5G將至 射頻前端產(chǎn)業(yè)鏈情況梳理

　　射頻器件是無線連接的核心，凡是需要無線連接的地方必備射頻器件。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推動(dòng)下，未來全球無線連接數(shù)量將成倍的增長(zhǎng)。

　　現(xiàn)在，手機(jī)中射頻器件的成本越來越高。手機(jī)中的典型的前端射頻模塊(RF Frontend Module，RF FEM)包括天線調(diào)諧器Antenna Tuner、天線開關(guān)Antenna Switch、多路器Diplexer、收/發(fā)開關(guān)T/R Switch、濾波器(如SAW、BAW、FBAR)、功率放大器PA、低噪聲放大器LNA。

　　據(jù)稱，一個(gè)4G全網(wǎng)通手機(jī)，前端射頻模塊的成本已達(dá)到8-15美元，含有10顆以上射頻芯片，包括2-3顆PA、2-4顆開關(guān)、6-10顆濾波器，未來在手機(jī)中套片的價(jià)格甚至?xí)^主芯片。

　　筆者梳理了一下相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈情況。

　　圖一：前端射頻模塊產(chǎn)業(yè)鏈

　　從圖一可以看出，目前全球射頻前端芯片產(chǎn)業(yè)擁有較為成熟的產(chǎn)業(yè)鏈。歐美日IDM大廠技術(shù)領(lǐng)先，規(guī)模優(yōu)勢(shì)明顯;臺(tái)灣企業(yè)則在晶圓制造、封裝測(cè)試等產(chǎn)業(yè)鏈中下游占據(jù)重要地位。

　　IDM公司

　　在終端功率放大器市場(chǎng)，形成了Qorvo、Skyworks和Broadcom三大家巨頭競(jìng)爭(zhēng)的局面，三家企業(yè)合計(jì)占據(jù)了90%以上的市場(chǎng)份額。

　　思佳訊(Skyworks)是一家高可靠性模擬和混合信號(hào)半導(dǎo)體公司，設(shè)計(jì)并生產(chǎn)應(yīng)用于移動(dòng)通信領(lǐng)域的射頻及完整半導(dǎo)體系統(tǒng)解決方案，包括放大器、衰減器、檢波器、二極管、定向耦合器、前端模塊等。

　　2015年5月Avago收購(gòu)Broadcom公司成立新Broadcom，主要聚焦III-V族復(fù)合半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)，提供廣泛的模擬、混合信號(hào)以及光電零組件產(chǎn)品和系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)。

　　Qorvo公司則是業(yè)界兩家領(lǐng)先射頻解決方案公司RF Micro Devices和TriQuint Semiconductor在2015年合并后的新公司，合并后的Qorvo有兩個(gè)重要的產(chǎn)品線：移動(dòng)設(shè)備產(chǎn)品線、基站和軍工設(shè)備產(chǎn)品線。Qorvo是移動(dòng)、基礎(chǔ)設(shè)施和國(guó)防應(yīng)用領(lǐng)域可擴(kuò)展和動(dòng)態(tài)RF解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者。

　　最主要的是三大巨頭都完成了PA、Switch、Duplexer、Filter全產(chǎn)品線布局，同時(shí)，擁有專用的制造廠和封裝廠也有利于加快高集成度產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)度。

　　三大巨頭在移動(dòng)通信射頻前端市場(chǎng)的毛利率均高于40%，最高可以達(dá)到50%，凈利率約30%，說明寡頭公司利用技術(shù)優(yōu)勢(shì)和規(guī)模效應(yīng)，具有極強(qiáng)的盈利能力。其次，三大巨頭積極開發(fā)面向未來的先進(jìn)工藝技術(shù)，以繼續(xù)保持自己的競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)。相信短期內(nèi)三大寡頭公司的優(yōu)勢(shì)地位將難以撼動(dòng)。

　　芯片設(shè)計(jì)

　　由于建設(shè)晶圓廠的費(fèi)用較高，現(xiàn)在進(jìn)入射頻前端的公司都采用FABLESS模式。但是FABLESS相較IDM公司在研發(fā)進(jìn)度上可能不如IDM。

　　漢天下(Huntersun)成立于2012年7月，專注于射頻/模擬集成電路芯片和SOC系統(tǒng)集成芯片的開發(fā)，以及物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)芯片及應(yīng)用解決方案的研發(fā)和推廣。產(chǎn)品覆蓋2G、3G、4G全系列無線射頻前端/功放系列核心芯片和無線連接芯片，同時(shí)擁有大規(guī)模量產(chǎn)的CMOS PA和GaAs PA技術(shù)。漢天下通過了三星產(chǎn)品認(rèn)證，并獲得訂單的RF PA公司!

