① 5G晶元的成本為何如此之高
以華為的巴龍5000為例,華為從10年前就開始了研發,總投入將近20億美金,一百多億人民幣,採用了最新的7nm工藝,晶元的研發就是燒錢,晶元研製好了就要去進行晶圓流片,晶圓流片,一次流片的費用就上億元,不成功這錢就打了水漂,還要重新來,所以研製這款晶元花費的時間、人力、物力巨大,所以雖然晶元成本很低,但是晶元的價格也是很高的。
② 華為5G手機美國配件僅佔1.5%,我們離純國產還有多遠
2019年5月份,美國制裁華為開始實行,到現在已經一年有餘了,如今這個話題已經不再新鮮。但最近,美國又准備加大力度,意欲切斷華為晶圓代工來源,說的就是台積電。加上台積電赴美建廠消息確定,使得華為前進的步伐變得更加困難。
一、華為使用美國產配件僅剩康寧玻璃。
據了解,華為5G手機的國產配件金額佔比從25%提升至42%,而美國配件的依賴已從11%降至1.5%,僅剩下玻璃外殼(康寧玻璃)。這是華為這一年來的成就,脫離美國依舊可以發展的很好。
二、國產化真的來了嗎?
拿華為Mate 30來說,雖然從美國進口的配件只有康寧玻璃,但是海外進口的配件整體來說也有不少。攝像頭選擇的是日本索尼公司的配件,射頻前端模塊選擇的是日本的村田製作所的配件,NAND快閃記憶體選擇的是日本的KIOXIA的配件,雙工器選擇的是日本的TDK和太陽誘電的配件,有機EL顯示器選擇的是韓國三星的配件,DRAM選擇是韓國SK海力士的配件,觸摸屏也是來自韓國進口。 整體來看,我們依賴進口的產品還是有不少,是我們造不出來嗎?我覺得不是的,只是差距太大。
三、華為有哪些核心技術?
華為三大核心 科技 是自研晶元、自研基帶、自研通訊。而手機硬體層面來說有五大模塊計算、通訊、存儲、屏幕、電池。華為目前掌握的只有計算和通訊,當然,一個企業掌握整個手機生產鏈有太大的難度,但是在屏幕方面我國的京東方也是可以的。
四、國產化之路有哪些不足?
康寧大猩猩玻璃壟斷全球高端手機市場,但是有消息傳出稱華為正在自主研發名為「Air Glass」,並獲取了相關專利,看來徹底擺脫美國配件的決心是大的。此外,光刻機技術決定了晶元的生產,中芯國際年底才可以量產7nm晶元,而華為計劃上線5nm晶元的手機,目前已經向台積電下了大量的訂單。光刻機技術的差距目前是最大的,也是「最致命」的。
篇尾小結:國產化之路是必須要走的,不然永遠的被人家牢牢的壓制。我們不能把壓力都放在華為身上,華為只是直接「受害者」,國產化需要國內多家企業共同努力,才能打造出真正意義的手機生態鏈。
提到處理器,自然就想到了高通。每年高通發布新處理器的時候,國內的手機廠商是爭著說自己會首發。而且我們也知道,處理器是手機的核心部位,一旦遭到斷供,那會有多少損失呢?
在國內手機廠商中,只有華為是堅持用自己的自研晶元,更讓我們感到興奮的是,這一條路沒有白走,是看到了希望的曙光。不少用戶認為華為是捆綁什麼情懷,這里就想說一下,一旦高通斷供了,你們怎麼辦呢?
加上在近兩年,米國對華為的制裁是越來越嚴。一方面是讓我們看到了華為的超前的戰略,即所謂的備胎計劃。另外一方面,是拉開了去米國化零部件的序幕。根據日本媒體和專業機構拆解測算,華為5G手機的國產配件金額佔比從25%提升至42%。
而美國配件的依賴已從11%降至1.5%,僅剩下玻璃外殼等。看到這個1.5%,很多人也是高興,可熟不知玻璃外殼還是一個繞不過去的坎。其實這在業界已經不是什麼秘密,來自美國康寧大猩猩的玻璃製品。
幾乎壟斷了全球的高端智能手機和電腦屏幕的市場,而玻璃外殼對智能手機的體驗卻極為關鍵,且極為昂貴。這點目前來說國內還是沒有超過它的企業,而除了玻璃以外,像光刻機、晶元設計軟體等領域仍舊存在差距。
那麼我們離純國產還有多遠?首先這個問題應該是無解的,因為不可能什麼都是自己做,這就已經在打破貿易的銜接了。只能是有替代品,在需要的時候自己能生產,不受制於人。
其次,我們真的需要純國產嗎?現在這個世界是相互合作的,對於資源的整合利用非常明確。記得有這么一個事情,有網友說國內都造不出圓珠筆的筆芯。想想都覺得非常的荒謬。
造肯定是可以的,只是在工藝與技術上,與其他國家比不了。在一個造出來沒有市場,沒有購買,這東西賣給誰。第三,激發我們的創新,為什麼會有創新,都是在走投無路的時候想出來的。
不創新只能等死,希望國內有更多的企業像華為一樣,居安思危,掌握自己的核心 科技 。
自2019年5月美國商務部將華為列入「實體清單」以來,華為想盡了辦法,盡可能地減少對美國零配件的依賴!
然而,事實呢?
任正非在訪談時表示,2019年華為從美國采購的零配件達到了187億美元,高於2018年的110億美元!
2019年華為營收8588億元,187億美元零配件的采購佔比可不低啊!
任正非還表示,華為不會取代手機中來自美國的零配件!
所以,咱們只能說,華為已經逐步具備了不需要美國零配件也能造手機的實力;但實際上,還是採用了大量的美國零配件的!
……
前不久,有媒體報道的,個別款型的華為手機裡面的零配件佔比只有1.5%左右,並非完全屬實!
盡管美國商務部一直在打壓華為,但是華為還是可以從美國供應商采購零配件的(美國商務部再次將對華為的「實體清單」進行了第六次延期許可,延期至8月13日),並沒有到完全撕破臉的程度!
美國供應商也是想盡了辦法給華為供貨,如果華為大幅度切斷來自美國供應商的零配件,華為的產品質量也必將有所降低,華為利用二三十年時間建立起來的全球零配件供應鏈,也會遭受重創!
……
近年來,華為一直在加強與國內供應鏈合作夥伴的合作關系,采購京東方屏幕,委託中芯國際代工晶元…
只有咱們國內的供應鏈企業,才不容易被美國商務部左右!
華為想要在國際化征途上,走得更穩更遠,除了要擁抱全球供應商,還必須要重點發展國內供應商網路!
……
以上僅為浩子哥個人淺見,歡迎批評指正;
最近華為又成為了各大平台的熱搜新聞,由於受到了美國的打壓,極有可能導致徹底失去從美國合作夥伴采購產品的機會,同時華為海思晶元也有可能因為代工方面的原因而叫停,所以華為被美國打壓,近段時間來也確實牽動著很多網友的心。
有網友擔心,隨著美國的制裁升級,接下來華為手機會不會沒法做了,對於這一問題其實是不必擔心的,即使海思晶元無法再生產,華為可以選擇妥協的方案采購聯發科晶元,這樣生存是完全沒問題的。
日經中文網提到具體數據為,在美國制裁前上市的4G手機國產零部件大概為25%左右,而制裁後Mate 30 5G達到了41.8%,另外4G手機美國零部件佔比達到11.2%, 但如今5G手機只剩下下玻璃殼等極少部分,占總體的1.5%,幾近於消失。
同時文中還提到,華為在過去一年裡推進零部件研發,已經具備了內部采購能力。不過對於這份報道我卻存在一些疑問,因為 在5月18日的華為分析師大會上,官方表示華為去年依然從美國采購了187億美元的產品。
187億美元是個什麼概念呢,相當於1300多億人民幣,而整個2019年華為總營收為8500億元, 在美國的采購費用花費了總營收的超過15%,而華為手機的美國零部件比例已經下滑到了1.5%, 確實有些讓人不解,這上千億的采購費究竟用在了哪裡?
