?中國手機基帶和射頻芯片邁上新臺階

近日，TechInsights 對中國本土一款知名品牌手機進(jìn)行了進(jìn)一步拆解分析，發(fā)現了更多信息，特別是在基帶芯片（調制解調器）和射頻前端關(guān)鍵芯片方面，似乎取得了很大進(jìn)步。

對于一款手機，特別是 5G 旗艦手機來(lái)說(shuō)，最為核心的就是處理器和射頻前端了，因為它們相對于存儲器、電源管理和顯示面板等組件來(lái)說(shuō)，技術(shù)含量高出很多，有明顯的技術(shù)壁壘。因此，誰(shuí)掌握了 5G 處理器和射頻前端關(guān)鍵技術(shù)，誰(shuí)就會(huì )擁有很大的行業(yè)話(huà)語(yǔ)權，不愁沒(méi)錢(qián)賺。

手機處理器又可分為應用處理器（AP）和基帶，其中，基帶的研發(fā)難度很高，因為它負責通信信號和協(xié)議處理，涉及很多 3G、4G、5G 等協(xié)議，非常復雜。

射頻芯片負責射頻收發(fā)、頻率合成、功率放大等工作，主要由功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）、濾波器、射頻開(kāi)關(guān)（Switch）、天線(xiàn)調諧器（Tuner）等組成。其中，最為核心的是 PA 和濾波器，技術(shù)含量也最高。

目前來(lái)看，只有少數廠(chǎng)商具備應用處理器和基帶芯片量產(chǎn)能力，聯(lián)發(fā)科、高通和三星占據全球大部分份額，中國本土只有華為海思和紫光展銳這兩家。

在手機射頻前端，特別是關(guān)鍵射頻芯片方面，Avago/Broadcom、Murata、Qorvo 和 Skyworks 占據主導地位，聯(lián)發(fā)科、高通和三星也有相應的解決方案。過(guò)去很長(cháng)時(shí)間內，中國本土相關(guān)廠(chǎng)商的技術(shù)和性能明顯落后，但從近一年多的發(fā)展情況來(lái)看，情勢正在悄然改變。

基帶芯片市場(chǎng)爭雄，中國單點(diǎn)突破

要想研發(fā)手機基帶芯片，必須做好應對各種困難的心理準備，因為它太復雜了，涉及各種通信協(xié)議、專(zhuān)利、功耗、速度，以及成本的平衡，還有衛星通信等新興手機應用技術(shù)?；鶐酒粌H要支持 5G，還要向下兼容 4G、3G 和 2G 通信技術(shù)標準?；鶐酒С秩蚋鱾€(gè)地區不同運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )制式，量產(chǎn)之前，還要進(jìn)行大量的現場(chǎng)測試。

由于 5G 通信制式逐漸增加，且頻段組合更加復雜，對新一代基帶芯片提出了更多要求，例如：要具備復雜多樣的功能模塊，同時(shí)要保持高集成度；具備海量軟件應用，同時(shí)要有更好的通用平臺去承載和適配。

從目前的情況來(lái)看，高通依然是將上述工作做得最好的基帶芯片廠(chǎng)商。

高通為什么能統治全球手機基帶芯片市場(chǎng)這么多年，使得蘋(píng)果也拿他沒(méi)有什么辦法，只能繳納「高通稅「，主要原因是它最早踏入了 3G 通信領(lǐng)域，多年研發(fā)積累了大量的技術(shù)和專(zhuān)利，一直延續到 5G 時(shí)代。

以高通的 X75 為例，它是全球首款 5G Advanced－ready 基帶芯片，5G Advanced－ready 介于 5G 和 6G 之間，它對 XR、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、5G 上行通信能力等升級實(shí)現了更好的效果。

X75 將毫米波 mmWave 硬件（QTM565）與 Sub-6 硬件融合在一起，QTM565 毫米波天線(xiàn)模塊與融合的收發(fā)器相配，降低了成本、電路板復雜性、硬件占用率和能耗。

所有基帶芯片做的好的廠(chǎng)商，其手機射頻前端產(chǎn)品都不差，不止高通，聯(lián)發(fā)科、華為等幾家知名廠(chǎng)商都是如此。

從中國本土基帶芯片發(fā)展情況來(lái)看，紫光展銳走的是中低端路線(xiàn)，前些年，華為一直走高端路線(xiàn)，但自從無(wú)法拿到臺積電先進(jìn)制程產(chǎn)能后，華為的手機基帶芯片市占率也在直線(xiàn)下滑。

此次，TechInsights 拆解中國本土知名手機，看到 5G 基帶芯片取得巨大進(jìn)步，可以說(shuō)，中國本土手機基帶芯片實(shí)現了單點(diǎn)突破，雖然整體技術(shù)水平和市占率與高通、聯(lián)發(fā)科和三星有很大差距，但若能在一款產(chǎn)品上取得技術(shù)突破，會(huì )對將來(lái)的發(fā)展起到很大的鼓舞和推動(dòng)作用。

