5G大幕拉開，中國晶片新兵「肉搏」美日六巨頭能否突圍？

在國內通信產業一片「缺芯少魂」的尷尬處境中，其中一些「重災區」的受制情況遠比普遍情況更糟糕。

射頻前端晶片即是如此。

就算是在5G主晶片上，國內畢竟還有海思、紫光展銳等企業占據一塊天地；但射頻前端市場有超過9成份額都被外商把持，領域內的國內企業都是「小舢板」。

射頻晶片直接影響著手機的信號收發。

如果沒有它，手機根本無法連接到行動網路。

在智慧型手機中，它是射頻收發器和天線之間的一系列組件，主要包括功率放大器(PA)、濾波器、天線開關、雙工器和低噪聲放大器等。

在5G相關晶片方面，即使強大如蘋果，也怕被「卡脖子」。

7月25日，蘋果公司正式宣布，將以10億美元的價格收購英特爾大部分的智慧型手機數據機（modem）業務。

此次收購意味著蘋果要為其手機生產自己的5G數據機，而不是完全依賴高通的硬體。

（來源：蘋果網站）

反觀國內的射頻晶片，其受制於人的狀態亟待改變。

特別是在5G時代，射頻前端的重要性將更加凸顯。

根據調研機構統計，全球手機射頻前端市場規模在 2023 年將達 350 億美元，未來射頻模塊所隱含的商機不亞於手機主晶片。

在這次中美科技戰中，射頻晶片的「空白」成為慘烈戰場，相比於產品線齊全的美國兩大射頻晶片供應商 Skyworks 和 Qorvo，國內供應商只能採取單點突破方式切入該市場，各家找一個切入點參與戰局。

這或許是起步階段的策略，但長期來看，補上該短板仍是長路漫漫。

制約國產射頻晶片的命門

據估計， 4G 全網通手機的射頻前端模塊成本約 10 美元，內含 10 顆以上射頻晶片，包括 2 ～ 3 顆 PA 、2～4 顆開關晶片、6～10 顆濾波器，未來到了 5G時代， 射頻前端模塊成本將較 4G 時代成長 3-5 倍，有機會超過手機主晶片，其中蘊含的商機不言而喻。

然而，在這樣一個重要領域，國內企業的水平差距十分明顯。

從目前來看，全球射頻前端市場集中度很高，前四大廠商Skyworks、Qorvo、Avago、Murata占據著全球85%的市場，且均是日美已開發國家企業。

圖 | 射頻前端晶片示意圖（來源：網絡）

在射頻前端模塊中， 功率放大器 PA 晶片所受的壓力首當其衝。

PA 晶片的功能是負責將發送的信號放大，是最耗電的元件，隨著手機頻段持續增加，PA 的數量也隨之增加，如4G 多模多頻手機所需 PA 晶片介於 5 ～ 7 顆，5G 手機內的 PA 需求量將超過 15 顆。

可以說，PA晶片決定著手機等無線終端的通訊距離、信號質量等，是整個通訊系統晶片組中除基帶主晶片之外最重要的組成部分。

根據調研機構統計， 2017 年PA晶片市場規模約為 50 億美元，預計 2023 年將達到 70 億美元。

在射頻前端模塊諸元件中，PA晶片的產值處於第二位。

目前全球 PA 市場絕大部分比重被 Skyworks （43%）、Qorvo （25%）、博通（25%）、Murata （3%） 占據，其中Skyworks、Qorvo、博通是 IDM 廠，還有一個趨勢是無晶圓的 PA 設計公司投入後，帶動 PA 晶圓代工模式興起。

在工藝技術方面，PA 射頻晶片的製造難度越來越高，這也是為什麼該市場主要由 IDM 廠商所把持。

目前， PA 採用的工藝以砷化鎵 GaAs 為主，其次是 SOI 、 CMOS 和 矽鍺 SiGe 。

過去 4G 的 PA 主要採用砷化鎵工藝， 3G 的 PA 採用砷化鎵或 CMOS ，比重大約是各自 50% ，未來 5G 手機的 PA 預計是延續砷化鎵工藝技術。