其實作為普通消費者,華為官方和很多媒體在眾多數據的披露上,可能會存在很大差異的,而且作為普通消費者,我們也無法查找到最准確的數據,因為 華為並不是一家上市公司,雖然相關的財務報告都是按照IBM公司核算的,但依然可以不像上市公司那麼嚴苛。
前些時候美股上市公司,所謂的「國民之光」瑞幸咖啡財務造假,一時間震驚了全球資本市場,股價瞬間一瀉千里,不得不緊急停盤,而今天瑞幸咖啡已經收到了摘牌通知,可見資本市場對上市公司財務造假幾乎是零容忍的。
這個說法不科學,不知道1.5%這個數據是怎麼得出來的,是按照零件數目算的還是按照零件價值算的?
用海思CPU舉例,怎麼算純國產?CPU是自己設計的,但是不是自己生產的,台積電給做的,台積電又受制於美國,你說這個CPU算不算國產?算成國產有什麼用?美國照樣可以制裁。好,就算上海的中芯國際可以給華為代工了,可它的光刻機都要從荷蘭進口,這樣生產出來的晶元算不算國產?人家還是可以卡脖子。
完全實現國產沒有用,關鍵我們自己要有別人沒有的技術,你能卡我的脖子,我馬上可以卡你的脖子,這樣斗爭才不落敗。
說句實話,純國產目前來看是不可能的。不管是從軟體還是硬體來看短期內都是不可能實現的。晶元的製造,晶元的設計這些都離不開美國的技術
回望2019年5月,美國封鎖華為事件爆發。
時隔一年,當一切似乎歸於平靜,有消息稱美國加碼對華為出口管制,並意欲切斷華為晶圓代工來源。
但根據日本媒體和專業機構拆解測算, 華為5G手機的國產配件金額佔比從25%提升至42%,而美國配件的依賴已從11%降至1.5%,僅剩下玻璃外殼等 。
然而就是這1.5%卻引起了筆者的好奇,為什麼最難的半導體晶元都能擺脫美國企業的制衡,而這薄薄一層的玻璃外殼卻做不到呢?我們離「純國產」還有多遠呢?
已轉正的華為備胎
事實上正是因為美國的多行不義,反而給具備強大內生力的中國 科技 產業帶來了前所未有的發展機遇,驗證了「趨勢不可逆」這條真理。
自華為被封鎖事件爆發的這一年以來,中國半導體產業無論是在資本層面還是在 科技 研發層面都取得了驕人的成績。
日本專業調查公司Fomalhaut Techno Solutions通過對華為Mate 30 5G版的拆解報告顯示, 其中通訊模塊也從原來美國思佳訊替換成了海思半導體自研產品,僅此一項便大幅降低美國配件的成本佔比。
在5G時代,通訊晶元的研發難度極高,顯然華為已經攻克難關。
自研晶元,自研基帶,自研通訊,華為掌握三大核心 科技 。
也許正是因為華為的逆勢成長,成為美國加碼制裁的誘因,但今日的中國 科技 產業環境早已不是當初。
正崛起的國產替代
可能有些人依然會吹毛求疵的挑剔道:華為手機裡面仍舊有大量來自日韓的關鍵配件,仍舊受制於人。
但其實華為高端5G手機已經實現近半的國產率,這已經是非常了不起的成績,我們不能強求一個企業來搞定一切,這其實是一個關乎供應鏈和 科技 生態的問題。
手機無外乎計算、通訊、存儲、屏幕、電池這五大模塊。
其中華為已經解決了計算和通訊的部分,其他領域的中國 科技 企業也在這一年當中取得了驕人的成績。
比如來自京東方的屏幕早已經在華為最前沿的折疊屏手機Mate X系列中採用,實現全球范圍內的領先。
中芯國際已經完成華為麒麟SoC處理器的代工,麒麟710A便是由中芯國際14nm生產,被業界譽為華為首顆純國產SoC。
此外,長江存儲目前已經全部攻克128層QLC快閃記憶體技術,這對於國產快閃記憶體產業發展意義非凡。
一條強大且完善的全產業鏈科及技生態正在加速成形。
純國產,這個以前看似天方夜譚的想法,如今正在一步步照進現,但是我們真的需要純國產嗎?
繞不開的不只玻璃
回到開篇的問題,華為能做到如此之高的配件國產率,為何最難取代的卻是一塊玻璃?
其實這在業界已經不是什麼秘密,來自美國康寧大猩猩的玻璃製品,幾乎壟斷了全球的高端智能手機和電腦屏幕的市場,而玻璃外殼對智能手機的體驗卻極為關鍵,且極為昂貴。
玻璃外殼的好壞不僅決定了整機的視覺效果、觸控靈敏性、握持的手感、信號的穩定、耐刮擦的能力、無線充電效率,甚至決定了手機能否通過跌落測試。
作為對比,第六代大猩猩玻璃平均能經受15次從1米的高度的跌落,而普通玻璃一次都扛不住。
事實上在華為發布Mate 30系列的前夕,已經傳出消息稱華為正在自主研發名為「Air Glass」,並獲取了相關專利。
但有數據顯示,目前Mate 30 Pro仍舊採用的是第六代康寧大猩猩。其實這不難理解,從研發到量產往往需要一定的時間周期以及產業配套。
其實繞不開的不只玻璃,眾所周知在光刻機、晶元設計軟體等領域仍舊存在差距。
承認差距,確認進步,是持續發展的不二法門。我們離 「純國產」還有多遠?
這個問題或許沒有準確的答案。但今天相比一年前那個最黑暗的時刻,我們已經能夠看到更多的希望。
華為輪值董事長郭平最新公開表態: 華為的業務不可避免要受到巨大影響,但有信心能夠找到解決方案。
同樣的話,其實我們在一年前就看到過。而這一年過去了,華為不僅活著,而且活得更加精彩。
華為2019年全年營收高達8588億,實現同比增加19.1%的逆勢增長,並且大幅增加庫存和研發費用以作未雨綢繆,顯然華為已經有備而來。
正如華為官方微博所言:「除了勝利,我們已經無路可走」。
在全球經濟協作一體化的今天, 科技 不應該有國界之別。
越來越多的國產替代和自主可控並非意味著我門要走純國產這條路線,只是迫於無奈我們必須要經歷這個發展的陣痛期。
其實我們需要的不是純國產,而是純國產的實力,只有這樣才能擺脫受制於人。
「 盡管受到打壓,華為也不會走向封閉,走向孤立。」
「華為多元化和全球化的戰略不會動搖。 」
華為輪值董事長郭平如此說道。
離純國產很遠,哪怕三星作為目前全球唯一一個可以實現手機所有零件的研發,但都無法離開國際合作。因為三星UI是基於安卓的,而我們都知道安卓系統是美國谷歌的。所以世界上沒有任何一個品牌可以實現完全自主研發。
只不過華為作為國內最強的品牌之一,擁有目前國內最強的研發實力,每年投入研發的資金以百億,千億計算。是其他國內品牌都無法比擬的。近幾年,華為手機越來越使用國產屏幕了,即便是兩款高端系列p和mate都使用不少的國產屏幕,這也有利於國產屏幕的發展。華為的晶元也是非常強的,但是是由台積電代工的,並非華為自己生產的。
所以哪怕強如三星,華為依然有很長的路需要走,也需要大家更多的支持國產品牌,也避免以後被外國卡脖子,謝謝。
我熱愛學習,熱愛回答問題。針對筆友提出的這個問題,我查閱個各類資料,以及跟同學、朋友進行探討,得出以下結論,希望能幫助到大家:
離純國產很遠,哪怕三星作為目前全球唯一一個可以實現手機所有零件的研發,但都無法離開國際合作。因為三星UI是基於安卓的,而我們都知道安卓系統是美國谷歌的。所以世界上沒有任何一個品牌可以實現完全自主研發。
只不過華為作為國內最強的品牌之一,擁有目前國內最強的研發實力,每年投入研發的資金以百億,千億計算。是其他國內品牌都無法比擬的。近幾年,華為手機越來越使用國產屏幕了,即便是兩款高端系列p和mate都使用不少的國產屏幕,這也有利於國產屏幕的發展。華為的晶元也是非常強的,但是是由台積電代工的,並非華為自己生產的。
所以哪怕強如三星,華為依然有很長的路需要走,也需要大家更多的支持國產品牌,也避免以後被外國卡脖子,謝謝。
難,即便全用國產配件也不能是純國產,你還得付專利費呢!
