全球5G射频前端发展趋势分析
11月20日报道 伴随全球5g商用进程的全面开启，射频前端产业迎来巨大的发展机遇，在近日举行的“2020北京微电子国际研讨会暨ic world学术会议”上，北京昂瑞微电子技术有限公司市场总监张书迁进行了题为《5g赋能，中国射频前端产业发展与对策 》的演讲，对全球5g射频前端发展趋势进行了介绍，对中国射频前端产业发展的现状以及对策分享了观点和看法。
张书迁表示，5g给射频前端产业带来发展空间，也带来诸多挑战，国内企业要积极抓住5g的机遇，避免浮躁心态，潜心研发加快迭代，向高端领域挺进。同时希望国内大型手机厂商应该加强培养国内芯片厂家，共同推动中国射频前端产业的做大做强。
射频前端国产厂商崭露头角中高端仍存差距
经过30多年的发展，我国移动通信产业经历了2g跟跑、3g突破、4g并跑后，终于在5g时代实现领跑，这是一段艰难的追赶和反超之路。
5g因其高速率、低延时和广连接的特点，以及其在万物互联时代诸多应用场景发挥的作用，被视为下一轮科技革命的制高点。
目前，5g在全球商用进程已经全面开启。截至2020年7月底，全球有392家运营商正在以测试、试验、试点、计划和实际部署的形式投资，有38个国家/地区的92个运营商已经推出商用5g服务。
去年我国5g发牌，正式开启商用进程，截至9月底，基站部署数量已经达到60万，5g手机销售已超1亿部，这是此前在任何一个通讯代际开启的初年，都未曾达到的成绩，充分体现出5g在我国的发展热度。预计到2021年，5g手机销售1.7亿部，4g手机销售超15亿部。
射频前端作为所有通信设备核心，包括射频功放、滤波器（双工器）、射频开关、射频低噪放、天线调谐、包络跟踪等，决定了通信质量、信号功率、信号带宽、网络连接速度等。
张书迁表示，在联网设备大规模增长趋势下，射频前端是成长最快、最确定的方向。根据yole给出的预测，sub-6g频段的5g手机和支持mmwave的5g手机出货量，到2025年的复合年均增长率均超过60%。
射频前端属于巨头独占的市场，美日寡头占据全球90%以上的市场，并占据了绝大部分高利润市场。
目前全球前四大射频前端厂商都是美系厂商：skyworks、qorvo、qualcomm、broadcomm。四大厂商均有功放和滤波器产品：其中滤波器均为idm模式，skyworks、qorvo的功放是idm模式，且四大厂商均有高集成度射频前端模组设计能力。
张书迁指出，从全球射频前端生态链企业看，我国企业在基带芯片方面与国际水平相近，在手机终端略有优势，在封装测试占有一席之地。在射频器件和模块方面，中国厂商虽然已崭露头角，但在中高端产品上还是存在差距。国内大部分公司的产品集中于中低端的分立器件，而5g射频前端中的高性能滤波器、高集成度射频前端模组等产品，还需要国外厂商提供。
高集成度成挑战 毫米波国内仍处空白状态
据张书迁介绍，随着5g时代的到来，智能手机的功能更加丰富，也给射频前端技术带来了更多挑战。全面屏、指纹识别、模块化摄像头的增加，以及5g因功耗较大而需要配备大电池，这样留给射频前端的面积更小，加之5g手机需要的射频前端器件越来越多，因此高集成度是5g射频前端的必然选择。
具体而言，sub-6ghz射频前端关键技术包含如下几个方面：
高集成度：5g手机需要往下兼容2g/3g/4g，射频前端占用面积较大，为了节省空间，中低频段5g射频前端主要以pamid/l-pamid（pa+滤波器+switch+lna）形式存在。
hpue功放的功率合成技术，可以提高线性功率：中低频段5g射频前端的工作频率都在2.5ghz以上，空间信号衰减较大，需要输出的线性功率相对较大。
超宽带宽线性化技术：5g的工作频段带宽一般都在100mhz以上，对pa的宽带线性化要求较高，跟4g射频前端设计方法有一定差别。
封装：采用gaas功放的倒装方案，提高性能，降低功耗。
而在毫米波射频前端方面，张书迁表示，由于毫米波频段信号空间衰减严重，为了提高信号强度需要大规模天线阵列达到波束赋形的目的，多天线之间的相互影响会变得越来越重要 。由于采用多天线阵列，天线的小型化要求也非常高，高集成度带来非常高的设计复杂度。手机板布线在毫米波频段会带来很大衰减，而且由于波长较短，布线带来的寄生效应会变得很严重。为了解决这个问题，毫米波天线需要以模组形式存在。模组中包括毫米波天线阵列、射频前端芯片、毫米波上下变频芯片、波束赋形控制芯片等。