圖 | Qorvo 的應用工程師在介紹用於部署 5G 基礎設施的 Qorvo GaN 功率放大器。

（來源：Qorvo網站）

國產廠商在高端 PA上的缺失，讓我們在即將到來的 5G 競爭中束手束腳。

但射頻前端模塊的另一個重要部件，所面臨的競爭環境更加嚴峻，這就是濾波器。

它是射頻前端模塊中市場規模最大的，2017 年產值約 80 億美元， 2023 年將達到 225 億美元。

從銷售數據上看，美日供應商幾乎壟斷了濾波器市場。

對國內廠商來說，最壞的情況就是對著上百億美元的市場干著急，看著別人數錢。

濾波器功能在於雜訊過濾、抑制信號干擾，保障信號在不同頻率下不會互相干擾，目前手機上用的主流濾波器包括聲表面濾波器（SAW）、體聲波濾波器（BAW）。

在SAW 濾波器市場方面，前五大的廠商分別為村田（47%）、TDK（21%）、太陽誘電（14%）、Skyworks （9%）、Qorvo （4%），由此可知，前5大合計比重高達 95%，形成寡占市場。

在 BAW 濾波器方面，其實寡占更嚴重，排名前三名分別為博通 （87%）、Qorvo （8%）、太陽誘電 （3%），合計高達 98%。

目前，一台國際通用 4G 手機，可能需要過濾最多 15 個頻帶上的 2G、 3G 和 4G 收發通路，此外還有 Wi-Fi、藍牙和全球導航衛星系統，這樣一來，一部手機可能需要最多 30 至 40 個濾波器。

未來，每台5G手機很可能需要放入更多的濾波器，因此事情可能變得越發複雜。

值得一提的是，由於4G、5G通訊所使用濾波器主要為 BAW 濾波器，與 2G 、 3G 使用的 SAW 在技術上有相當程度的差異。

若國內供貨商無法成功跨進 BAW 市場，恐將在 SAW 市場上面臨更沉重的價格戰壓力。

總之，整體來看，射頻前端技術被外商把持很深，超過 9 成市場都是外商供應，當下中國，很少有一個技術領域會如此孱弱。

與此同時，射頻晶片的技術升級之路會更加坎坷。

這是因為手機需要支持更多頻段，這讓射頻前端設計的複雜度直線提升，往往在方寸之間就要容納上百個元器件。

另一個同時發生的趨勢，也讓射頻前端設計的難度雪上加霜。

國際知名市場研究機構IHS就指出，伴隨著手機設計的輕薄化發展，機身內可被利用的空間實際上是減小的，尤其是主板的空間。

因此，儘管射頻前端的複雜度和重要性與日俱增，但矛盾的是，主板上留給它的空間卻越來越少。

這種尷尬，國內射頻前端企業體會甚深，留給他們的時間和空間，也在越來越少。

5G商機下，國內廠商的戰略

面對 5G 商機到來，國內手機射頻晶片能迎來黃金時期嗎？國內業者的戰略和看法如何？

日前 2019 集微半導體峰會上的「 5G 國產射頻晶片的挑戰和機遇」中，許多國內射頻晶片新秀提出看法。

廣州慧智微電子是做可重構的射頻晶片，可重構是指其器件可以通過軟體更改，不同應用場景可以共享這個硬體，慧智微從 4G 開始做多模多頻晶片，現在是 5G 的晶片和蜂窩網際網路的晶片。

慧智微 CEO 李陽指出，國際行業巨頭都是千人規模的公司，產品線確實非常全，到了 5G 智慧型手機後，射頻技術會非常複雜，濾波器變成重要的角色， 5G 高通的方案約 11 顆，聯發科的方案約 10 顆，其中發射有 5 顆、接收有 5 顆，慧智微也做發射部分，但問題是濾波器怎麼解決？

李陽進一步分析，濾波器是兩種解決辦法，第一種是有一些新的頻率，比如 UHP77 / 79，當前慧智微所採用的濾波器技術是 LTCC 和 IPD，其中 LTCC有合作夥伴，而 IPD 可以自己設計，但沒有用國際主流的 SAW 和 BAW 濾波器。