　　銳迪科微電子(RDA)成立于2004年，致力于射頻及混合信號(hào)芯片和系統(tǒng)芯片的設(shè)計(jì)，是數(shù)字基帶、射頻收發(fā)器、功率放大器、射頻開關(guān)、藍(lán)牙、無線、調(diào)頻收音等全系列數(shù)字及射頻產(chǎn)品的集成電路供應(yīng)商。被紫光收購(gòu)后與展訊進(jìn)行整合，將銳迪科的周邊芯片和展訊的基帶主芯片融合，迅速產(chǎn)生協(xié)同作用。

　　絡(luò)達(dá)科技(AIROHA)成立于2001年8月， 致力于開發(fā)無線通信的高度集成電路，為客戶提供高性能、低成本的各式射頻/混合信號(hào)集成電路元件及完整的藍(lán)牙/藍(lán)牙低功耗系統(tǒng)單晶片解決方案。產(chǎn)品主要包括手機(jī)功率放大器(PA)、射頻開關(guān)(T/R Switch)、低噪聲功率放大器(LNA)、數(shù)位電視與機(jī)頂盒衛(wèi)星(DVB-S/S2)調(diào)諧器，WiFi射頻收發(fā)器和藍(lán)牙系統(tǒng)單晶片。作為聯(lián)發(fā)科的投資企業(yè)，2017年初，聯(lián)發(fā)科表示將有計(jì)劃收購(gòu)絡(luò)達(dá)在外的所有股份，實(shí)現(xiàn)全資，將有益于整合聯(lián)發(fā)科集團(tuán)資源并擴(kuò)大母公司營(yíng)運(yùn)規(guī)模，有助于母公司的運(yùn)營(yíng)提升。

　　唯捷創(chuàng)芯(VANCHIP))成立于2010年成立，團(tuán)隊(duì)來自RFMD，以主流的GaAs工藝切入射頻PA市場(chǎng)，主要產(chǎn)品是射頻功率放大器，廣泛應(yīng)用于2G/3G/4G手機(jī)及其它智能移動(dòng)終端。

　　智慧微電子(SmarterMicro)成立于2012年，團(tuán)隊(duì)成員來自Skyworks，從事微波器件和射頻模擬集成電路芯片設(shè)計(jì)，其特色是可重構(gòu)的SOI+GaAs混合工藝。

　　國(guó)民飛驤科(Lansus)成立于2015年，其前身是2010年成立的國(guó)民技術(shù)無線射頻事業(yè)部，專注于射頻功率放大器、開關(guān)及射頻前端等電子元件設(shè)計(jì)，擁有完整的4G射頻解決方案。

　　中普微電子(CUCT)從事射頻IC設(shè)計(jì)、研發(fā)及銷售，產(chǎn)品涵蓋GSM、W-CDMA、TD-SCDMA、CDMA2000以及快速演變的TD-LTE，提供2G/3G/4G全面的射頻前端解決方案。中普微電子的的前瞻性TD-LTE射頻功放技術(shù)突顯了公司能夠?yàn)槿?G市場(chǎng)提供成熟的射頻解決方案。目前公司產(chǎn)品以其高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)在市場(chǎng)上備受歡迎，得到眾多客戶包括品牌商的肯定。

　　高通(QUALCOMM)是全球最大的手機(jī)芯片供應(yīng)商，也在大力強(qiáng)化射頻芯片技術(shù)，2015年收購(gòu)Silanna半導(dǎo)體的RF業(yè)務(wù);2016年1月和TDK合資成立RF360 Holdings，進(jìn)一步提升公司的實(shí)力。

　　海思半導(dǎo)體(HISILICON)成立于2004年10月，前身是創(chuàng)建于1991年的華為集成電路設(shè)計(jì)中心，是全球領(lǐng)先的FABLESS公司，致力于構(gòu)建更好的互聯(lián)世界，并推動(dòng)高端視頻時(shí)代的發(fā)展。公司射頻收發(fā)器(transceiver)可以支持Cat6和Cat12。

　　目前許多射頻器件都轉(zhuǎn)向SOI工藝，制造工藝相對(duì)砷化鎵等制造工藝而言良率更高，成本更低，也更加適合新進(jìn)入射頻前端芯片的Fabless公司。相信隨著中芯國(guó)際、華虹宏力、華潤(rùn)微的RF SOI工藝的成熟，我國(guó)的射頻前端芯片的Fabless公司會(huì)加速崛起。