射頻芯片高低錯落，中國企業(yè)機會(huì )多

與基帶芯片相比，全球手機射頻前端和相關(guān)芯片市場(chǎng)較為多元，競爭也比較激烈。這種市場(chǎng)局面更有利于后發(fā)企業(yè)，正因為如此，相對于基帶芯片，中國本土射頻前端相關(guān)企業(yè)有更多機會(huì )，而從近兩年的發(fā)展情況來(lái)看，也取得了多項成績(jì)。

在談中國企業(yè)取得成績(jì)之前，還是要說(shuō)一下射頻前端的重要性和開(kāi)發(fā)難度，特別是在 5G 時(shí)代，比之前的 4G 復雜了很多。5G 的 eMBB（增強型移動(dòng)寬帶）場(chǎng)景，將手機速率提升至千兆級甚至萬(wàn)兆級，是早期 LTE 速率（100Mbps）的近 100 倍。這使得手機的天線(xiàn)數量和支持頻段翻倍增加，4G 早期只有不到 20 個(gè)頻段組合，相比之下，5G 有超過(guò) 10000 個(gè)頻段組合。所有這些，都要求射頻芯片性能提升。

在 5G 爆發(fā)前夜，中國本土廠(chǎng)商紛紛涌入射頻前端市場(chǎng)，參與競爭的國內企業(yè)數量日益增加，同質(zhì)化競爭現象也越來(lái)越嚴重，國內射頻芯片企業(yè)在中低端領(lǐng)域充分競爭，價(jià)格戰成為了市場(chǎng)競爭的主要手段。以降價(jià)為主要競爭策略的產(chǎn)品主要包括射頻開(kāi)關(guān)、低噪聲放大器，以及 4G 標準的功率放大器，而在高技術(shù)含量的濾波器和 5G 標準的功率放大器方面，卻鮮有量產(chǎn)產(chǎn)品出貨，在這方面，中國本土企業(yè)亟需突破。

從 2023 年的情況來(lái)看，中國本土相關(guān)企業(yè)在射頻前端，特別是濾波器和 5G 標準功率放大器方面，取得了明顯進(jìn)步。

在 SAW 濾波器方面，卓勝微、德清華瑩、好達電子、麥捷科技等廠(chǎng)商已實(shí)現突破，其中，麥捷科技與合作伙伴生產(chǎn)的 SAW 濾波器已進(jìn)入華為、TCL 等手機供應鏈，好達電子的 SAW 濾波器已進(jìn)入中興、魅族等手機供應鏈。稱(chēng)霸射頻開(kāi)關(guān)市場(chǎng)的卓勝微也不想只沉迷于「低端「市場(chǎng)，其開(kāi)發(fā)的 SAW 濾波器和高性能濾波器 DiFEM、LDiFEM、GPS 模組已通過(guò)品牌客戶(hù)審核，并開(kāi)始逐步量產(chǎn)交付。

BAW 濾波器方面，中國本土能自主研發(fā)的企業(yè)還是比較少。不過(guò)，就在今年 8 月，中國本土廠(chǎng)商賽微電子已經(jīng)成功試產(chǎn)了 BAW 濾波器，并且獲得了特定客戶(hù)的訂單。這意味著(zhù)中國在 5G 射頻關(guān)鍵芯片元器件的制造領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現了突破。這是中國本土兩家公司賽微電子和武漢敏聲合作進(jìn)行工藝和器件設計協(xié)同優(yōu)化的結果，前者在自家的 Fab 廠(chǎng)內完成了定制化的 BAW 濾波器工藝開(kāi)發(fā)。

在全球市場(chǎng)，在 SAW 濾波器領(lǐng)域深耕多年且具備優(yōu)勢的日系廠(chǎng)商出于業(yè)務(wù)穩定的考量，對 BAW 濾波器的專(zhuān)利布局較少，目前，BAW 濾波器的大部分市場(chǎng)份額被 Broadcom 一家占據著(zhù)，達到 87%，專(zhuān)利布局超過(guò) 300 篇，Qorvo 占據著(zhù) 8% 的市場(chǎng)份額，這兩家公司的合計市場(chǎng)占有率達到了 95% 以上。

根據賽微電子與某客戶(hù)簽署的長(cháng)期采購協(xié)議，此次合作屬于雙方第一階段的合作訂單，涉及 12 款不同型號的 BAW 濾波器及其衍生器件（雙工器、四工器等），協(xié)議執行期間為 2023 年 8 月~2024 年 12 月，協(xié)議金額不少于 1 億元人民幣。