不過，仍是有一些變化可能性，因為日後是不是還需要 BAW 濾波器，現在來看需求並不清晰。

還有，傳統的 4G 為什麼新頻段沒有問題？因為它是 TDD ， TDD 收的時候不發，發的時候不收，所以設計沒這麼嚴格。

上述提到 5G 需要這麼多顆的射頻晶片，在技術上一定要做高度集成。

李陽表示，濾波器在跟一些廠商合作，有海外、日系、韓系，也有國內廠商。

現在的趨勢是隨著 5G 的變化，原來一個手機廠商自己分開採購 PA、濾波器等，但現在做集成，單獨賣濾波器是沒有人買的，比如兩大巨頭 Skyworks 和 Qorvo 的自產濾波器，他們也要找合作夥伴，無法再單一買賣了，因此，現在要跟他們建立合作關係，其實比以前容易得多，這就是一個很大的轉變。

北京中科漢天下專注的射頻晶片包括兩個板塊，一個是射頻前端，主要做砷化鎵功放和 CMOS 功放，其中，CMOS 功率放大器是全球出貨比較靠前的，一個月差不多有 3000 萬～ 4000 萬的出貨，同時，在砷化鎵技術上也重兵投入。

另外一個板塊是射頻的 SoC，裡面包括兩個小的方向，一個是低功耗藍牙，一個是自定義協議的非標的 2.4 G 收發的小型 SoC 。

北京中科漢天下總經理錢永學認為，短期內國內要全面達到美國的水平是不可能的，Skyworks 和 Qorvo 一年的凈利潤都有 40 億- 50 億的規模，國內業者的銷售額還不及他們凈利潤的十分之一，短期之內全面超過它幾乎是不可能。

圖 | Skyworks產品圖（來源：Skyworks網站）

錢永學也強調，現在能做的就是實現進口替代，國內廠商能夠提供最基礎產品，不至於讓美國徹底卡死。

但要強調的是，在國產化的過程中，與國內、國際業者都要加強合作，不能因為中美紛爭，就只用國內晶片而封鎖國際晶片，那等於是自己把自己封閉了。

未來國內業者想再進一步發展，可能就要等公司上市後，有更多的資本，再利用股市的槓桿做更大的事情，撬動更大的資本來進行併購，錢永學一直認為，併購是必行之路，包括獲得很多智慧財產權等，尤其是進行海外公司併購。

再者，廈門開元通信技術有限公司主要從事先進射頻濾波器，包括 BAW 濾波器、 SAW 濾波器、晶圓級封裝等，這一塊濾波器從 4G 時代起就應用廣泛，到了 5G 時代，據說有一些手機未來可能會用到將近 100 顆的濾波器裸晶片，可以預見濾波器市場未來的商機，更重要的是，國產化的比例現在非常低。

上海迦美信芯通訊技術董事長倪文海則表示，智慧型手機有一個令人頭痛卻也被忽略的地方，就是天線，到了 5G 的智慧型手機，天線變成一個更頭痛的問題。

他進一步表示，迦美信芯採用的策略就是單點突破，嘗試在天線調諧器的技術上深入研發，天線調諧器有一個優勢就是比較靠近天線，不容易被集成，因此，這塊領域是新創業比較容易生存和發揮的地方。

缺點是，小小的地方但技術要求又非常高，包括對工藝技術、耐壓、低阻抗等方面的要求都非常高。

因此，在這塊技術領域上只要能夠發力，有效解決手機客戶的痛點，其實是跟國外替代晶片的水平差距不會太大。

再者，倪文海分析，現在 4G 全頻的智慧型手機多的話有 4-6 顆天線調諧器，因為以前蘋果手機下方有給天線提供孔徑的空間，但現在被壓縮，如果手機的性能、發射的靈敏度有要求的話，天線調諧器是必須要有的。

第一波 5G 智慧型手機的話，可能需要 10-16 根天線調諧器，或是更多，需求量十分可觀。

手機射頻前端是十分細分領域，適合國內公司做，例如射頻開關其實相對簡單，比 PA 容易很多，其難度在品質、運營、規模，而且是用 CMOS 做的，所以國內公司應該先集中精力把容易的技術解決掉，然後再結合去做濾波器，一步步地，往技術上層去做。

