電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/黃晶晶)在之前華為P40智能手機(jī)的去A化進(jìn)程中,大家都看到了它的元器件主要來(lái)自于中國(guó)大陸、臺(tái)灣地區(qū),韓國(guó),日本等地,例如美光的NAND Flash被三星取代,但是唯獨(dú)射頻組件仍然選用了Qorvo和Skyworks等美國(guó)廠商。
的確,射頻前端是半導(dǎo)體“卡脖子”的重要芯片。根據(jù) Yole Development 數(shù)據(jù),2019 年度全球前五大射頻器件提供商占據(jù)了射頻前端市場(chǎng)份額的 79%。
2019年5G正式商用,Qorvo、Skyworks、Broadcom 等領(lǐng)先企業(yè)在5G首先商用的中高端機(jī)型中共同占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢(shì),其憑借深厚的技術(shù)積累、前沿技術(shù)的定義、對(duì)通信技術(shù)迭代的系統(tǒng)性把握,以及與頭部客戶之間的緊密合作關(guān)系,引領(lǐng)全球射頻前端市場(chǎng)5G領(lǐng)域的發(fā)展,并延續(xù)著一貫的市場(chǎng)主導(dǎo)地位。
不過(guò),國(guó)內(nèi)射頻前端廠商在近兩年取得了不少突破,尤其是在5G射頻前端模組市場(chǎng),已經(jīng)有產(chǎn)品陸續(xù)打入知名手機(jī)廠商供應(yīng)鏈,比如榮耀、OPPO、三星手機(jī)等等。有喜也有悲,雖然有了局部突破,但要全面突破還困難重重。
國(guó)內(nèi)5G射頻閃光點(diǎn),高集成度PA模組量產(chǎn)出貨
隨著5G的商用和普及,具備無(wú)線通信功能的終端設(shè)備種類愈加豐富。同時(shí),在移動(dòng)終端設(shè)備設(shè)計(jì)持續(xù)小型化的趨勢(shì)下,射頻前端模組化的趨勢(shì)日益明顯,PA模組為射頻前端最大的細(xì)分市場(chǎng)。
2019年,銳石創(chuàng)芯推出同時(shí)支持5G SA和NSA ENDC的射頻前端產(chǎn)品RR88643-91,這也是業(yè)內(nèi)首顆兼容5G N41及支持N41/B41 PC2的射頻前端模塊,在同等功率下其效率優(yōu)勢(shì)明顯,有利于降低5G應(yīng)用的功耗。
2019年底慧智微推出Sub-6GHzn77/78/79 5G雙頻L-PAMiF模組產(chǎn)品,是業(yè)界集成度最高的模組產(chǎn)品,并于2020年率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),應(yīng)該是目前5G PA模組出貨量最多的國(guó)內(nèi)芯片公司。
2020年3月,搭載慧智微5G PA模組的首批手機(jī)終端批量生產(chǎn)。根據(jù)拆解機(jī)構(gòu)eWisetech的報(bào)告顯示,OPPO K7x手機(jī)首次采用了國(guó)產(chǎn)5G射頻前端器件。K7x采用慧智微電子S55255 5G頻段射頻前端集成收發(fā)模組L-PAMiF,覆蓋5G UHB 新頻段n77/78/79頻段,是集成度最高的5G射頻前端模組。這也是拆解5G手機(jī)以來(lái),首次見(jiàn)到國(guó)產(chǎn)5G射頻芯片在手機(jī)上面應(yīng)用。
2020年底,昂瑞微的Phase5N射頻前端模組已經(jīng)在多家手機(jī)廠商和ODM方案商實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。在eWiseTech對(duì)榮耀50手機(jī)的拆解顯示,射頻芯片部分,采用了昂瑞微的射頻功放芯片OM9901-11與OM9902-11。OM9901和OM9902是昂瑞微在2020年推出的5G Sub-3GHz Phase5N解決方案。OM9901-11為2G頻段設(shè)計(jì),低頻段支持GSM850/EGSM900,高頻段支持DCS1800/PCS1900頻段。OM9902-11支持3G/4G/5G NR頻段。
據(jù)介紹,昂瑞微擁有完整的PA/FEM產(chǎn)品線系列,其產(chǎn)品覆蓋2G、3G、4G、5G Phase5N、L-PAMID和L-PAMIF全系列。是國(guó)內(nèi)首家同時(shí)擁有大規(guī)模量產(chǎn)的CMOS PA和GaAs PA技術(shù)的廠商。
唯捷創(chuàng)芯在4G射頻功率放大器產(chǎn)品出貨量位居國(guó)內(nèi)廠商第一?;趯?duì) 5G 前沿技術(shù)和市場(chǎng)的前瞻性布局,公司于2020年初實(shí)現(xiàn)5G射頻功率放大器模組的量產(chǎn)銷售,5G射頻功率放大器模組累計(jì)出貨超過(guò)1億顆。2021 年上半年實(shí)現(xiàn)接收端模組的量產(chǎn)銷售,快速推動(dòng)新技術(shù)下的射頻前端產(chǎn)品面市。
