紫光展銳等廠商也在不斷突破。期待2021年，中國廠商能在5G射頻市場有更好的表現(xiàn)，我們將持續(xù)追蹤和報(bào)道。