5G大幕拉开 中国芯片新兵“肉搏”美日六巨头能否突围？

在国内通信产业一片“缺芯少魂”的尴尬处境中，其中一些“重灾区”的受制情况远比普遍情况更糟糕。射频前端芯片即是如此。就算是在5G主芯片上，国内毕竟还有海思、紫光展锐等企业占据一块天地；但射频前端市场有超过9成份额都被外商把持，领域内的国内企业都是“小舢板”。

射频芯片直接影响着手机的信号收发。如果没有它，手机根本无法连接到移动网络。在智能手机中，它是射频收发器和天线之间的一系列组件，主要包括功率放大器(PA)、滤波器、天线开关、双工器和低噪声放大器等。

在5G相关芯片方面，即使强大如苹果，也怕被“卡脖子”。7月25日，苹果公司正式宣布，将以10亿美元的价格收购英特尔大部分的智能手机调制解调器（modem）业务。

此次收购意味着苹果要为其手机生产自己的5G调制解调器，而不是完全依赖高通的硬件。

（来源：苹果网站）

反观国内的射频芯片，其受制于人的状态亟待改变。特别是在5G时代，射频前端的重要性将更加凸显。根据调研机构统计，全球手机射频前端市场规模在2023 年将达350 亿美元，未来射频模块所隐含的商机不亚于手机主芯片。

在这次中美科技战中，射频芯片的“空白”成为惨烈战场，相比于产品线齐全的美国两大射频芯片供应商Skyworks 和Qorvo，国内供应商只能采取单点突破方式切入该市场，各家找一个切入点参与战局。

这或许是起步阶段的策略，但长期来看，补上该短板仍是长路漫漫。

制约国产射频芯片的命门

据估计， 4G 全网通手机的射频前端模块成本约10 美元，内含10 颗以上射频芯片，包括2 ～ 3 颗PA 、2～4 颗开关芯片、6～10 颗滤波器，未来到了5G时代， 射频前端模块成本将较4G 时代成长3-5 倍，有机会超过手机主芯片，其中蕴含的商机不言而喻。

然而，在这样一个重要领域，国内企业的水平差距十分明显。从目前来看，全球射频前端市场集中度很高，前四大厂商Skyworks、Qorvo、Avago、Murata占据着全球85%的市场，且均是日美发达国家企业。

图| 射频前端芯片示意图（来源：网络）

在射频前端模块中， 功率放大器PA 芯片所受的压力首当其冲。PA 芯片的功能是负责将发送的信号放大，是最耗电的元件，随着手机频段持续增加，PA 的数量也随之增加，如4G 多模多频手机所需PA 芯片介于5 ～ 7 颗，5G 手机内的PA 需求量将超过15 颗。

可以说，PA芯片决定着手机等无线终端的通讯距离、信号质量等，是整个通讯系统芯片组中除基带主芯片之外最重要的组成部分。

根据调研机构统计， 2017 年PA芯片市场规模约为50 亿美元，预计2023 年将达到70 亿美元。在射频前端模块诸元件中，PA芯片的产值处于第二位。

目前全球PA 市场绝大部分比重被Skyworks （43%）、Qorvo （25%）、博通（25%）、Murata （3%） 占据，其中Skyworks、Qorvo、博通是IDM 厂，还有一个趋势是无晶圆的PA 设计公司投入后，带动PA 晶圆代工模式兴起。

在工艺技术方面，PA 射频芯片的制造难度越来越高，这也是为什么该市场主要由IDM 厂商所把持。目前， PA 采用的工艺以砷化镓GaAs 为主，其次是SOI 、 CMOS 和矽锗SiGe 。过去4G 的PA 主要采用砷化镓工艺， 3G 的PA 采用砷化镓或CMOS ，比重大约是各自50% ，未来5G 手机的PA 预计是延续砷化镓工艺技术。

图| Qorvo 的应用工程师在介绍用于部署5G 基础设施的Qorvo GaN 功率放大器。（来源：Qorvo网站）

国产厂商在高端PA上的缺失，让我们在即将到来的5G 竞争中束手束脚。但射频前端模块的另一个重要部件，所面临的竞争环境更加严峻，这就是滤波器。

它是射频前端模块中市场规模最大的，2017 年产值约80 亿美元， 2023 年将达到225 亿美元。从销售数据上看，美日供应商几乎垄断了滤波器市场。

对国内厂商来说，最坏的情况就是对着上百亿美元的市场干着急，看着别人数钱。

滤波器功能在于杂讯过滤、抑制信号干扰，保障信号在不同频率下不会互相干扰，目前手机上用的主流滤波器包括声表面滤波器（SAW）、体声波滤波器（BAW）。

在SAW 滤波器市场方面，前五大的厂商分别为村田（47%）、TDK（21%）、太阳诱电（14%）、Skyworks （9%）、Qorvo （4%），由此可知，前5大合计比重高达95%，形成寡占市场。

在BAW 滤波器方面，其实寡占更严重，排名前三名分别为博通（87%）、Qorvo （8%）、太阳诱电（3%），合计高达98%。

目前，一台国际通用4G 手机，可能需要过滤最多15 个频带上的2G、 3G 和4G 收发通路，此外还有Wi-Fi、蓝牙和全球导航卫星系统，这样一来，一部手机可能需要最多30 至40 个滤波器。

未来，每台5G手机很可能需要放入更多的滤波器，因此事情可能变得越发复杂。

值得一提的是，由于4G、5G通讯所使用滤波器主要为BAW 滤波器，与2G 、 3G 使用的SAW 在技术上有相当程度的差异。若国内供货商无法成功跨进BAW 市场，恐将在SAW 市场上面临更沉重的价格战压力。

总之，整体来看，射频前端技术被外商把持很深，超过9 成市场都是外商供应，当下中国，很少有一个技术领域会如此孱弱。

与此同时，射频芯片的技术升级之路会更加坎坷。这是因为手机需要支持更多频段，这让射频前端设计的复杂度直线提升，往往在方寸之间就要容纳上百个元器件。

另一个同时发生的趋势，也让射频前端设计的难度雪上加霜。国际知名市场研究机构IHS就指出，伴随着手机设计的轻薄化发展，机身内可被利用的空间实际上是减小的，尤其是主板的空间。

因此，尽管射频前端的复杂度和重要性与日俱增，但矛盾的是，主板上留给它的空间却越来越少。

这种尴尬，国内射频前端企业体会甚深，留给他们的时间和空间，也在越来越少。

5G商机下，国内厂商的战略

面对5G 商机到来，国内手机射频芯片能迎来黄金时期吗？国内业者的战略和看法如何？

日前2019 集微半导体峰会上的“ 5G 国产射频芯片的挑战和机遇”中，许多国内射频芯片新秀提出看法。

（编辑：辽源站长网）

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