③ 「國金研究」電子2021年度策略(上)
國金證券研究所
創新技術與企業服務研究中心
樊志遠團隊
投資建議
預測2021年疫情影響因素減弱,疊加5G手機滲透率加快,全球智能手機有望增長10.4%至13.58億台,其中5G手機5.44億台,滲透率40%,5G射頻前端迎來快速增長期。被動元件有望在手機、智能 汽車 及IOT拉動下迎來量價齊升。攝像頭光學創新將持續升級,三攝、四攝快速滲透,後置激光雷達攝像頭有望迎來新應用,多品牌機型搭載潛望式攝像頭。除智能手機外,以TWS耳機、智能手錶、AR/VR為代表的智能可穿戴設備持續技術創新,有望繼續保持高速增長。電動 汽車 快速發展,功率IGBT迎來發展良機。5G+AI,迎來智能安防大時代。
2021年投資方向
5G智能手機產業鏈: 2021年全球有望迎來5G換機大年,5G射頻前端迎來快速增長期,預測2025年全球射頻前端市場達到254億美元,2020-2025復合年均增長率11%,其中5G開關、Tuner、LNA及射頻模組大幅增長。被動元件經歷了2018年漲價周期、2019年去庫存周期,2020年疫情影響,2021年有望迎來量價齊升。蘋果iPhone有望迎來全球超10億存量用戶的換機熱潮,預測2021年銷量將達2.35億台。
智能可穿戴產業鏈: 遠程辦公、在線教育、家庭 娛樂 等激發了智能可穿戴設備和智能耳戴式的需求,預計2020年出貨量將以32%的速度大幅增長,2021年智能手機配件即可穿戴設備和TWS耳機的出貨量將分別超過2億台和3.5億台。蘋果Airpods Pro帶動了TWS耳機向降噪方向發展,產業鏈價值量積極提升。蘋果推出AirPods MAX,有望激發頭戴式耳機的需求, 預計2020-2022年蘋果AirPods出貨量將達到0.9、1.15、1.4億套。預測2020年AR/VR市場全球出貨量將超過400萬台,規模將達到120.7億美元,同比增長43.8%,全球市場規模在2020-2024的5年預測期內將達到54.0%的復合年增長率。
功率半導體-需求增長+漲價+國產替代: 受疫情影響,2020年上半年功率半導體需求不佳,但是三季度之後,受到5G電源、智能手機、快充、工業、電動 汽車 及IOT設備等拉動,需求上升明顯,部分產品出現了缺貨漲價的情況。我們研判功率半導體 需求向好,預計2021年全球功率半導體市場規模為396億美元,同比增長8.1%。新能源 汽車 快速發展,IGBT行業迎來發展良機,2020年,48V輕混 汽車 需要增加90美元功率半導體,電動 汽車 或者混動需要增加330美元功率半導體,預計 汽車 電動化用IGBT模塊2018年至2023年復合年增長率為23.5%。
攝像頭光學持續創新: 蘋果推出了後置激光雷達攝像頭,未來有望搭載潛望式攝像頭,三星、小米、OV也在積極推進潛望式,像素不斷提升,7P鏡頭放量。三攝、四攝滲透率加快,雖有疫情影響,2020年1-10月中國新增激活智能手機中三攝、四攝的滲透率分別為38.9%(2019年為25.5%)、36.9%(2019年為9.8%),提升明顯。預計2020~2022年智能手機攝像頭數量為48、56、63億顆,需求量同比增速分別為8%、16%、13%。
推薦組合:立訊精密、歌爾股份、欣旺達、卓勝微、斯達半導
風險提示
手機及可穿戴等電子產品銷量低於預期,5G手機滲透不達預期,新冠疫情影響。
一、智能手機:2021年銷量增長,5G快速滲透
1.1 預測2021年智能手機增長10.4%,iPhone有望增長17.5%
預測2020年全球智能手機下滑10.2%。2020年,新冠疫情在全球蔓延,抑制了智能手機需求,上半年出貨量大幅下滑,一季度出貨量2.95億台,同比下滑13.49%,二季度出貨量2.84億台,同比下滑14.2%,三季度出貨量3.66億台,下滑5.7%,下滑幅度有所收窄,預測2020年全球智能手機12.3億台,同比下滑10.2%。
預測2021年智能手機增長10.4%。2021年全球疫情趨緩後,全球智能手機有望在5G換機拉動下需求恢復,預測2021年出貨量13.58億台,同比增長10.4%。
預測2021年iPhone銷量增長17.5%。 2020年,蘋果通過降價促銷,推出iPhone SE2機型及iPhone12全系列支持5G等措施,雖然有疫情的影響,但是iPhone仍取得了不錯的銷量,預測今年iPhone銷量2.0億台,我們認為,蘋果iPhone全球有超過10億的存量用戶,2021年有望迎來換機大年,銷量有望達到2.35億台,同比增長17.5%。
1.2 全球5G手機2021年有望達到5.44億台,滲透率40%
預測2020、2021年全球5G智能手機將分別達到2.78、5.44億台。 2020年,全球新冠疫情的蔓延,影響了智能手機的銷量,也影響了5G的進程,但是5G智能手機仍然呈現了快速滲透的勢頭,Canalys預測2020年全球5G智能手機將達到2.78億台,其中大中華區佔比62%,達到1.72億台,中國5G手機發展速度明顯高於全球,北美和歐洲中東非洲兩大地區緊隨其後。預測2021年全球5G智能手機將達到5.44億台,滲透率達到40%。
2020年大中華區5G手機出貨量全球佔比62%。 5G智能手機快速滲透,Canalys預測2020年全球5G智能手機將達到2.78億台,其中大中華區佔比62%,達到1.72億台,中國5G手機發展速度明顯高於全球,北美和歐洲中東非洲兩大地區緊隨其後,分別佔比15%及11%。
400美元以下機型佔大中華區出貨量的近60%。 中國市場龐大的需求和快速製造的反應能力,迅速將5G智能手機的成本下降,其他國家或地區可以享受到更實惠的5G智能手機。預計到2021年,中國市場的5G智能手機出貨量中近60%的價格不到400美元,未來12個月中國的5G手機出貨占整體市場出貨的滲透率將達到83%。
中國5G手機滲透率快速提升。 根據國金證券研究創新中心監測數據,2020年,中國智能手機激活量5G滲透率逐步提升,2020年11月,單月激活量5G手機滲透率高達67%。
1.3 ASP提升帶動毛利率回升,公司業績快速增長
1.3.1 5G射頻前端晶元量價大幅提升。
射頻前端晶元是智能手機的核心,承載最主要的通信功能,隨著通信技術的不斷發展,手機射頻功能不斷增加,射頻前端晶元呈現了量價齊升的良好發展態勢。根據 Yole統計,2G 制式智能手機中射頻前端晶元的價值為 0.9 美元,而其在 3G 制式智能手機中的價值大幅上升到 3.4 美元;4G 技術普及後,射頻前端晶元在支持區域性 4G 制式的智能手機中的價值已經達到 6.15 美元,在高端 4G 智能手機中價值達到 15.30 美元,是 2G 制式智能手機中射頻前端晶元價值的 17 倍;目前 5G手機射頻前端晶元的價值量是 4G 制式下的2~3倍。同時,隨著 5G 支持頻段數量的增加,所需的射頻前端晶元數量將大幅增長。因此,為了滿足 5G 應用下的需求,單部智能手機的射頻前端晶元的數量與價值將繼續上升。