此外，國內射頻晶片公司小而散，只有聯手、整合，放棄內部低端市場的競爭，才有機會挑戰國際巨頭。

高通想通吃，國內企業還有機會嗎？

國內射頻晶片供應商面臨的另一個挑戰，是高通、聯發科等做主平台的大晶片公司都想要做整體解決方案，把整個射頻前端都包進去。

對於這樣的挑戰，李陽表示，跨領域的競爭其實一直存在，高通從 RF360 之後態度很明顯，現在 5G 都是自己的產品，平台公司有他們的策略，但聯發科看起來態度比較開放，因為他們也需要技術能力和高通相當的射頻晶片合作夥伴。

再者，三星、海思等平台對其他獨立的射頻供應商而言，仍是有不錯的機會，至少現階段市場不會形成全然由主平台完全整合射頻晶片的情形，獨立的晶片公司如果能把產品做到比高通等外商更有競爭力，為客戶創造更多的價值，仍有很大發展空間。

錢永學則表示，看起來提供整體解決方案上決心最強就是高通，聯發科沒有那麼強烈的決心，而海思也自己有解決方案，但它備胎太大，因此不可能全部做，仍會有一些外購需求出來。

錢永學強調，國內業者目前在射頻晶片的主戰場上，營收還不到外商凈利潤的十分之一，未來努力的空間還很大，機會還很多。

圖｜2019 集微半導體峰會上的「 5G 國產射頻晶片的挑戰和機遇」 （來源：DeepTech）

廈門開元通信技術有限公司董事長賈斌則表示，濾波器在每家平台可能有一些特殊指標差別，但 80% 以上需求都差不多；到了 5G 時代，問題來了，因為 5G 有很多天線、載波聚合，有些濾波器的特性確實需要導入更多新的設計。

這一波 5G 商機，對於國產替代是個巨大機會，因為有科技戰「卡脖子」的事件發生，因此很多手機系統公司也會願意嘗試國產晶片，且容忍度大幅提升。

倪文海的觀點是，眼前的貿易戰對國產晶片是個轉折機會。

事實上，國內有一些公司的產品做的不錯，但很多手機廠商都用慣了外商的晶片，不願意冒險替換成國產的，但這次貿易戰讓大家看清一個事實，國內確實需要自己的晶片生態圈。

倪文海認為，國內供應商在人力、資源各方面都比較缺乏，很多方面無法與外商比肩，希望手機廠可以提供一些特殊通道或者特殊的手機型號等，給國內企業訂單，協助他們壯大。

賈斌表示，很多國內的系統廠商已經採用外商的射頻晶片幾十年了，積累了大量的經驗，希望幫忙國內晶片廠商在設計、加工的時候，把質量逐步提升上來，把器件的質量測試好。

錢永學也表示，大公司可能也要發揮大公司的責任，要有意的培訓國內的供應鏈，至少要有幾個機型比如中端的機型先給國產的廠家去實驗，且據了解，韓國就有類似的法律規定，三星要有一定的比例給中小廠家，對國內較小企業而言，是需要得到大客戶的平台支持，給予更大的容忍度來試錯的。

相較於國內射頻晶片的缺口巨大，在代工生產這一個板塊，就有很多選擇，包括身砷化鎵GaAs 工藝技術的代工廠有台廠穩懋、宏捷科，以及廈門三安集成；SOI 工藝代工廠有華虹宏力、中芯國際、 GlobalFoundries 、TowerJazz ; CMOS 工藝代工廠有台積電、中芯國際、聯電等; SiGe 工藝代工廠有：GlobalFoundries、TowerJazz等。

這次在 5G 機遇和科技戰背景的催化下，讓國內晶片廠有崛起的機會，但仍是單點突破的作戰策略為主，未來要突破外商防線，仍是長途漫漫，但前方商機巨大，必須一步一個腳印才能獲得一席之地。

突圍之路，恐十分漫長。