功率放大器方面，2023 上半年，唯捷創(chuàng )芯表示已經(jīng)在 5G L-PAMiD 射頻模組芯片上實(shí)現突破，并進(jìn)入量產(chǎn)階段，今年能夠實(shí)現大規模量產(chǎn)出貨，并通過(guò)了多家品牌客戶(hù)的驗證。唯捷創(chuàng )芯推出了新一代低壓版本 L-PAMiF 產(chǎn)品，并通過(guò)了國內品牌廠(chǎng)商的驗證，實(shí)現小批量出貨；慧智微量產(chǎn)了 5G 重耕頻段 L-PAMiD、5G 新頻段小尺寸高集成 n77、n79 雙頻 L-PAMiF、5G 新頻段高性?xún)r(jià)比的 n77 單頻 L-PAMiF 與 L-FEM，以及支持 5G 全頻段低壓 PC2 的 L-PAMiF 和 MMMB PA 產(chǎn)品。

此次，TechInsights 拆解中國本土知名手機，除了發(fā)現基帶芯片技術(shù)有突破之外，其射頻前端相關(guān)芯片也十分亮眼，特別是濾波器和模塊集成、封裝技術(shù)，采用了聲波濾波器的改進(jìn)技術(shù)，以及基于薄膜集成無(wú)源器件（IPD）和低溫共燒陶瓷（LTCC）的混合技術(shù)。與 2015 和 2016 年之前的 RFFE 5G 架構相比，這是一個(gè)重大進(jìn)步（繞開(kāi)了美國的技術(shù)封鎖）。

IPD（Integrated Passive Devices）是基于硅或玻璃的無(wú)源器件集成技術(shù)，是為了迎合無(wú)源系統小型化而產(chǎn)生的技術(shù)，具有布線(xiàn)密度高、體積小、重量輕、集成度高，可集成多種器件實(shí)現不同功能、高頻特性好，以及可用于微波及毫米波領(lǐng)域等優(yōu)點(diǎn)。IPD 有助于減少芯片的尺寸和功耗，在開(kāi)發(fā) 5G 濾波器和雙工器等射頻模塊產(chǎn)品過(guò)程中運用 IPD 技術(shù)至關(guān)重要。

LTCC 是一種多層玻璃陶瓷基板，是 PCB 的替代品。LTCC 非常適合在極端環(huán)境條件下需要高功能密度和高可靠性應用。LTCC 封裝是通過(guò)組裝多個(gè)單層陶瓷或玻璃片材制成的，將各個(gè)片材沖孔以形成通孔，然后用導電、介電和電阻漿料進(jìn)行絲網(wǎng)印刷以形成電路元件。LTCC 具有優(yōu)異的介電性能、低熱膨脹系數和優(yōu)異的導熱性。

在全球范圍內，IPD 和 LTCC 都屬于先進(jìn)的模組封裝技術(shù)。通過(guò) TechInsights 的拆解可見(jiàn)，這款中國本土旗艦手機的射頻前端模組和相關(guān)芯片（特別是濾波器），通過(guò)采用新興或創(chuàng )新技術(shù)，已經(jīng)在核心芯片和模組兩方面處于國際先進(jìn)水平了。

除了手機端，最近，中國在基站射頻端也取得了進(jìn)步。8 月，中國移動(dòng)宣布，本土首款商用基站可重構 5G 射頻收發(fā)芯片「破風(fēng) 8676」研制成功。

射頻收發(fā)芯片是 5G 基站的核心，研發(fā)難度高，該技術(shù)領(lǐng)域長(cháng)期被國外大廠(chǎng)壟斷。據悉，破風(fēng) 8676 采用的可重構架構設計能使芯片核心規格參數、模塊算法、功能等可重新配置，可實(shí)現一「芯」多用，能有效降低成本。它可應用于 5G 云基站、家庭基站等網(wǎng)絡(luò )核心設備。

結語(yǔ)

作為手機的核心功能模塊，處理器和射頻前端的技術(shù)含量很高，而隨著(zhù)全球智能手機市場(chǎng)競爭越來(lái)越激烈，增量市場(chǎng)越來(lái)越小，大家都不得不在存量市場(chǎng)拼殺。此時(shí)，產(chǎn)品差異化的重要性會(huì )愈加凸出，誰(shuí)能掌握更多核心芯片元器件的研發(fā)和生產(chǎn)能力，誰(shuí)就會(huì )有更多的話(huà)語(yǔ)權和競爭力。

前些年，中國本土廠(chǎng)商在手機基帶和射頻前端核心芯片方面處于落后位置，最近兩三年，中國相關(guān)廠(chǎng)商的發(fā)展和進(jìn)步速度明顯加快了，特別是在射頻濾波器和功率放大器方面，進(jìn)步在提速，雖然仍與國際大廠(chǎng)存在差距，但這種差距正在縮小，只要持之以恒，就可以不斷提升中國本土企業(yè)和相關(guān)產(chǎn)品的競爭力。

不過(guò)，相對于射頻芯片，中國本土手機基帶芯片的進(jìn)步速度慢很多，而且只有單點(diǎn)突破，這方面還需要相關(guān)芯片設計、制造和工具研發(fā)等企業(yè)合作，才能打破設計和工藝瓶頸，實(shí)現突破。