唯捷PA模組以MMMB PA和TxM中集成度的PA模組產(chǎn)品為主。 此外,公司已在高集成度的L-PAMiF等產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)銷售。高集成度L-PAMiD模組處于向客戶送樣驗(yàn)證階段。2021 年1-6月,公司高集成度PA模組開(kāi)始向頭部手機(jī)廠商及ODM廠商批量出貨,銷售數(shù)量超過(guò) 1,000萬(wàn)顆。
飛驤科技于2020年6月正式發(fā)布一套完整的5G射頻前端方案,實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)第一:第一套完整支持所有5G頻段的國(guó)產(chǎn)射頻前端解決方案和第一套采用國(guó)產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)5G性能的射頻前端模塊。FX6779/FX6777/FX6728/FX6727等產(chǎn)品進(jìn)行組合,可以完整滿足Sub-6GHz頻段1T4R、2T4R等方式的任意5G NR應(yīng)用;在Sub-3GHz頻段,F(xiàn)X6241和FX5627H可以覆蓋所有頻段,同時(shí)組合滿足EN-DC應(yīng)用需求;6種5G開(kāi)關(guān)全面覆蓋所有5G開(kāi)關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景,并能提供低于2us的極速切換速度。
卓勝微的模組產(chǎn)品包括接收端模組產(chǎn)品LFEM、LNA BANK、DiFEM,以及WiFi連接模組產(chǎn)品,其中接收端射頻模組產(chǎn)品已于2020年在多家知名手機(jī)廠商實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并出貨,適用于5G通信制式的LDiFEM 產(chǎn)品(集成射頻低噪聲放大器、射頻開(kāi)關(guān)和濾波器),已在部分客戶實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)出貨。同時(shí),公司持續(xù)豐富適用于5G NR頻段的LFEM 產(chǎn)品組合,優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提高產(chǎn)品覆蓋度。不過(guò),卓勝微新推出的適用于5G NR頻段的主集發(fā)射模組(L-PAMiF)產(chǎn)品仍處于推廣送樣階段。
據(jù)慧智微公開(kāi)信息,射頻前端主要有PA(功率放大器)、Switch(開(kāi)關(guān))、LNA(低噪聲放大器)及Filter(濾波器)構(gòu)成。發(fā)射通路中的模組化是指將PA與Switch及濾波器(或雙工器)做集成,構(gòu)成PAMiD等方案;接收通路的模組化是指將接收LNA和開(kāi)關(guān),與接收濾波器集成,構(gòu)成L-FEM等方案。
圖源:慧智微
5G定義了3GHz以上,6GHz以下的超高頻(UHB,Ultra-High band)頻段,對(duì)射頻前端性能提出了更高要求。5G射頻前端方案主要分為Phase7系列方案及Phase5N兩種方案。兩種方案在Sub-6GHz UHB新頻段部分方案相同,均為L(zhǎng)-PAMiF集成模組方案;在Sub-3GHz頻段分別為PAMiD模組方案和Phase5N分立方案。
電子發(fā)燒友網(wǎng)向供應(yīng)鏈了解到,5G PA模組方面,在2020-2021年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)出貨的有慧智微、唯捷創(chuàng)芯、飛鑲、昂瑞微、銳石創(chuàng)芯等廠商。用于Sub-6GHz UHB頻段具有高集成度的L-PAMiF模組有慧智微、唯捷等廠商出貨,卓勝微處于送樣階段。唯捷的高集成度L-PAMiD模組處于向客戶送樣驗(yàn)證階段。也就是說(shuō),國(guó)內(nèi)廠商在5G射頻前端Sub-6GHz UHB頻段的L-PAMiF集成模組方面已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展。
濾波器成國(guó)產(chǎn)5G射頻模組之痛
唯捷創(chuàng)芯表示,4G 時(shí)代,僅頭部手機(jī)廠商旗艦機(jī)可能采用高度集成PAMiD射頻前端解決方案。而在5G時(shí)代,L-PAMiD和L-PAMiF等更高集成度的射頻前端解決方案或?qū)⒊蔀橹懈叨耸謾C(jī)的標(biāo)配,進(jìn)一步提高射頻前端企業(yè)中高端市場(chǎng)的準(zhǔn)入門(mén)檻。
唯捷在中低集成度PA模組方面自主完成芯片設(shè)計(jì),僅SMD和高集成度模組中的LTCC濾波器屬于直接對(duì)外采購(gòu)的配套器件,在L-PAMiF、L-PAMiD等集成濾波器的模組中,唯捷需向外部廠商采購(gòu)濾波器、多工器進(jìn)行集成。
相較國(guó)際領(lǐng)先廠商,唯捷創(chuàng)芯在濾波器、多工器供應(yīng)商產(chǎn)能保障、成本和部分超薄、 超小的高性能產(chǎn)品獲取等方面存在一定競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)。同時(shí),Skyworks、Qorvo等領(lǐng)先廠商已量產(chǎn)迭代多款 DiFEM、PAMiD 等模組產(chǎn)品,5G智能手機(jī)對(duì)高集成度PA模組產(chǎn)品及架構(gòu)方案的需求預(yù)計(jì)將逐步上升,唯捷將面臨更高的技術(shù)挑戰(zhàn)。而這一劣勢(shì),應(yīng)當(dāng)是唯捷進(jìn)行研發(fā)突破的方向之一。
