射頻芯片千億市場，如何分得一杯羹？（附PPT）_風聞

2011年及之前智能手機支持的頻段數不超過10個，4G時代智能手機支持的頻段數接近40個，5G應用支持的頻段數量將新增50個以上，全球2G/3G/4G/5G網絡合計支持的頻段將超過91個。因此，移動智能終端中需要不斷增加射頻開關的數量以滿足對不同頻段信號接收、發射的需求。

5G帶來射頻前端芯片高速增長，研報預測2025年射頻前端市場將達到400億美金，目前國內射頻前端市場在全球的市佔率僅有5%，是當下的短板更是國內芯片設計企業突圍的重要機會。

慧智微電子市場總監 彭洋洋博士

在近日舉辦的2020集成電路產業研討會芯片設計分論壇上，慧智微電子市場總監彭洋洋博士介紹了5G射頻前端市場概況，並結合慧智微電子的成功實踐，為國內射頻芯片企業提供了一些突圍思路。芯片超人整理了全文，分享給大家。

慧智微電子成果：

實現過億片可重構射頻前端芯片出貨；

2019年，國內首家（國際第二家）實現5G n77/79 L-PAMiF(Phase7)產品量產；

2019年全球可重構射頻前端出貨第一；

4G Phase2射頻前端出貨全球第四；

5G射頻前端市場

5G很火，大家看到很多文章、很多分析報告都在提5G，5G為什麼火？

主要有兩個原因：

第一個是5G市場趨勢：未來5年增速明顯。

                        

Mobile Expert 2020 的數據顯示，2020年之後4G（灰色線條）開始變成存量市場份額開始往下掉，5G（黃色線條）開始起量，2020年移動端出貨量將達到2億部，預測和今年的出貨量基本相當，明年將會達到4億部，2022年到6億部。2025年5G終端會超過4G終端出貨量，排名升至第一，5G在未來五年將保持高增長髮展趨勢。

第二個原因是一個終端需要多顆射頻前端芯片。

                       

把iPhoneX拆解後，可以看到AP和SoC芯片只有一顆；內存芯片存儲容量不斷變大，但是也只有一顆；基帶芯片不斷升級，4G兼容3G、2G，5G兼容4G、3G，也只有一顆。

但是射頻前端芯片，會隨射頻制式的增加而倍數增加。由於不同制式的射頻前端無法兼容使用，所以iPhoneX拆開會發現有多顆射頻前端芯片。同理，在5G終端裏，2/3/4G射頻終端芯片，會在整個手機裏面共存，所以對於射頻前端芯片來説，隨着頻段、模式不斷增加，射頻前端芯片會快速增加。

5G終端快速發展，每一部手機使用的射頻前端芯片數量也在不斷增加，這是造成5G射頻前端芯片市場份額不斷增加的兩個重要原因。

                       

**怎樣增長？**上圖數據將射頻前端市場和移動處理器、桌面服務器，內存市場作比較，2016年射頻前端市場120億美元，濾波器市場60億美元。但到2020年射頻前端芯片市場將直接翻一番，到2025年又翻一番整體有望達到400億美金。以上是射頻前端市場發展的基本邏輯和未來走向。

在集成電路市場佔有率的比較中可以看到，在處理器市場，國內企業（聯發科、展訊、海思等）佔據了38%的市場份額，而在射頻前端市場，國內企業加起來只佔市場容量的5%，這是一個由國外主導、高速增長的市場，國內市場有很大孕育頭部公司的空間。

國內射頻公司分別在做什麼事情呢？以PA為例，主要企業有唯捷創芯、紫光展鋭、飛驤、昂瑞微、慧智微等，其中大部分規模出貨廠商在2G/3G市場和4G單頻市場聚集，部分規模出貨廠商面向多頻多模高階通信制式4G/5G，慧智微國內也是第一家實現5G高集成射頻前端模組芯片量產的公司。

為什麼國內射頻公司往高階進發這麼難？是因為和國際龍頭企業競爭時，擺在國內企業面前有三個關口。

第一關是技術性能關，射頻前端市場主要工藝是砷化鎵（GaAs）工藝，這個工藝在20年前走向成熟，並持續主導了這個行業近20年的時間。這就導致這個行業的領先的國際廠商有很強的“馬太效應”，他們有很好的技術積累，有成規模的技術團隊，使得國際廠商可以又快又好的推出產品；

第二關是成本關，國外企業多是IDM模式，國內企業主要以Fabless(無工廠芯片供應商)為主，國外廠商由於有自己的晶圓廠，並且有足夠的量來支撐運營成本的降低，同樣的實現方案下，國外企業要比國內企業成本低20%。如果國外廠商將毛利率控制在30%以內，加之15%的品牌溢價，國內企業恐無利可圖；第三關是專利關，國外企業有20年以上的專利積累，龍頭企業每一家基本都是幾千項專利。由於射頻前端近年來技術上的變革並不多，國外廠商在射頻前端設計上就完成了封鎖。 

面對國際企業的競爭，國內公司如果想拿到主要份額，需要闖過以上三個關口（以慧智微為例）：

                       