1.3.2 5G時代射頻前端迎來快速增長。
5G滲透率提升增加射頻封測和SiP需求。5G手機相比4G手機支持頻段數量增加,同時考慮到5G手機將繼續兼容4G、3G 、2G標准,因此5G手機的射頻前端相比4G復雜程度將大大提高。yole預測,全球射頻前端市場將由2019年的152億美元增長到2025年的253.98億美元,2020-2025復合年均增長率11%。
分立射頻開關2020-2025復合年均增長率11%。 5G手機需要新增大量的射頻開關,從4G手機的10個增加到5G的20-30個,2019年射頻開關市場規模約4.46億美元,預計至2025年,市場規模將增長至8.28億美元。
天線Tuners 2020-2025年復合年均增長率10%。天線設計挑戰增多,天線調諧用量增加。 ①4G時代由於全面屏的推廣,攝像頭增多等,使得天線凈空變小,天線設計難度增長效率變低,需要越來越多的調諧開關提升天線性能。②5G給天線設計帶來更多的挑戰,從4G開始到現在的5G,MIMO逐漸增加,頻段也越來越多,這就帶來天線的增加,在Sub-6Ghz的時候,需要8到10個天線,但到了毫米波時代,手機天線會增加到10到12根甚至更多,在天線數量增加的同時,留給天線的空間卻越來越小,需要類似孔徑調諧(Aperture Tuning)、阻抗調諧(Impedance Matching)和更小的天線解決方案和低損耗的調諧來解決。2019年天線Tuners 市場規模約5.69億美元,預計至2025年,市場規模將增長至10.11億美元。
分立低雜訊放大器2020-2025復合年均增長率11%。 LNA主要是用於接收信號時進行小信號放大,以便降低到收發器的線路上的SNR。3G/4G時,有部分LNA是集成在射頻收發裡面的,沒有單獨的LNA,因此LNA市場空間較小,由於5G Sub-6 GHz更嚴高的要求,主頻段通信被要求具有LNA,新增接收通路需要更多的LNA。2019年低雜訊放大器市場規模約3.98億美元,預計至2025年,市場規模將增長至7.84億美元。
5G模組化趨勢明顯,FEM模組及PA模組增長快速。 隨著射頻前端模塊技術的成熟以及市場的需求,場中主要的射頻前端都開始向模塊化方向發展,雙工器、天線開關等幾大模塊開始被集成到射頻前端中。伴隨著5G時代的來臨,即便是模組化程度最高的PAMiD也正在持續進行著整合。Qorvo認為,下一步有望將低雜訊放大器(LNA)集成到PAMiD中,是推動射頻前端模塊繼續發展的重要動力之一。主要原因在於隨著5G 商業化落地,智能手機中天線和射頻通路的數量將顯著增多,對射頻低雜訊放大器的數量需求會迅速增加,而手機PCB卻沒有更多的空間。在這種情況下,從PAMiD到L-PAMiD,射頻前端模塊可以實現更小尺寸(節省面積達35-40mm2),支持更多功能。 FEM模組202-0-2023年復合年均增長率13%。 2019年FEM市場規模約25.77億美元,預計至2025年,市場規模將增長至45.72億美元。 PA模組2020-2023年復合年均增長率11.0%。 2019年PA模組市場規模約53.76億美元,預計至2025年,市場規模將增長至89.31億美元。
毫米波AiP模組迎來發展機遇,2020-2025復合年均增長率53%。 2019年三星毫米波機型採用AiP模組,2020年蘋果毫米波版本也採用了AiP模組,未來隨著毫米波機型的增多,AiP將從2019年的0.6億美元增長到2025年的14.3億美元。
1.3.3 射頻前端美日企業占據主導地位,卓勝微大有可為
在射頻前端領域,美國及日本企業占據了較高的市場份額,2019年,Broadcom位居第一,全球市佔率20%,其次是日本Murata,市佔率19%,前五家公司合計佔比87%。
中國在射頻前端領域起步較晚,發展較為薄弱,但是以卓勝微、唯捷創芯、無錫好達、慧智微、國民飛驤為代表的中國射頻前端企業正在快速發展。
卓勝微在開關、LNA、Tuner產品在三星、小米、OPPO、vivo份額迅速提升,同時5G產品也取得了突破,5G產品佔比逐漸提升,銷售收入及利潤大幅增長,2020年1-9月,公司實現營收19.7億元,同比增長100%,實現利潤7.18億元,同比增長122%。目前公司重點向模組市場進軍,重點推進DiFEM(分集接收模組,集成射頻開關和濾波器)、LFEM(分集接收模組,集成射頻開關、低雜訊放大器和濾波器)、LNA Bank(分集接收模組,集成多個射頻低雜訊放大器)、WiFiFEM(WiFi 前端模組,集成 WiFi PA、射頻開關、低雜訊放大器)等模組產品,目前進展情況較好,已在三星、小米、OPPO等客戶推廣應用,未來公司還將推出更多的模組化產品,具有較好的國產替代機會。
智能手機產業鏈投資建議: 我們認為,2021年全球智能手機將迎來5G換機大年,看好核心受益公司: 立訊精密、領益智造、欣旺達、鵬鼎控股、藍思 科技 、卓勝微。
二、智能手機拍攝技術持續升級,2021年產業鏈有望快速增長
2.1 數量:攝像頭升級加速,三攝/四攝快速滲透
攝像頭是智能手機創新最大的細分模塊。 近幾年,終端廠商的創新方向主要是5G、攝像頭、屏幕三大領域。攝像頭是其中最重要的一個方向,數量上從單攝、雙攝、三攝、四攝再到五攝,功能上從單一的像素提升發展成大光圈、超廣角、潛望式長焦、電影攝像頭、TOF等特色鏡頭的引入,攝像頭是智能手機行業最具投資前景的環節。
2020年三攝、四攝滲透率快速提升。 根據國金證券研究創新中心的數據,2019年國內新增激活的智能手機中,單攝、雙攝、三攝、四攝的滲透率分別為8.2%、56.5%、25.5%、9.8%;2020年1-10月國內新增激活的智能手機中,單攝、雙攝、三攝、四攝的滲透率分別為4.4%、19.8%、38.9%、36.9%。我們預計,全球多攝滲透率較國內會低,但是整體趨勢非常確定,三攝正在快速往中低端機型滲透,而四攝則正在成為高端機型的標配。
2019年中國啟動5G商用,此前市場普遍預期2020年5G換機潮將推動全球智能手機恢復增長,但由於疫情影響、預計2020年換機需求將推遲至2021年。得益於「遲到的」5G換機需求,預計2021年全球智能手機需求將恢復增長。我們預計2020年智能手機出貨量下滑10.2%,2021年、2022年智能手機同增10.4%、3.8%。疊加三攝、四攝滲透率快速提升,預計2020~2022年智能手機攝像頭數量為48、56、63億顆,需求量同比增速分別為8%、16%、13%。