　　晶圓代工

　　穩(wěn)懋半導(dǎo)體(WIN)擁有全球首座6寸GaAs晶圓生產(chǎn)線，目前公司擁有3座6寸GaAs生產(chǎn)線，提供異質(zhì)接面雙極性電晶體(HBT)和應(yīng)變式異質(zhì)接面高遷移率電晶體(pHEMT)工藝。2016年?duì)I收達(dá)13.6億新臺(tái)幣，凈利3.1億新臺(tái)幣;2016年公司總產(chǎn)能達(dá)35萬片，預(yù)計(jì)三個(gè)廠滿負(fù)荷年產(chǎn)能超過56萬片。

　　宏捷科技(AWSC)成立于1998年，獲得SKYWORKS技術(shù)支持，可提供HBT和pHEMT工藝，2008年完成6寸GaAs晶圓生產(chǎn)線建設(shè)，目前年產(chǎn)能15萬片。

　　環(huán)宇通訊(GCS)主要生產(chǎn)4吋GaAs晶圓，是全球唯一同時(shí)擁有射頻和光電組件制造技術(shù)的化合物晶圓代工廠商，超過85%的產(chǎn)能用于生產(chǎn)無線射頻晶圓，并透過與三安集成策略聯(lián)盟建置6寸產(chǎn)能。

　　聯(lián)穎光電(Wavetek)是聯(lián)電(UMC)旗下成員，可提供HBT和pHEMT工藝，2014年底自聯(lián)華取得原Fab6A產(chǎn)權(quán)，藉由提供GaAs及CMOS Specialities 業(yè)界最廣泛產(chǎn)品組合的150mm晶圓代工服務(wù)，以及優(yōu)化的獨(dú)特雙軌式晶圓代工商業(yè)模式，希望在全球特色工藝市場(chǎng)躋身領(lǐng)先地位。

　　全訊科技(Transcom)研發(fā)生產(chǎn)微波(功率)放大器及低噪音放大器等微波組件，年產(chǎn)4寸GaAs芯片為1萬5千片。

　　海威華芯(HIWAFER)擁有6寸GaAs代工線，更專注于提供pHEMT集成電路制程技術(shù)，技術(shù)來源是中電29所。

　　三安集成(SANAN IC)聚焦于微波集成電路及功率器件兩大市場(chǎng)領(lǐng)域的高端技術(shù)發(fā)展，將建30萬片/年6寸的GaAs產(chǎn)線和6萬片/年6寸的GaN產(chǎn)線，截止2016年底公司參與的客戶設(shè)計(jì)案263個(gè)，有19個(gè)芯片通過性能驗(yàn)證，部分客戶開始出貨，產(chǎn)品涉及2G/3G/4G-LTEPA，WiFiPA，LNA及光通訊，足以說明公司工藝功能性已符合應(yīng)用要求。

　　封裝測(cè)試

　　前端射頻模塊隨著整體架構(gòu)復(fù)雜度不斷上升，為滿足小型化的要求，需要將功率放大器、濾波器和Switch開關(guān)電路集成為一顆芯片，然而，功率放大器通常使用GaAs HBT工藝制造，濾波器使用RF MEMS工藝，Switch使用GaAs pHEMT或SOI工藝，多種工藝技術(shù)的應(yīng)用使得他們的集成嚴(yán)重依賴先進(jìn)封裝技術(shù)。

　　濾波器

　　濾波器包括SAW、BAW、FBAR，主要集中在美日公司手中。

　　村田(MURATA)擁有濾波器、雙工器、收發(fā)雙工器、諧振器、頻率控制裝置等高性能的SAW的RF元件，通過一站式服務(wù)為RF技術(shù)者提供廣泛的基于SAW的RF元件。此外，在移動(dòng)電話、ISM、GPS/GNSS等頻帶的40MHz～2.7GHz頻率范圍內(nèi)，擁有非常廣泛的SAW產(chǎn)品組合。

　　TDK為業(yè)界提供SAW和BAW濾波器等，其功能已經(jīng)超越了智能手機(jī)，并支持其他設(shè)備和應(yīng)用，包括平板電腦，可穿戴設(shè)備和汽車產(chǎn)品等。

　　中國(guó)有公司在進(jìn)入濾波器領(lǐng)域，如天津的諾思微系統(tǒng)、深圳的麥捷微電子。

　　結(jié)語(yǔ)

　　5G對(duì)射頻前端芯片的更高要求催生出毫米波PA、GaN PA等新的技術(shù)熱點(diǎn)，形成新的產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)力。

　　海思RF芯片專家李偉表示，中國(guó)芯片公司未來將在RF芯片領(lǐng)域取得大突破，必將打破由歐美廠商壟斷的局面。

　　期待中國(guó)芯片崛起!