目前，国内手机芯片厂家只推出低频段（sub-6ghz）5g射频前端及分立的天线方案，毫米波射频前端及天线模块由于有超高的集成度需求，不但要集成天线和射频前端模块，还需要集成毫米波收发器及电源控制芯片，设计异常复杂，因而还处于空白状态。
张书迁表示，毫米波对于集成度的要求更高，毫米波射频前端需要系统级的设计技术，需要复合型的设计团队才能完成。毫米波相关材料要选用低损耗的介质材料，例如ltcc、新型复合毫米波材料等，以及由此带来的成本控制尤为关键。
避免浮躁潜心研发 做大做强国内射频产业
目前中国射频前端芯片领域聚集了不少玩家。如在pa等有源器件部分：包括昂瑞微、唯捷创芯、卓胜微、慧智微、飞骧、锐石创新等共20余家。在滤波器等无源器件等领域，有无锡好达、徳清华莹、苏州汉天下、信维、麦捷、开元等10余家厂商。
整体而言，国内射频前端厂家在2g/3g市场占有率很高，基本上达到95%占有率。这块领域属于国外厂商基本放弃的市场，利润率低，国内厂商竞争非常激烈。
4g射频前端方面，国内厂家30%占有率（出货量），产品以中低端为主，销售额占比仅有10%。国外厂商主要销售中高端产品如集成滤波器，双工器的pamid和divfem等高集成度产品。
在张书迁看来，中国射频前端的现状有如下几个方面：
一是中低端领域同质化竞争严重，急需突破pamid和divfem的技术；二是国产芯片毛利率低，4g毛利率最低；三是国内滤波器尤其是高品质滤波器是短板；四是国外以idm为主，而国内以fabless为主，缺乏工艺和设计的联动，以及成本优势；五是中国5g射频前端刚刚起步，落后国外厂商；六是et（包络跟踪）还很欠缺；七是毫米波仅限于高校和研究所的前期预研；八是新型iii-v族工艺落后。
对此，张书迁提出五点建议：
一是国内大型手机厂商应该加强培养国内厂家，尤其是在5g方面；二是企业要避免浮躁心态，潜心研发，不断突破滤波器、包络跟踪、毫米波等关键技术；三是确保创新企业有足够的利润来支持新产品、新技术研发；四是加大集成电路专业人才培养力度，与高校和研究所合作；五是抓住5g这一波市场行情，加速迭代发展。
成立于2012年的昂瑞微，是国内领先的射频前端芯片和射频soc芯片的设计厂商，目前累计芯片销售量超过40亿颗。据张书迁介绍，目前昂瑞微员工已超过200人，其中研发人员近150人，80%以上具有硕士及以上学历，综合研发实力在国内居于前列。凭借在射频领域的深厚技术积累和显著优势，以及未来市场的广阔前景，昂瑞微目前已获得多家产业投资基金的战略入资。
据集微网了解，虽然今年部分时间受到疫情影响，但昂瑞微今年的营收仍有较为乐观的预期，加之每年年底的旺季推动，今年预期仍将保持两位数的增长，而明年随着头部企业的需求拉动，出货以及营收将实现进一步的增长。
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射频前端国产厂商崭露头角中高端仍存差距
经过30多年的发展，我国移动通信产业经历了2g跟跑、3g突破、4g并跑后，终于在5g时代实现领跑，这是一段艰难的追赶和反超之路。
5g因其高速率、低延时和广连接的特点，以及其在万物互联时代诸多应用场景发挥的作用，被视为下一轮科技革命的制高点。
目前，5g在全球商用进程已经全面开启。截至2020年7月底，全球有392家运营商正在以测试、试验、试点、计划和实际部署的形式投资，有38个国家/地区的92个运营商已经推出商用5g服务。
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射频前端作为所有通信设备核心，包括射频功放、滤波器（双工器）、射频开关、射频低噪放、天线调谐、包络跟踪等，决定了通信质量、信号功率、信号带宽、网络连接速度等。
张书迁表示，在联网设备大规模增长趋势下，射频前端是成长最快、最确定的方向。根据yole给出的预测，sub-6g频段的5g手机和支持mmwave的5g手机出货量，到2025年的复合年均增长率均超过60%。