攝像頭數量多少是極限? 從目前時間點來看,三攝+TOF是未來智能手機後置攝像頭的主流方案;而四攝+TOF是旗艦機型後置攝像頭的標配方案,雙攝+TOF是前置攝像頭的標配方案。因此,未來單部手機的攝像頭平均數量會達到6-7顆。
2.2 規格升級一:2020年48/64M成為標配,推動7P鏡頭放量
像素升級仍是終端廠的主流賣點。像素對於普通消費者仍然是攝像頭最為直觀的性能。2019年11月,小米發布新機CC9系列,採用後置五攝(108M超高清鏡頭+20M像素超廣角攝像頭+12M像素人像鏡頭+5M像素超長焦鏡頭+微距鏡頭)以及前置單攝,手機攝像頭像素首次達到1億像素,同時配備8P鏡頭(尊享版)。
2020年,隨著64M像素在旗艦主攝的滲透,7P鏡頭的出貨量將會快速放量。蘋果今年發布的新機型iPhone 12 Pro Max首次使用了7P鏡頭,全景模式下像素最高能夠達到63M。
2020年40M以上像素佔比持續快速增長。 根據國金證券數據創新中心的數據,2020年1月國內智能手機主攝40M以上的機型激活量佔比為60.4%,2020年10月這一數據已經達到74.8%,增長快速。
2.3 規格升級二:潛望式攝像頭加速滲透
潛望式攝像頭是智能手機高倍「光學變焦」必經之路。 現在智能手機「光學變焦」主要還是依靠2-3個定焦鏡頭的配合,其中最為重要的長焦鏡頭。變焦倍數越高,長焦攝像頭的高度越高,智能手機的厚度不足以支持高倍長焦攝像頭的高度,而潛望式攝像頭是解決這個問題最為直接有效的方法。
組成上,潛望式攝像頭模組與常規攝像頭模組差異不多,均含有感光晶元、鏡頭組、紅外濾光片、音圈馬達, 潛望式攝像頭較常規攝像頭多一到兩個光線轉向元件。 光線轉向單元包括棱鏡外殼、棱鏡、棱鏡座、支承軸套、支承軸、支承卡座。
結構上,潛望式攝像頭則與常規攝像頭模組由比較明顯的差異,潛望式鏡頭鏡片與智能手機平面垂直放置,而常規攝像頭鏡頭鏡片則是與平面平行放置,因此潛望式攝像頭為鏡頭組提供更長的空間選擇。潛望式攝像頭在智能手機中結構的差異實現了更高的攝像頭模組高度。
潛望式還有兩大升級方向。 1)十倍以上光學變焦,此處需要用到玻塑混合鏡頭;2)大尺寸CMOS推動兩次轉向潛望式,此處需要用到兩顆玻璃轉向棱鏡。
多家手機廠今年旗艦機均有配備潛望式攝像頭。考慮目前潛望式攝像頭模組價格較高,僅高端機配備潛望式攝像頭,預計伴隨未來產品良率提升、成本降低,有望往中端機滲透。
2.4 規格升級三:TOF攝像頭爆發可期
3D攝像頭作為三維信息的採集入口,必將成為智能手機的標配。相對於3D結構光,TOF具有結構簡單,理論成本低,遠距離精度高等優勢,且3D結構光的專利蘋果公司布局非常完善安卓手機廠商方案落後iPhone大約1-2年,因此安卓手機更加傾向於採用TOF方案,目前華為,OV都已經推出TOF機型。市場通常認為前置攝像頭宜採用短距離精度更高的結構光方案,而後置適合遠距離精度更高的TOF方案,但是綜合考慮成本、專利、以及TOF感測器精度的提升,TOF有希望在安卓市場往前置攝像頭滲透。
AR內容將成為TOF的有力推手,TOF市場爆發可期。 隨著5G的到來,AR/VR被認為是最有可能推出爆款內容的一大方向。作為三維信息的入口,在眼鏡硬體推出之前,我們認為手機+TOF將是實現AR內容的硬體端,相對成本低且消費者更加容易接受。2020年蘋果iPad Pro、iPhone 12 Pro Max均已搭載TOF攝像頭。
CIS晶元: 韋爾股份、格科微;
光學鏡頭: 舜宇光學 科技 、 瑞聲 科技 、聯創電子; 棱鏡、濾光片: 藍特光學、水晶光電;
攝像頭模組: 舜宇光學 科技 、 丘鈦 科技 。
三、5G時代,可穿戴設備迎來發展新機遇
5G時代,電子設備承載的數據量成倍增加,智能手機一個數據入口已經無法滿足鋪天蓋地的信息量,因此近兩年來可穿戴設備逐漸成為智能手機分流信息的重要設備,主要設備包括無線耳機、智能手錶、手環和智能眼鏡等。
疫情激發可穿戴設備需求增長。 Canalys預測,2021年可穿戴設備和TWS耳機的出貨量將分別超過2億台和3.5億台。新冠疫情在全球范圍內加劇,遠程辦公、電話會議、在線教育、家庭 娛樂 等激發了智能可穿戴設備和智能耳戴式設備的需求,Canalys預計2020年出貨量將以32%的速度大幅增長。
3.1 TWS繼續保持高增長,產業鏈積極受益
預測2020年全球TWS耳機2.3億副。 根據 Counterpoint Research 統計數據,2016 年全球 TWS 耳機出貨量僅為 918萬副,2018 年則達到 4,600 萬副,年均復合增長率為 124%。預計 2020 年 TWS耳機出貨量將躍升至 2.3 億副,全球 TWS 耳機市場規模將達到 270 億美金,預測2021年全球TWS耳機出貨量將達到3.5億副,同比增長52%。
2019年Airpods占據TWS半壁江山。 2019年TWS藍牙耳機出貨量排名中,蘋果占據了絕對的主力,小米、三星、華為等手機廠商悉數上榜,從索尼、亞馬遜等智能硬體老牌強者手中奪走了不小的市場份額。
主動降噪成熱門,TWS向智能化、多功能化演進
主動降噪TWS耳機大幅增長。 2019年蘋果推出帶Airpods Pro,帶動了TWS耳機主動降噪的熱潮,IDC報告指出,上半年中國無線耳機市場出貨量為4,256萬台,同比增長 24%。其中真無線耳機佔比64%,同比增長49%。其中,帶主動降噪功能的真無線耳機佔比為30%,同比增長122%。報告認為,隨著各大廠在旗艦產品配備主動降噪功能,未來主動降噪佔比功能將快速提升。隨著技術發展和成本下降,越來越多中小廠商將開始用主動降噪方案。
TWS將兼具智能化與 健康 監測功能。 隨著TWS技術和智能化的發展,TWS智能耳機將在無線連接、語音交互、智能降噪、 健康 監測和聽力增強/保護等領域發揮重要的作用,不只是智能手機的標配,甚至未來成為人體器官中不可缺失的部分。而降噪、聽力保護、智能翻譯、 健康 監測、骨傳導+骨聲紋、防丟等將是TWS耳機關鍵技術趨勢。
蘋果推出Airpods MAX,有望激發頭戴式耳機需求。 AirPods Max將AirPods的體驗帶到了具有高保真音效的包耳式設計中。該耳機結合了定製聲學設計、H1晶元和軟體以支持計算音頻,通過自適應均衡、主動降噪、通透模式和空間音頻為用戶帶來不一樣的聆聽體驗。為了抵消外部聲波,AirPods Max共用了6個外向式麥克風檢測環境雜訊,用兩個內向麥克風感知用戶正在聆聽的內容,從而實現主動降噪。另外,在打電話時,波束成形的麥克風可以將用戶的語音從背景雜訊中分離,以確保通話質量。我們認為Airpods MAX在智能化、降噪及音質方面具有較好的優勢,有望引領頭戴式耳機的發展,帶動整個行業的需求。
