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从无到有,又一射频芯片实现国产,离射频产业链全替代还有多远?
2023-09-05 来源:贤集网
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关键词:芯片华为5G

这几天一直为华为高端手机Mate60Pro的推出兴奋不已,其实还有一条关于芯片技术突破的消息!这就是中国移动“破风8676”诞生了!

中国移动在8月30日正式发布了国内首款可重构5G射频收发芯片,该芯片名为“破风8676”。这是一项重要的核心自主创新成果,该成果实现了从零到一的关键性突破,填补了国内5G射频收发芯片领域的空白。这项技术的推出,有效地提升了我国5G网络核心设备的自主可控度。

可重构5G射频收发芯片是5G技术中的重要组成部分。该芯片具有可重构性,能够对收发频率进行灵活调整,从而适应不同的工作频段和不同的工作模式,提高了射频收发模块的灵活性和适用性。但在此前,我国的5G射频收发芯片技术发展相对滞后,一直依赖进口。



该芯片的推出填补了国内5G射频收发芯片领域的空白,有效提高了我国5G网络核心设备的自主可控度。此举将不仅让我国在5G技术领域更具竞争力,同时也为我国的科技自主创新提供了强有力的支撑。相信随着这项技术的成熟和应用,我国在5G领域的发展将会更上一层楼。


射频收发芯片有什么用?

5G射频收发芯片是用于5G通信系统中的关键组件之一,其作用是在设备和基站之间进行高速数据传输和通信。这些芯片可以将数字信号转换为射频信号,并将其发送到接收端,同时还可以将接收到的射频信号转换为数字信号进行处理。

5G射频收发芯片还可以支持多种不同的频率和调制方案,以适应不同的网络要求和应用场景。在5G系统中,高性能的射频收发芯片是实现高速、低延迟、可靠通信的关键因素之一。

可以说5G射频收发芯片就是基站的大脑,是5G网络设备中的关键器件,研发难度高,产业应用需求迫切,被称为5G基站上的“明珠”。


什么是可重构架构设计?

简单来说,就是通过软件定义无线电(SDR)技术,使得射频收发芯片可以根据不同的应用场景和需求,动态地调整其信号带宽、杂散抑制频点和深度等重要规格参数,以及数字预失真、削峰等模块算法和功能。这样,就可以实现一颗芯片适配多种频段、多种模式、多种站型的目标,大大降低了芯片的设计难度和成本,提高了芯片的灵活性和通用性。

中国移动研究院作为“破风8676”芯片的攻关主体,充分发挥了运营商对网络和设备深度理解优势,基于自研业界领先的系统射频双级联动仿真平台,“量体裁衣”制定芯片规格指标,为芯片的规模化应用奠定了重要基础。同时,在芯片研发过程中,中国移动与设备商和芯片设计公司携手合作,通过网络和设备需求前置,将传统的芯片设计、整机集成、网络应用的串行研发升级为并行模式,从而缩短了从芯片到整机适配的时间近一半,并破解了应用方“不想用、不敢用”的核心产业难题。

目前,“破风8676”芯片已在多家头部合作伙伴的整机设备中成功集成,将在以云基站、皮基站、家庭站等网络设备为代表的下阶段5G低成本、高可控度的商用网络建设中发挥重要作用。据悉,“破风8676”芯片达到了国际先进水平,同时具备低成本、低功耗、多功能等差异化竞争优势,为我国5G新基建底座筑牢了一块“芯”石,助力网络强国建设。



优势

中国移动研究院相关团队创新性提出可重构技术架构,破风8676支持信号带宽、杂散抑制频点和深度等重要规格参数灵活匹配,数字预失真、削峰等模块算法灵活调整,基带成型滤波、均衡滤波等增量功能灵活加载。

利用这些架构优化和功能重组,以系统集成创新弥补单点性能瓶颈,打造了一款达到国际先进水平,同时具备低成本、低功耗、多功能等差异化竞争优势的产品。

中国移动与设备商和芯片设计公司合作,通过网络和设备需求前置,将传统的芯片设计、整机集成、网络应用的串行研发模式升级为并行模式。这样做缩短了从芯片到整机适配的时间近一半,同时也解决了应用方面的核心产业难题,提升了关键短板芯片攻关的有效性。


意义

射频收发器芯片是一个规模超过300亿美元的大市场,未来随着车联网、工业互联网、星网互联、物联网等各种产业快速发展,会广泛伴随着大量的像4G+、5G、6G、卫星等无线通信应用,未来这些应用会爆发性地推动射频收发器芯片市场需求的快速增长。国产化的可重构5G射频收发器芯片研发的成功有利于提高网络通信产业布局。

更重要的是,此次发布的“破风8676”芯片所探索出的创新攻关模式、研发经验和人才积累,将为通信行业奠定坚实基础。


国产企业逐步实现射频产业链全替代

华为停产5G手机时,国产射频芯片厂研发生产能力主要集中在4G领域。

其中卓胜微已布局射频前端全产品线,并拥有自主产线;唯捷创芯以生产PA元件为主;信维通信布局射频前端器件及模组。代加工方面,赛微电子依靠收购瑞典Silex成功切入微机电系统(MEMS)代工领域,2023年继续收购瑞典半导体园区聚焦主业。