由此可見(jiàn),即便是在高集成度L-PAMiF模組的核心元件供應(yīng)上,國(guó)內(nèi)射頻前端廠商也并沒(méi)有完全自主。
而在Sub-3GHz模組上,更是遇到了濾波器難題?;壑俏⒐_(kāi)信息指出,相比于Sub-6GHz,雖然Sub-3GHz模組頻率更低、功率更低,不需要復(fù)雜的SRS開(kāi)關(guān)等,但由于Sub-3GHz頻段較多,需要集成的濾波器及雙工器更多,并且是SAW、BAW及FBAR等聲學(xué)濾波器,對(duì)濾波器資源的獲取、多頻段的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力提出了高的要求。
圖源:慧智微
由于在全模塊子電路的設(shè)計(jì)和量產(chǎn)能力、強(qiáng)大的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力以及小型化濾波器資源方面的欠缺,國(guó)內(nèi)廠商例如慧智微、唯捷創(chuàng)芯、卓勝微等在Sub-3GHz只能提供分立方案,而還不能提供Sub-3GHz 模組產(chǎn)品。
在這里用于Sub-3GHz頻段集成濾波器技術(shù)所需要的是SAW、BAW或FBAR產(chǎn)品,主要是WLP(Wafer Level Package,晶圓級(jí)封裝)或CSP(Chip Scale Package,芯片級(jí)封裝)兩種封裝結(jié)構(gòu)的濾波器。WLP濾波器尺寸小、與模組內(nèi)其他模塊的設(shè)計(jì)中有優(yōu)勢(shì),是未來(lái)模組內(nèi)濾波器的發(fā)展方向。
濾波器方面,國(guó)內(nèi)廠商有好達(dá)電子、麥捷科技、卓勝微、三安集成、諾思等等,它們?cè)赟AW、BAW、FBAR等產(chǎn)品的市場(chǎng)應(yīng)用和產(chǎn)能建設(shè)方面都在加速發(fā)展。但據(jù)電子發(fā)燒友網(wǎng)了解,目前國(guó)內(nèi)濾波器還沒(méi)有完全突破小型化、性能等問(wèn)題可用于5G射頻前端模組的集成,而國(guó)外廠商基本以提供模組產(chǎn)品為主,或受限于競(jìng)爭(zhēng)以及供應(yīng)等因素,國(guó)內(nèi)廠商在模組方案上短時(shí)間難以突破。
上下游共筑國(guó)內(nèi)射頻前端產(chǎn)業(yè)
在此,筆者粗略統(tǒng)計(jì)了近年國(guó)內(nèi)射頻前端企業(yè)的融資和上市情況,從大基金到哈勃、小米等產(chǎn)業(yè)投資機(jī)構(gòu)都十分重視對(duì)國(guó)內(nèi)射頻前端的投資,希望助力我們的芯片企業(yè)有更加充足的資金和產(chǎn)業(yè)鏈資源進(jìn)行研發(fā)、銷售,進(jìn)行人才吸收和培養(yǎng),盡快取得更大的突破。
昂瑞微在2020年連續(xù)獲得小米長(zhǎng)江產(chǎn)業(yè)基金、華為哈勃投資等融資。
2021年7月,慧智微新增國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金二期股份有限公司等多家股東。大基金二期為慧智微第二大股東。
2021年7月,深圳飛驤科技有限公司完成Pre-IPO融資,鋆昊資本等老股東本輪追加投資額數(shù)億元。本輪融資將加碼5G產(chǎn)品研發(fā)投入及新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、人才引進(jìn)及培養(yǎng)。
唯捷創(chuàng)芯獲OPPO、VIVO、哈勃投資、小米基金投資,聯(lián)發(fā)科是其第一大股東。唯捷創(chuàng)芯科創(chuàng)板IPO已成功過(guò)會(huì)。
不差錢(qián)的國(guó)內(nèi)射頻前端企業(yè),需要在技術(shù)、人才方面做出更大的努力,如今在PA模組這類射頻前端市場(chǎng)取得了進(jìn)步,但在濾波器領(lǐng)域相關(guān)廠商可能還有很長(zhǎng)的路。
小結(jié):
模組化方案是射頻前端在5G手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等市場(chǎng)的主流趨勢(shì),尤其像Sub-6GHz頻段的L-PAMiD和L-PAMiF模組、Sub-3GHz頻段的PAMiD模組,更高集成度的方案會(huì)是中高端手機(jī)的標(biāo)配,也是提升國(guó)內(nèi)射頻前端企業(yè)技術(shù)含金量、產(chǎn)品價(jià)值的重點(diǎn)。一旦濾波器的研發(fā)得以突破,以及射頻前端廠商在模組上的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、還有制造封測(cè)等廠商的工藝優(yōu)化,太多困素需要齊頭并進(jìn),才能繼續(xù)在5G射頻前端模組上獲得突破性進(jìn)展。
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