我們預計2020年Airpods二代及Pro銷量有望達到9000萬副,未來將繼續保持較好的增長態勢,預測2021年銷量1.15億副,同比增長28%,2022年銷量1.4億副。預測AirPods MAX 2021年銷量有望達到150萬台,2024年有望達到500萬台。
TWS耳機ODM/EMS廠主要有立訊精密、歌爾股份等,TWS耳機晶元龍頭 恆玄 科技 已成功登陸科創板,還有像 紫建電子 等TWS產業鏈優秀公司正在謀求上市。
3. 2 智能眼鏡漸行漸近,2020年全球市場規模達到120億美元
智能眼鏡分為VR、AR和MR眼鏡。 首先,簡單解釋一下虛擬現實(Virtual Reality,VR)、增強現實(Augmented Reality,AR)和混合現實(Mixed Reality,MR)的區別。通俗來講,VR是把真實物體放入虛擬環境,AR是把虛擬物體放入真實環境,MR一般理解和AR類似,但是有很大的區別就是MR需要把真實環境通過攝像頭進行三維重建,再加入虛擬物體,進而可實現多人交互。從技術范疇來講,VR是一種極端的AR情景,是AR的真子集;從應用層面來講,VR更加偏向 娛樂 性,如VR 游戲 等,但是AR和MR可同時具備 娛樂 性和應用性, 因此AR和MR被認為在未來具有更好的發展前景。
預測2020年AR/VR同比增長43.8%。 全球新冠疫情的全球蔓延給增強與虛擬現實(AR/VR)帶了機遇和挑戰,IDC預測2020年AR/VR市場全球出貨量將超過400萬台,支出規模將達到120.7億美元,同比增長43.8%,全球總支出規模在2020-2024的5年預測期內將達到54.0%的復合年增長率(CAGR),呈現出較好的發展趨勢。
中國AR/VR需求全球佔比55%。 預測2020年中國市場在AR/VR相關產品和服務的支出總量占據了全球超過一半的市場份額(約為55%),較疫情前顯著增加。而中國的總體市場規模將於2020年底達到66億美元左右,較2019年同比增長72.1%,在規模及漲幅方面均超越美國和日本,位列全球首位。預測中國市場的5年(2020-2024)CAGR也將保持在大約47.1%的水平。
消費者是第一大需求市場。 預測2020年消費者需求佔比52%、分銷與服務佔比17.6%、金融佔比15.1%、其他還有基礎設施、製造與資源及公共部門等。預測消費者支出規模在2020-2024的五年預測期內均大於其他行業。從增速角度來看,金融行業展現出了較大的市場發展潛力,五年(2020-2024)CAGR有望達到74.5%。
VR/AR 游戲 滲透率逐步提升,但佔比仍較低。 根據Steam 游戲 平台的數據,過去一年VR 游戲 玩家佔比Steam總玩家的比例從2019年11月的1%提升至2020年10月的1.76%,呈現穩步上升趨勢,而VR應用數量也從相應的3349款提升至4322款,無論是硬體還是應用端,VR 游戲 呈現穩步向上趨勢,但是整體來看,滲透率仍然較低。
Oculus2020年10月在Steam 游戲 平台佔比達到47.8%。 2020年10月份,在Stem平台,Oculus品牌市場佔比達到47.80%,上升趨勢明顯,其次是HTC,佔比25%,Valve佔比17%,呈現了較好的提升態勢。
Oculus發布Quest 2,獲得市場青睞。 Oculus Quest是2020年第三季度最暢銷的VR頭戴設備,隨著Quest 2的發布,銷量還將激增。該設備在第三季度售出了16.1萬台,但如果零售數字統計完,銷量會更高。需求的增加,價格的降低和節日禮物,都將使Quest 2的銷售量大大超過發布時的原始水平。此外,隨著Facebook現在不再使用Rift S,預計許多潛在的Oculus PC頭戴設備買家將轉向Quest2。該設備2021年銷量預計將達到300萬台。
蘋果積極布局AR/VR,未來有望推出爆款產品。 蘋果在積極布局AR/VR,並陸續公布了多項AR/VR專利,iPhone12 Pro及iPhone12 Pro MAX搭載了LiDAR激光雷達技術。LiDAR將允許iPhone12 Pro更快啟動AR應用,並迅速構建一個房間的映射以添加更多細節。蘋果在iOS 14中的很多AR更新都涉及利用liDAR將虛擬對象隱藏在真實對象後面(遮擋),以及將虛擬對象放置在更復雜的房間映射中,如桌子或椅子之上。
智能手錶也在快速發展,2019年全球銷量約6263萬台,拓璞產業預測至2022年將達到1.13億台。Apple Watch在2020年第三季度的總出貨量達到1180萬台,比2019年第三季度的680萬台增長了近75%。
5G時代,智能可穿戴設備迎來新一輪發展良機, 看好TWS、VR/AR、智能手錶產業鏈龍頭公司: 歌爾股份、立訊精密、恆玄 科技 、舜宇光學、紫建電子。
④ 一直說的5G手機,跟其他手機有什麼區別嗎技術上有沒有什麼困難
5G手機,顧名思義就是可以使用5G網路的手機。由於5G網路信號制式和4G完全不同,所以傳統的4G手機是無法使用5G網路的。只有內置了5G基帶晶元,並且擁有配套天線的手機才可以訪問5G網路。5G手機和4G手機的區別但是目前來看,5G手機除了基帶和天線之外,在硬體方面和傳統的4G手機並沒有太大的區別。比如華為首款5G手機華為Mate
20 X,就是以4G版Mate 20 X進行硬體升級而來的。它的屏幕、處理器、攝像頭、電池等元器件都沒有發生變化。
第二個就是5G基站的成本較高,尤其是SA(獨立組網)的話費比NSA(非獨立組網)高很多。所以短時間內5G網路會以重點城市的核心區域為主,再慢慢向周圍地區覆蓋。整個過程可能會持續三到五年的時間。也就是說很多偏遠地區或者鄉鎮在短時間內可能還用不上5G網路。即使能夠用上5G網路的用戶,也會發現5G套餐會比4G套餐貴很多。
⑤ 國產5G射頻晶元落地!華為手機迎來轉機,正式步入量產
美國修改半導體晶元市場新規,導致華為智能手機因缺少5G射頻模組晶元而暫時丟失5G功能。這對麒麟晶元遭到斷供的華為來說是「雪上加霜」。缺少5G功能的華為新機P50系列,讓不少「花粉」感到遺憾,不過,這一問題很快會得到解決。
2022年1月14日消息。國內 科技 巨頭富滿微於2022年1月11日正式官宣:公司自研的5G射頻前端晶元步入量產階段,國產5G射頻晶元正式落地。相比較GPU、CPU;5G射頻模組晶元的研發難度要低一些。但因射頻晶元模組零部件繁多,想要實現射頻晶元模組的自給化,還是具備一定難度的。
