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昂瑞微张书迁:抓住5G机遇 做大做强中国射频前端产业

 


集微网11月20日报道 伴随全球5G商用进程的全面开启,射频前端产业迎来巨大的发展机遇,在近日举行的“2020北京微电子国际研讨会暨IC WORLD学术会议”上,北京昂瑞微电子技术有限公司市场总监张书迁进行了题为《5G赋能,中国射频前端产业发展与对策 》的演讲,对全球5G射频前端发展趋势进行了介绍,对中国射频前端产业发展的现状以及对策分享了观点和看法。

张书迁表示,5G给射频前端产业带来发展空间,也带来诸多挑战,国内企业要积极抓住5G的机遇,避免浮躁心态,潜心研发加快迭代,向高端领域挺进。同时希望国内大型手机厂商应该加强培养国内芯片厂家,共同推动中国射频前端产业的做大做强。

射频前端国产厂商崭露头角中高端仍存差距

经过30多年的发展,我国移动通信产业经历了2G跟跑、3G突破、4G并跑后,终于在5G时代实现领跑,这是一段艰难的追赶和反超之路。

5G因其高速率、低延时和广连接的特点,以及其在万物互联时代诸多应用场景发挥的作用,被视为下一轮科技革命的制高点。

目前,5G在全球商用进程已经全面开启。截至2020年7月底,全球有392家运营商正在以测试、试验、试点、计划和实际部署的形式投资,有38个国家/地区的92个运营商已经推出商用5G服务。

去年我国5G发牌,正式开启商用进程,截至9月底,基站部署数量已经达到60万,5G手机销售已超1亿部,这是此前在任何一个通讯代际开启的初年,都未曾达到的成绩,充分体现出5G在我国的发展热度。预计到2021年,5G手机销售1.7亿部,4G手机销售超15亿部。

射频前端作为所有通信设备核心,包括射频功放、滤波器(双工器)、射频开关、射频低噪放、天线调谐、包络跟踪等,决定了通信质量、信号功率、信号带宽、网络连接速度等。

张书迁表示,在联网设备大规模增长趋势下,射频前端是成长最快、最确定的方向。根据Yole给出的预测,Sub-6G频段的5G手机和支持mmWave的5G手机出货量,到2025年的复合年均增长率均超过60%。

射频前端属于巨头独占的市场,美日寡头占据全球90%以上的市场,并占据了绝大部分高利润市场。

目前全球前四大射频前端厂商都是美系厂商:Skyworks、Qorvo、Qualcomm、Broadcomm。四大厂商均有功放和滤波器产品:其中滤波器均为IDM模式,Skyworks、Qorvo的功放是IDM模式,且四大厂商均有高集成度射频前端模组设计能力。

张书迁指出,从全球射频前端生态链企业看,我国企业在基带芯片方面与国际水平相近,在手机终端略有优势,在封装测试占有一席之地。在射频器件和模块方面,中国厂商虽然已崭露头角,但在中高端产品上还是存在差距。国内大部分公司的产品集中于中低端的分立器件,而5G射频前端中的高性能滤波器、高集成度射频前端模组等产品,还需要国外厂商提供。

高集成度成挑战 毫米波国内仍处空白状态

据张书迁介绍,随着5G时代的到来,智能手机的功能更加丰富,也给射频前端技术带来了更多挑战。全面屏、指纹识别、模块化摄像头的增加,以及5G因功耗较大而需要配备大电池,这样留给射频前端的面积更小,加之5G手机需要的射频前端器件越来越多,因此高集成度是5G射频前端的必然选择。

具体而言,Sub-6GHz射频前端关键技术包含如下几个方面:

高集成度:5G手机需要往下兼容2G/3G/4G,射频前端占用面积较大,为了节省空间,中低频段5G射频前端主要以PAMID/L-PAMID(PA+滤波器+Switch+LNA)形式存在。