在技術方面，慧智微採用可重構射頻前端方案，來突破國際廠商給出的三個關口。

在射頻前端方案實現的早期，PA主要採用分立方案，最早一個頻率只能覆蓋一個PA，成本高、面積大；

後來大家想到“寬帶共封”的方案，即一個PA覆蓋相近的3到4個頻段，可以在一定程度上減少成本，但對於射頻來説，覆蓋3到4個頻段已經達到極限。所以仍然需要較多的PA來實現全頻段的覆蓋。成本相對比較大，性能固化；

慧智微採取的可重構射頻前端方案，PA在同一個時間段只覆蓋一個頻段，其他頻段則通過軟件調諧硬件的方式進行工作，成本更低，尺寸更小，並且支持軟件升級**。**

                        

在性能方面，可重構技術架構通過窄帶調諧，實現性能的優化；在成本方面，鏈路複用根本性降低成本，在採購量不大時，已有成本優勢；在專利方面，技術架構工藝創新，獲得新基礎專利，規避原有專利；

通過可重構的技術架構，慧智微實現了對性能關、成本關、專利關的三關突破。

在技術積累之上，慧智微也率先推出5G L-PAMiF服務，於2019年12月實現量產，目前實現5G L-PAMiF量產的僅有慧智微和射頻領域龍頭企業Skyworks（射頻前端領域全球排名第一）。

5G射頻前端：需求與方案

5G有很多新的頻段：如Sub-6GHz主要頻段: n41/77/78/79，77和79最難做，因為頻率很高，需要多天線支持、雙連接、大帶寬等。

5G引入n77/n79新頻段，給射頻前端設計帶來挑戰

為了滿足更高傳輸速率的需求，5G開始向更高的頻率拓展。n77/n79頻段作為5G全球部署的主力頻段，載波頻率範圍從3.3GHz至5GHz。n77/n79兩個頻段的總帶寬達到1500MHz, 是中低頻全部可用帶寬總和的2倍以上。更大的帶寬帶來了速度的提升，但同時也對芯片設計帶來了挑戰。n77/79頻段射頻前端的挑戰主要在於：

更高的功率

為了保證信號覆蓋問題，5G 終端的發射功率等級從PC3提升至PC2，即提升了3dB。對於射頻PA設計來説，每提升1dB線性功率都是極大的挑戰。

更大的帶寬

n77的帶寬/載波頻率比達到24%，遠高於n41的7.5%。對於高集成度的L-PAMiF方案，各個功能子模塊都需要在寬帶下，保證良好性能。

更高的散熱

要求在高頻功放設計中， PAE的提升受到很多限制。同時，5G NR定義了終端需支持上行佔空比30%甚至更高，在PC2的發射功率要求下，PA的散熱問題變得非常重要。

更高的集成度

要求n77/n79雙頻L-PAMiF集成低噪聲放大器、功率放大器、濾波器、SRS切換開關，是目前5G集成度最高的商用芯片之一。

S55255系列產品是慧智微基於Agi5G™可重構射頻前端平台開發的n77/n79射頻前端模組：

支持n77/n79頻段；

集成功率放大器PA、低噪聲放大器LNA和射頻收發開關；

集成濾波器，滿足苛刻的帶外抑制需求，以應對複雜的EN-DC場景和WiFi共存；

集成SRS輸出開關，支持SRS快速切換；

集成天線切換開關，提高擴展能力；

全倒裝設計，提升器件散熱能力和射頻性能；

PA輸出線性功率32dBm（MPR0），模組輸出功率達28.5dBm，支持整機天線口26dBm PC2發射功率需求；

滿足不同調制波形在協議規定回退條件下的線性和EVM指標；

支持LNA七級增益擋位，匹配平台接收需求；

支持1T4R/2T4R方案；

支持雙MIPI v2.1(52MHz)，兼容MIPI v3.0主要功能；

4.5x5.5x0.75mm小型化尺寸。

S55255產品框圖

慧智微推出的5G射頻前端整體解決方案中，4G部分使用的是MTK定義的Phase2方案，保證供應與成本；5G部分採用小型化集成的Phase7方案，保證性能與集成度。這套方案慧智微在2019年12月實現量產，並於2020年3月份實現支持實現5G終端批量量產。經過近半年的實踐，慧智微5G產品已經完成三大平台（MTK、展鋭、高通）適配，已經完成了20個5G項目適配，掌握5G配置核心技術，可以幫助客户快捷實現5G配置和項目量產。

關於慧智微電子

慧智微電子是領先的高性能4G/5G射頻前端芯片提供商，致力於通過軟件定義的射頻芯片使能萬物互聯的智能世界。基於可重構技術平台，慧智微電子實現超過1億片4G/NB-IoT射頻前端出貨，在全球可重構射頻前端市場佔據第一名。2019年12月，慧智微實現5G n77/78/79 L-PAMiF集成化射頻前端模組S55255產品量產，成為國內首家、國際第二家，實現高集成化5G新頻段射頻前端量產的射頻前端公司。