不過伴隨著國產廠商晶元自研項目的展開,我們在5G射頻模組中取得了相當不錯的進展。距離華為手機5G功能重回的時間也越來越近。例如金信諾與華為就射頻連接器、射頻線纜、射頻組件、高速線纜等5G射頻晶元項目開展合作。飛驤 科技 推出100%國產化射頻晶元解決方案,助力國產廠商加速實現射頻晶元自給自足的目標。大富 科技 破冰基站濾波器壁壘,推出了技術、性能卓越的5G基站濾波器,獲得國家級製造業單項冠軍並成為華為的核心供應商。
回到富滿微 科技 這里,據了解,富滿微 科技 量產的射頻模組晶元,主要應用范圍是以智能手機為主的各類電子設備。補充一點,對於國內供應商來說,通訊天線和射頻模組都不是問題,難就難在射頻前端模組上。目前國產供應商需要向國外進口射頻前端晶元,而這也是導致華為手機無法使用5G的原因,好在這一問題很快被富滿微 科技 解決。
換句話說,富滿微 科技 推出的前端射頻晶元,補足了國產射頻晶元的最後一塊拼圖。這對華為等國產晶元商來說十分重要。有了它,華為手機有望在今年重回5G功能。值得一提的是:關於射頻晶元自研項目,華為海外市場負責人在2021年11月舉辦的華為大會中表示:目前華為上海海思研發機構正進行5G射頻晶元項目的研發,華為手機很快會重回5G。
對於國產晶元產業來說,富滿微 科技 實現前端射頻晶元的量產,將帶動國產自研晶元項目的發展,尤其是國產智能設備廠商的發展。畢竟在解決了射頻晶元卡脖子問題後,國產商的設備成本將會大幅降低,而與之相伴的則是附加值的提高。營收高了,發展自主權掌握在自己手中,有利於國產商的更好、更快發展。
祝願國產半導體廠商能夠早日解決核心技術卡脖子難題,掌握核心技術的發展自主權。對於富滿微 科技 前端射頻模組晶元正式投產這件事情,大夥有什麼想說的呢?結合目前我國的射頻晶元發展現狀,到2022年,我們能否實現射頻晶元自給自足的目標呢?
⑥ 5G手機,開啟新一輪換機盛宴
5G網路作為第五代移動通信網路,其峰值理論傳輸速度可達每秒數十Gb,這比4G網路的傳輸速度快了數百倍。美國研究公司StrategyAnalytics預測5G智能手機出貨量將從2019年的200萬增加到2025年的15億,年復合增長率為201%。
中國4G智能手機出貨量市場份額2014年初為10%,僅僅用了兩年左右市場份額就就達到了90%,5G的採用率也將和4G類似,在中國會迅速提升。
隨著物聯網、AR和VR等技術的誕生和發展,對移動網路的要求更高,5G將採用NR技術,傳輸速率高達10Gps,比4G快達100倍、而且具有低延時、低功耗的特點。我國5G預計按照2019年預商用,2020年規模商用的規劃逐步實施。
目前,已有多家手機廠商跟進5G步伐,發布了5G手機時間計劃。7月23日OPPO官方宣布Reno5G版正式獲得中國5G終端電信設備進網許可證,Reno5G版目前已三證在手,具備了5G手機商用的能力。此前,華為6月26日官方宣布華為Mate20X獲得中國首張5G終端電信設備進網許可證,這標志著國產5G手機上市步伐加快,5G商用將進一步提速。6月份工信部向包括三大運營商和中國廣電在內的四家企業也都正式發放5G牌照,上游運營商和下游手機廠商的5G進展情況均超預期。
5G的到來也將改變手機零組件的創新和升級。例如毫米波帶來的應用將有可能使得濾波器和終端系統側的天線結構數量變多,陶瓷和玻璃機殼在5G通信以及無線充電上優勢明顯,被動元件的需求量提升等。
目前根據運營商計劃資本支出估算,在2019年中國預計將會建設超10萬台宏基站的准備,而5G宏基站的總建設量預計將會在500萬台左右,同時配備約為900萬台的微基站,建設總量將會遠遠超過4G時代的基站建設力度!
5G手機與4G手機相比,在硬體上最大的區別之一在於5G基帶晶元,目前高通、華為、三星、聯發科、紫光展銳等巨頭廠商紛紛加入5G晶元陣營的角逐,英特爾則在與蘋果「分手」後,宣布退出手機5G基帶晶元市場,而蘋果仍積極自研5G基帶晶元,擺脫受制於人的局面。
基帶晶元主要玩家:
5G晶元發布時間:
中國的廠商緊跟5G的步伐,2018年2月25日,在巴塞羅納舉行的MWC展會上,華為正式發布了旗下首款5G商用晶元——Balong5G01,符合5g標准R15規范,支持Sub6GHz中低頻,以及28GHz高頻毫米波,兼容2g/3g/4g網路。聯發科也公布了其5g基帶晶元產品HelioM70,符合5g標准R15規范,最快下行速率可達5gbps,兼容2g/3g/4g網路。
2019年1月24日,華為在其北京研究所舉辦了華為5G發布會暨MWC2019預溝通會,會上發布了巴龍5000基帶晶元。麒麟980搭配巴龍5000,正式成為首個提供5G功能的正式商用移動平台。
在今年的MWC2019大展上,紫光展銳重磅發布了5G通信技術平台「馬卡魯」及其首款5G基帶晶元「春藤510」,邁入全球5G第一梯隊。春藤510基帶採用台積電12nm製程工藝,支持多項5G關鍵技術,單晶元統一支持2G/3G/4G/5G多種通訊模式,符合最新的3GPPR15標准規范,支持Sub-6GHz頻段、100MHz帶寬,是一款高集成、高性能、低功耗的5G基帶晶元。並且,春藤510可同時支持5GSA獨立組網、NSA非獨立組網兩種組網方式。
根據紫光展銳官方說法,春藤510的高速傳輸速率可為各類AR/VR/4K/8K高清在線視頻、AR/VR網路 游戲 等大流量應用提供支持,而且架構靈活,可支持智能手機、家用CPE、MiFi、物聯網終端等產品形態和應用場景。紫光展銳7月18日宣布,已與華為完成5G互通測試,達到1.38Gbps的下載速率。
射頻前端晶元包括射頻開關、射頻低雜訊放大器、射頻功率放大器、雙工器、射頻濾波器等晶元。射頻開關用於實現射頻信號接收與發射的切換、不同頻段間的切換;射頻低雜訊放大器用於實現接收通道的射頻信號放大;射頻功率放大器用於實現發射通道的射頻信號放大;射頻濾波器用於保留特定頻段內的信號,而將特定頻段外的信號濾除;雙工器用於將發射和接收信號的隔離,保證接收和發射在共用同一天線的情況下能正常工作。
根據法國市場研究與戰略咨詢公司YoleDevelopment的統計,2G制式智能手機中射頻前端晶元的價值為0.9美元,3G制式智能手機中大幅上升到3.4美元,支持區域性4G制式的智能手機中射頻前端晶元的價值已經達到6.15美元,高端LTE智能手機中為15.30美元,是2G制式智能手機中射頻前端晶元的17倍。因此,在4G制式智能手機不斷滲透的背景下,射頻前端晶元行業的市場規模將持續快速增長。