换言之,赛微电子生产的BAW滤波器并非其自研生产,背后设计厂是武汉敏声,当前市场选择性忽略设计厂,转而关注赛微电子这种生产厂,主要是因为华为芯片断供之后,市场普遍认为芯片生产环节明显难于设计环节,在设计领域国内已经涌现出一批优质公司,但在生产领域与国际差距较大。

而且伴随5G时代射频前端所需元件迅速增量,高集成度成为射频芯片生产的首要考量,芯片制造中集成度最高的MEMS加工自然成为最优解,而赛微电子长期处于全球 MEMS 晶圆代工第一梯队,掌握业内主流技术水平。

设计领域,除武汉敏声外,中电科旗下公司是国内较早从事SAW\BAW产品研发生产的单位,应用场景主要面向特种行业;麦捷科技2016年融资4.5亿元拓展SAW业务,2017年就实现量产,随后与中电科合作开发用于5G的LTCC和TC-SAW等高性能滤波器。

卓胜微、信维通信也都是主要面向SAW产品展开研发,同时长期致力于原材料研究的立昂微近期也向下游延伸至功率器件/射频芯片领域。

新玩家方面,开元通信研发覆盖SAW\BAW产品,以滤波器市场为切入点布局射频前端芯片市场,具备射频无源和有源芯片核心工艺与设计技术,产品应用范围涉及4G、5G、WIFI、物联网等领域。开元通信产品种类多达10余种,客户已经包括三星、华为、小米等品牌商。

其余种类的射频芯片中,PA元件的重要性仅次于滤波器,根据YoleDevelopment数据,手机约占国内PA模组下游市场的65%,其次为Wi-Fi占比20%,基站市场约占10%。

2019年全球移动终端射频前端细分产品中PA模组占比最大,市场规模为53.76亿美元,预计2025年全球移动终端PA模组市场规模将达到89.31亿美元,6年CAGR增速达到8.83%,占比35.16%。

慧智微生产的PA元件,为满足5G产品性能需求,慧智微使用了“绝缘硅(SOI)+砷化镓(GaAs)”混合创新架构,L-PAMiF、L-PAMiD系列产品已经覆盖了2G、3G、4G、3GHz以下的5G重耕频段、3GHz-6GHz的5G新频段等。

截至 2023 年 5 月,慧智微可重构射频前端架构的相关产品累计出货已经超过1亿颗,获得市场认可。



虽然2022年慧智微手机领域收入仅为2.38亿元,全球市占率不足1%;物联网领域收入为1.18亿元,营收占比亦较小,但慧智微在部分细分领域已取得较好市场份额。根据TSR数据,2021年公司手机5GL-PAMiF出货量市占率为1.95%,在国产厂商中排名第二,全球物联网4G Cat.1 MMMB PAM市场的市占率达54.3%。

目前慧智微合作品牌包括三星、OPPO、vivo、荣耀等国内外智能手机品牌机型,闻泰科技、华勤通讯、龙旗科技等一线移动终端设备ODM厂商和移远通信、广和通、日海智能等头部无线通信模组厂商。

但从5G技术发展来看,虽然目前依托GaAs制作的PA元件凭借较好的电流和衬底特性,在PA元件市场中占据主导地位,可面对8GHz以上频段产品GaAs明显无法抗衡氮化镓(GaN)材料,根据Qorvo预测,GaN将在8GHz以上手机市场成为主力,慧智微若想进一步提升市场份额,还需继续拓展氮化镓(GaN)材料PA元件,这也是大多数国产射频厂共同面临的问题。

虽然目前国产射频元件厂依旧面临研发进展缓慢、生产商集中等问题,但在海外断供的背景下,若华为5G手机能在未来上市,也足以说明国产射频芯片产业链完成了国产替代转型,中国5G产业链又一次突破卡脖子环节。


射频前端市场规模将超万亿

在数字经济的大趋势下,射频前端芯片是成长最快、最确定的方向。当前正处于5G手机加速渗透期,射频前端行业新一轮高速增长趋势明确。

射频前端的应用领域包括移动终端设备、智能家居以及车联网等物联网领域,其中手机是主要的下游市场。近年来,随着手机、平板电脑和笔记本电脑等移动终端出货量持续增长,射频前端市场规模不断扩容。

根据美国数据公司QY Research的统计,2016年-2021年,全球射频前端市场规模从125.67亿美元增长至204.59亿美元,预计至2027年,市场规模将达370.27亿美元,2021至 2027 年的复合增长率为10.39%。

根据 Yole 预测,全球移动设备的射频前端市场规模将从2019年的750亿元增长到2026年的14000亿元,年均复合增长率约为8.3%,高于半导体行业的平均增长速度。



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