?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(xiàn)了更多信息，特別是在基帶芯片（調(diào)制解調(diào)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 旗艦手機來說，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說，技術(shù)含量高出很多，有明顯的技術(shù)壁壘。因此，誰掌握了 5G 處理器和射頻前端關(guān)鍵技術(shù)，誰就會擁有很大的行業(yè)話語權(quán)，不愁沒錢賺。

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

射頻芯片負(fù)責(zé)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、射頻開關(guān)（Switch）、天線調(diào)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。

目前來看，只有少數(shù)廠商具備應(yīng)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(jù)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(jù)主導(dǎo)地位，聯(lián)發(fā)科、高通和三星也有相應(yīng)的解決方案。過去很長時間內(nèi)，中國本土相關(guān)廠商的技術(shù)和性能明顯落后，但從近一年多的發(fā)展情況來看，情勢正在悄然改變。

基帶芯片市場爭雄，中國單點突破

要想研發(fā)手機基帶芯片，必須做好應(yīng)對各種困難的心理準(zhǔn)備，因為它太復(fù)雜了，涉及各種通信協(xié)議、專利、功耗、速度，以及成本的平衡，還有衛(wèi)星通信等新興手機應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)?；鶐酒С秩蚋鱾€地區(qū)不同運營商的網(wǎng)絡(luò)制式，量產(chǎn)之前，還要進(jìn)行大量的現(xiàn)場測試。

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

從目前的情況來看，高通依然是將上述工作做得最好的基帶芯片廠商。

高通為什么能統(tǒng)治全球手機基帶芯片市場這么多年，使得蘋果也拿他沒有什么辦法，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)和專利，一直延續(xù)到 5G 時代。

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、車聯(lián)網(wǎng)、5G 上行通信能力等升級實現(xiàn)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 毫米波天線模塊與融合的收發(fā)器相配，降低了成本、電路板復(fù)雜性、硬件占用率和能耗。

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

從中國本土基帶芯片發(fā)展情況來看，紫光展銳走的是中低端路線，前些年，華為一直走高端路線，但自從無法拿到臺積電先進(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，中國本土手機基帶芯片實現(xiàn)了單點突破，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，會對將來的發(fā)展起到很大的鼓舞和推動作用。

射頻芯片高低錯落，中國企業(yè)機會多

與基帶芯片相比，全球手機射頻前端和相關(guān)芯片市場較為多元，競爭也比較激烈。這種市場局面更有利于后發(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，而從近兩年的發(fā)展情況來看，也取得了多項成績。

在談中國企業(yè)取得成績之前，還是要說一下射頻前端的重要性和開發(fā)難度，特別是在 5G 時代，比之前的 4G 復(fù)雜了很多。5G 的 eMBB（增強型移動寬帶）場景，將手機速率提升至千兆級甚至萬兆級，是早期 LTE 速率（100Mbps）的近 100 倍。這使得手機的天線數(shù)量和支持頻段翻倍增加，4G 早期只有不到 20 個頻段組合，相比之下，5G 有超過 10000 個頻段組合。所有這些，都要求射頻芯片性能提升。

在 5G 爆發(fā)前夜，中國本土廠商紛紛涌入射頻前端市場，參與競爭的國內(nèi)企業(yè)數(shù)量日益增加，同質(zhì)化競爭現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重，國內(nèi)射頻芯片企業(yè)在中低端領(lǐng)域充分競爭，價格戰(zhàn)成為了市場競爭的主要手段。以降價為主要競爭策略的產(chǎn)品主要包括射頻開關(guān)、低噪聲放大器，以及 4G 標(biāo)準(zhǔn)的功率放大器，而在高技術(shù)含量的濾波器和 5G 標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(dá)電子、麥捷科技等廠商已實現(xiàn)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(yīng)鏈，好達(dá)電子的 SAW 濾波器已進(jìn)入中興、魅族等手機供應(yīng)鏈。稱霸射頻開關(guān)市場的卓勝微也不想只沉迷于「低端「市場，其開發(fā)的 SAW 濾波器和高性能濾波器 DiFEM、LDiFEM、GPS 模組已通過品牌客戶審核，并開始逐步量產(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，就在今年 8 月，中國本土廠商賽微電子已經(jīng)成功試產(chǎn)了 BAW 濾波器，并且獲得了特定客戶的訂單。這意味著中國在 5G 射頻關(guān)鍵芯片元器件的制造領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)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(shè)計協(xié)同優(yōu)化的結(jié)果，前者在自家的 Fab 廠內(nèi)完成了定制化的 BAW 濾波器工藝開發(fā)。

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

根據(jù)賽微電子與某客戶簽署的長期采購協(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(zhí)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 射頻模組芯片上實現(xiàn)突破，并進(jìn)入量產(chǎn)階段，今年能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)出貨，并通過了多家品牌客戶的驗證。唯捷創(chuàng)芯推出了新一代低壓版本 L-PAMiF 產(chǎn)品，并通過了國內(nèi)品牌廠商的驗證，實現(xiàn)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 新頻段高性價比的 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(xiàn)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(gòu)相比，這是一個重大進(jìn)步（繞開了美國的技術(shù)封鎖）。

IPD（Integrated Passive Devices）是基于硅或玻璃的無源器件集成技術(shù)，是為了迎合無源系統(tǒng)小型化而產(chǎn)生的技術(shù)，具有布線密度高、體積小、重量輕、集成度高，可集成多種器件實現(xiàn)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。IPD 有助于減少芯片的尺寸和功耗，在開發(fā) 5G 濾波器和雙工器等射頻模塊產(chǎn)品過程中運用 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(yīng)用。LTCC 封裝是通過組裝多個單層陶瓷或玻璃片材制成的，將各個片材沖孔以形成通孔，然后用導(dǎo)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(shù)和優(yōu)異的導(dǎo)熱性。

在全球范圍內(nèi)，IPD 和 LTCC 都屬于先進(jìn)的模組封裝技術(shù)。通過 TechInsights 的拆解可見，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，中國移動宣布，本土首款商用基站可重構(gòu) 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)域長期被國外大廠壟斷。據(jù)悉，破風(fēng) 8676 采用的可重構(gòu)架構(gòu)設(shè)計能使芯片核心規(guī)格參數(shù)、模塊算法、功能等可重新配置，可實現(xiàn)一「芯」多用，能有效降低成本。它可應(yīng)用于 5G 云基站、家庭基站等網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備。

結(jié)語

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，而隨著全球智能手機市場競爭越來越激烈，增量市場越來越小，大家都不得不在存量市場拼殺。此時，產(chǎn)品差異化的重要性會愈加凸出，誰能掌握更多核心芯片元器件的研發(fā)和生產(chǎn)能力，誰就會有更多的話語權(quán)和競爭力。

前些年，中國本土廠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，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，而且只有單點突破，這方面還需要相關(guān)芯片設(shè)計、制造和工具研發(fā)等企業(yè)合作，才能打破設(shè)計和工藝瓶頸，實現(xiàn)突破。