國(guó)產(chǎn)射頻的“冰火兩重天” 射頻芯片是泡沫還是未來(lái)？

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眾所周知，這幾年間5G通信已成為人們非常關(guān)注的話題：

隨著5G時(shí)代的到來(lái)和“芯片國(guó)產(chǎn)化”的熱潮，射頻芯片這個(gè)刀光劍影終于開(kāi)始閃爍。

不僅如此，無(wú)線通信系統(tǒng)中及射頻前端的需求量及價(jià)值均快速上升，射頻前端是將數(shù)字信號(hào)向無(wú)線射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)部件，也是無(wú)線通信系統(tǒng)的核心組件。

俗話說(shuō)：“學(xué)之之博，未若知之之要；知之之要，未若行之之實(shí)”。在了解“射頻芯片”這個(gè)破土的新芽之前，首先我們要知道：

圖片為：射頻電路方框圖

射頻就是射頻電流，簡(jiǎn)稱RF，它是一種高頻交流變化電磁波的簡(jiǎn)稱。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流，大于10000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流；射頻(300K-300G)是高頻(大于10K)的較高頻段，微波頻段(300M-300G)又是射頻的較高頻段。

射頻芯片是能夠?qū)⑸漕l信號(hào)和數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化的芯片，具體而言，包括RF收發(fā)機(jī)、功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）、濾波器、射頻開(kāi)關(guān)（Switch）、天線調(diào)諧開(kāi)關(guān) （Tuner）等。

但對(duì)于：具有接收分集的移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，其射頻接收通道的數(shù)量是射頻發(fā)射通道數(shù)量的兩倍；這意味著終端支持的LTE頻段數(shù)量越多，則其射頻芯片接收通道數(shù)量將會(huì)顯著增加。

其中，為減小芯片面積、降低芯片成本，可以在射頻芯片的一個(gè)接收通道支持相鄰的多個(gè)頻段和多種模式。

其次，當(dāng)終端需要支持這一個(gè)接收通道包含的多個(gè)頻段時(shí)，需要在射頻前端增加開(kāi)關(guān)器件來(lái)適配多個(gè)頻段對(duì)應(yīng)的接收SAW濾波器或雙工器；這將導(dǎo)致射頻前端的體積和成本提升，同時(shí)開(kāi)關(guān)的引入還會(huì)降低接收通道的射頻性能。

因此，如何平衡射頻芯片和射頻前端在體積、成本上的矛盾，將關(guān)系到整個(gè)終端的體積和成本。

國(guó)產(chǎn)射頻的“冰火兩重天”，其射頻前端芯片又是怎么如何實(shí)現(xiàn)的？

射頻前端器件均由半導(dǎo)體工藝制備組成，用于手機(jī)端的功率放大器和低噪聲放大器，主要基于GaN、GaAs、SOI、SiGe、Si（用于基站端的大功率功率放大器主要采用 GaAs和GaN）。

尤其，濾波器主要品類有SAW和BAW兩種，均采用壓電材料做基底；RF開(kāi)關(guān)主要基于CMOS、Si、GaAs和GaN材料。

除此之外，濾波器是射頻前端的核心組件，是制造 5G 射頻芯片的關(guān)鍵，目前射頻濾波器最主流的實(shí)現(xiàn)方式是 SAW 和 BAW。

但，SAW 是聲表面濾波器，是一種利用壓電效應(yīng)和聲表面波傳播的物理特性而制成的濾波專用器件，具有頻率選擇性優(yōu)良（可選頻率范圍 10MHz~3GHz）、輸入輸出阻抗誤差小、傳輸損耗小、抗電磁干擾性能好等特點(diǎn)。

圖片為：射頻前端結(jié)構(gòu)圖

緊接著，被稱為是射頻器件皇冠上的明珠射頻功率放大器（PA），其重要性不言而喻。

當(dāng)然，PA 作為射頻前端發(fā)射通路的主要器件，是將調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的小功率的射頻信號(hào)放大，以獲得足夠大的射頻輸出功率；當(dāng) PA 應(yīng)用于手機(jī)時(shí)，它直接決定了手機(jī)無(wú)線通信的距離、信號(hào)質(zhì)量，甚至待機(jī)時(shí)間，是整個(gè)射頻系統(tǒng)中除基帶外最重要的部分。

最后，RF開(kāi)關(guān)（射頻開(kāi)）在前端模塊中，雖然沒(méi)有濾波器和 PA 那么重要，但對(duì)于射頻芯片來(lái)說(shuō)也是不可或缺的組成部分。

RF開(kāi)關(guān)的作用是將多路射頻信號(hào)中的任一路或幾路通過(guò)控制邏輯連通，以實(shí)現(xiàn)不同信號(hào)路徑的切換，包括接收與發(fā)射的切換、不同頻段間的切換等。

近年來(lái)我國(guó)一直在大力支持 5G 毫米波相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展：

工信部印發(fā)的《5G 應(yīng)用「揚(yáng)帆」行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023 年）》，明確提出未來(lái)三年我國(guó) 5G 發(fā)展的目標(biāo)，今年更是該計(jì)劃的收官之年。

首先，在商用需求的驅(qū)動(dòng)下，我國(guó) 5G 芯片市場(chǎng)需求持續(xù)旺盛；第一代 5G 商用芯片就采用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的 7nm 工藝，與此同時(shí)，5G 手機(jī)規(guī)模商用芯片的工藝已從 7nm 快速提升至 4nm。

從 2022 年開(kāi)始，各大品牌旗艦機(jī)型開(kāi)始搭載 4nm 芯片，2022 年 1-5 月國(guó)內(nèi)采用 4nm 芯片的手機(jī)市場(chǎng)份額約為 8%；采用 7nm 及更先進(jìn)工藝芯片的 5G 手機(jī)市場(chǎng)占比已高達(dá) 97%，然而，芯片的工藝升級(jí)還未止步。

正如之前提到的一樣：

我國(guó)對(duì) 5G 芯片需求量增加是因?yàn)?5G 手機(jī)支持更多頻段，有更多的射頻通道和天線，使得射頻芯片數(shù)量翻倍甚至四倍于 4G 時(shí)代；

同時(shí)，由于 5G 時(shí)代更高的峰值速率和更低的處理時(shí)延，催生出更多元的技術(shù)融合與應(yīng)用服務(wù)，所以 5G 時(shí)代需要的不僅僅是射頻芯片，對(duì)存儲(chǔ)類芯片和處理器芯片的需求也大量增加了。

綜上所述，射頻芯片對(duì) 5G 通信起著至關(guān)重要的作用，雖然現(xiàn)階段國(guó)產(chǎn)射頻芯片市場(chǎng)看似輝煌，擁有大量創(chuàng)新科技產(chǎn)品；但卻依然缺乏高端射頻前端芯片、基帶芯片、射頻收發(fā)芯片、高端天線，與其它芯片不同，迭代較為緩慢的射頻芯片投資邏輯和思維均不同，回報(bào)周期更長(zhǎng)。

審核編輯：劉清