射频前端属于巨头独占的市场，美日寡头占据全球90%以上的市场，并占据了绝大部分高利润市场。
目前全球前四大射频前端厂商都是美系厂商：skyworks、qorvo、qualcomm、broadcomm。四大厂商均有功放和滤波器产品：其中滤波器均为idm模式，skyworks、qorvo的功放是idm模式，且四大厂商均有高集成度射频前端模组设计能力。
张书迁指出，从全球射频前端生态链企业看，我国企业在基带芯片方面与国际水平相近，在手机终端略有优势，在封装测试占有一席之地。在射频器件和模块方面，中国厂商虽然已崭露头角，但在中高端产品上还是存在差距。国内大部分公司的产品集中于中低端的分立器件，而5g射频前端中的高性能滤波器、高集成度射频前端模组等产品，还需要国外厂商提供。
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据张书迁介绍，随着5g时代的到来，智能手机的功能更加丰富，也给射频前端技术带来了更多挑战。全面屏、指纹识别、模块化摄像头的增加，以及5g因功耗较大而需要配备大电池，这样留给射频前端的面积更小，加之5g手机需要的射频前端器件越来越多，因此高集成度是5g射频前端的必然选择。
具体而言，sub-6ghz射频前端关键技术包含如下几个方面：
高集成度：5g手机需要往下兼容2g/3g/4g，射频前端占用面积较大，为了节省空间，中低频段5g射频前端主要以pamid/l-pamid（pa+滤波器+switch+lna）形式存在。
hpue功放的功率合成技术，可以提高线性功率：中低频段5g射频前端的工作频率都在2.5ghz以上，空间信号衰减较大，需要输出的线性功率相对较大。
超宽带宽线性化技术：5g的工作频段带宽一般都在100mhz以上，对pa的宽带线性化要求较高，跟4g射频前端设计方法有一定差别。
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而在毫米波射频前端方面，张书迁表示，由于毫米波频段信号空间衰减严重，为了提高信号强度需要大规模天线阵列达到波束赋形的目的，多天线之间的相互影响会变得越来越重要 。由于采用多天线阵列，天线的小型化要求也非常高，高集成度带来非常高的设计复杂度。手机板布线在毫米波频段会带来很大衰减，而且由于波长较短，布线带来的寄生效应会变得很严重。为了解决这个问题，毫米波天线需要以模组形式存在。模组中包括毫米波天线阵列、射频前端芯片、毫米波上下变频芯片、波束赋形控制芯片等。
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在张书迁看来，中国射频前端的现状有如下几个方面：
一是中低端领域同质化竞争严重，急需突破pamid和divfem的技术；二是国产芯片毛利率低，4g毛利率最低；三是国内滤波器尤其是高品质滤波器是短板；四是国外以idm为主，而国内以fabless为主，缺乏工艺和设计的联动，以及成本优势；五是中国5g射频前端刚刚起步，落后国外厂商；六是et（包络跟踪）还很欠缺；七是毫米波仅限于高校和研究所的前期预研；八是新型iii-v族工艺落后。
对此，张书迁提出五点建议：
一是国内大型手机厂商应该加强培养国内厂家，尤其是在5g方面；二是企业要避免浮躁心态，潜心研发，不断突破滤波器、包络跟踪、毫米波等关键技术；三是确保创新企业有足够的利润来支持新产品、新技术研发；四是加大集成电路专业人才培养力度，与高校和研究所合作；五是抓住5g这一波市场行情，加速迭代发展。
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据集微网了解，虽然今年部分时间受到疫情影响，但昂瑞微今年的营收仍有较为乐观的预期，加之每年年底的旺季推动，今年预期仍将保持两位数的增长，而明年随着头部企业的需求拉动，出货以及营收将实现进一步的增长。
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