HPUE功放的功率合成技术,可以提高线性功率:中低频段5G射频前端的工作频率都在2.5GHz以上,空间信号衰减较大,需要输出的线性功率相对较大。

超宽带宽线性化技术:5G的工作频段带宽一般都在100MHz以上,对PA的宽带线性化要求较高,跟4G射频前端设计方法有一定差别。

封装:采用GaAs功放的倒装方案,提高性能,降低功耗。

而在毫米波射频前端方面,张书迁表示,由于毫米波频段信号空间衰减严重,为了提高信号强度需要大规模天线阵列达到波束赋形的目的,多天线之间的相互影响会变得越来越重要 。由于采用多天线阵列,天线的小型化要求也非常高,高集成度带来非常高的设计复杂度。手机板布线在毫米波频段会带来很大衰减,而且由于波长较短,布线带来的寄生效应会变得很严重。为了解决这个问题,毫米波天线需要以模组形式存在。模组中包括毫米波天线阵列、射频前端芯片、毫米波上下变频芯片、波束赋形控制芯片等。

目前,国内手机芯片厂家只推出低频段(Sub-6GHz)5G射频前端及分立的天线方案,毫米波射频前端及天线模块由于有超高的集成度需求,不但要集成天线和射频前端模块,还需要集成毫米波收发器及电源控制芯片,设计异常复杂,因而还处于空白状态。

张书迁表示,毫米波对于集成度的要求更高,毫米波射频前端需要系统级的设计技术,需要复合型的设计团队才能完成。毫米波相关材料要选用低损耗的介质材料,例如LTCC、新型复合毫米波材料等,以及由此带来的成本控制尤为关键。

避免浮躁潜心研发 做大做强国内射频产业

目前中国射频前端芯片领域聚集了不少玩家。如在PA等有源器件部分:包括昂瑞微、唯捷创芯、卓胜微、慧智微、飞骧、锐石创新等共20余家。在滤波器等无源器件等领域,有无锡好达、徳清华莹、苏州汉天下、信维、麦捷、开元等10余家厂商。

整体而言,国内射频前端厂家在2G/3G市场占有率很高,基本上达到95%占有率。这块领域属于国外厂商基本放弃的市场,利润率低,国内厂商竞争非常激烈。

4G射频前端方面,国内厂家30%占有率(出货量),产品以中低端为主,销售额占比仅有10%。国外厂商主要销售中高端产品如集成滤波器,双工器的PAMiD和DivFEM等高集成度产品。

在张书迁看来,中国射频前端的现状有如下几个方面:

一是中低端领域同质化竞争严重,急需突破PAMiD和DivFEM的技术;二是国产芯片毛利率低,4G毛利率最低;三是国内滤波器尤其是高品质滤波器是短板;四是国外以IDM为主,而国内以Fabless为主,缺乏工艺和设计的联动,以及成本优势;五是中国5G射频前端刚刚起步,落后国外厂商;六是ET(包络跟踪)还很欠缺;七是毫米波仅限于高校和研究所的前期预研;八是新型III-V族工艺落后。

对此,张书迁提出五点建议:

一是国内大型手机厂商应该加强培养国内厂家,尤其是在5G方面;二是企业要避免浮躁心态,潜心研发,不断突破滤波器、包络跟踪、毫米波等关键技术;三是确保创新企业有足够的利润来支持新产品、新技术研发;四是加大集成电路专业人才培养力度,与高校和研究所合作;五是抓住5G这一波市场行情,加速迭代发展。

成立于2012年的昂瑞微,是国内领先的射频前端芯片和射频SoC芯片的设计厂商,目前累计芯片销售量超过40亿颗。据张书迁介绍,目前昂瑞微员工已超过200人,其中研发人员近150人,80%以上具有硕士及以上学历,综合研发实力在国内居于前列。凭借在射频领域的深厚技术积累和显著优势,以及未来市场的广阔前景,昂瑞微目前已获得多家产业投资基金的战略入资。

据集微网了解,虽然今年部分时间受到疫情影响,但昂瑞微今年的营收仍有较为乐观的预期,加之每年年底的旺季推动,今年预期仍将保持两位数的增长,而明年随着头部企业的需求拉动,出货以及营收将实现进一步的增长。


 

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