隨著5G商業化的逐步臨近,現在已經形成的初步共識認為,5G標准下現有的移動通信、物聯網通信標准將進行統一,因此未來在統一標准下射頻前端晶元產品的應用領域會被進一步放大。同時,5G下單個智能手機的射頻前端晶元價值亦將繼續上升。
根據QYRElectronicsResearchCenter的統計,從2011年至2018年全球射頻前端市場規模以年復合增長率13.10%的速度增長,2018年達149.10億美元。受到5G網路商業化建設的影響,自2020年起,全球射頻前端市場將迎來快速增長。2018年至2023年全球射頻前端市場規模預計將以年復合增長率16.00%持續高速增長,2023年接近313.10億美元。
5G三大核心創新驅動是AI、物聯網、智能駕駛,從人產生數據到接入設備自動產生數據,數據呈指數級別增長!智能駕駛智能安防對數據樣本進行訓練推斷、物聯網對感應數據進行處理等大幅催生內存性能與存儲需求,所有數據都需要採集、存儲、計算、傳輸,數據為王,存儲器比重將大幅提升。
從全球集成電路市場結構來看,全球半導體貿易組織統計2018年全球集成電路市場規模達4015.81億美元,相較於本輪景氣周期起點2016年增長了1249億美元。而存儲器2018年市場規模達1651.10億美元,相較2016年增長了883億美元,占增量比重達71%,是本輪景氣周期的主要推手。
隨著5G時代的逐漸逼近,物聯網的快速發展促進著存儲器需求的持續增長。數據表明,中國消耗全球20%的DRAM及25%的NAND,中國存儲市場發展潛力巨大,各晶元製造商也在抓住存儲器市場商機,積極布局,促進國產晶元的不斷發展。
盡管成長空間巨大,我國存儲器市場卻一直面臨著一個尷尬的局面——進口依賴大。回歸到現實,中國發展存儲產業並不容易,由於技術門檻高、投資規模巨大、高端人才稀缺,作為尖端產業,中國存儲器企業與世界巨頭相比還有較大的差距。
長江存儲是國內三大存儲器項目之一(另外二者為福建晉華、合肥長鑫),是國內實現存儲晶元國產化率提升的重點支持項目,是目前國內投資規模、規劃產能最高的存儲器項目,處於穩步爬坡過程。
包括長江存儲在內的存儲器/代工廠將於2019-2020年 陸續進入設備采購與搬入的高峰階段,而國內設備廠商已經在多個核心設備細分領域實現拓展。
5G不僅是4G基礎上的一個提升,而是移動通信技術的一場革命,在各方面的表現上相比今天的網路,都會有數量級方面的提升。
5G的主要通信技術是Massive MIMO技術,通過使用多個發射和接收天線在單個無線信道上同時發送和接收多個數據流的多天線技術,用於提高移動設備帶寬、增加數據吞吐。
3G時代使用了單用戶MIMO技術,4G時代使用了多用戶MIMO技術是 ,而5G時代使用的是大規模MIMO技術。
2013年以前,單機天線數量較少,包括通信主天線、無線、收音機、GPS、藍牙等,此後隨著智能手機功能的延展,單機的天線數量大幅增加,按用途分大致可分為通訊天線、WiFi天線及NFC天線三種天線模組。
5G對於天線設計是一個巨大的挑戰,因為新頻段的增加會帶來天線的增多。正常的5G手機將會包含11根天線,其中:5G NR會做4x4 MIMO,因此會有4根天線,LTE也會有4根天線,同時Wi-Fi中需要做2x2 MIMO,這又會需要兩根天線,再加上GPS L5天線,總共11根。典型4G手機天線數量2~4支,因此市場空間提升較大。
⑦ 晶元短缺加劇後,台積電5天內3次宣布漲價,5G手機會漲價嗎
晶元短缺加劇,台積電5天內3次宣布漲價,5G手機漲價是必然的,理由如下:
第一:晶元是5G手機中成本最高的配件之一一部好的5G手機,它的晶元就是關鍵中的關鍵,核心中的核心。如果晶元跟不上或者不是行業最頂尖的,那麼這部5G手機的競爭力就不強。而且處理器、屏幕以及拍照模組就是5G手機成本佔比最高的3部分。如今晶元代工廠不斷地漲價,晶元供貨商的成本增加,最終就只能把這部分的漲價轉嫁到手機廠商身上。
晶元漲價並不是個例,晶元漲價也會導致其他的配件漲價。不管是屏幕還是相機,都是需要晶元的支持,而全球晶元短缺的問題,除了會導致手機處理器的價格上漲,同時還會導致手機其他的重要零部件成本上漲。所以說5G手機在組裝的過程中,大部分的零部件的成本的都出現了上漲。既然5G手機的成本已經上漲了,手機廠商不可能做賠本買賣,勢必會把5G手機的售價提高。
⑧ 5G的建設成本真的很高嗎5G技術會普及嗎
5g的基礎基站建設成本很高,比4G高9倍左右,國內三大運營商也遇到了大問題。
所以5G的現狀還是比較尷尬的,但是5G的前景還是有的,值得未來期待。在可預見的未來,或者說在未來的短短幾年內,要理性分析,合理對待。
⑨ 如此重要 你可能並不了解的射頻前端
【IT168 評測】過去十幾年的時間,通訊行業經歷了從2G到3G,再由3G到4G的逐步迭代。更多頻段得開發、新技術得引入令高速網路普及,手機也由當年簡訊電話的功能機轉變為更加多元的智能終端,滿足我們即時下載、社交直播、在線游戲等需求。伴隨著這種轉變,通訊性能成為衡量一款手機的重要指標。這其中射頻前端(RFFE)作為核心組件,其作用更是舉足輕重。
提及射頻前端,相信不少朋友對射頻前端還不太了解。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)、天線開關(Switch)、濾波器(Filter)、雙工器(Duplexer和Diplexer)和低雜訊放大器(LNA)等,直接影響著手機的信號收發。如果沒有射頻前端,你的手機根本無法連接到移動網路。
近期國際知名研究機構IHS通過拆解多款智能手機,發布了一份關於手機射頻前端的研究報告,並對近年的手機射頻前端設計趨勢做了一定解讀。
▲射頻前端的成本伴隨著LTE網路逐步提升
IHS表示,由於近年在全網通、LTE網速上的追求,一款終端往往需要支持多個頻段,這種頻段的增加直接導致射頻前端設計復雜度的提升,往往方寸之間就要容納上百個元器件。特別是千兆級網路的來臨,多載波、高階的調制、4x4 MIMO等技術的融入令前端設計復雜度直線提升,通過拆解三星S8,IHS指出其採用了堪稱目前最復雜的前端設計。當然,復雜度的提升直接意味著成本的增加,並在手機BOM成本中佔有越來愈高比例,足見其重要性。
▲拆解三星S8
另外IHS還指出,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。因此盡管射頻前端的復雜度和重要性與日俱增,但尷尬的是,主板上留給它的空間卻越來越少。
▲射頻前端越來越復雜,但是主板留下的空間越來越少
可以說,一面是高速網路的直接需求、另一面是美學設計的行業趨勢,這種矛盾如何權衡始終是個困難的問題。作為深耕通訊領域30餘年的企業,高通給出了行業內系統的射頻前端解決方案,具備完整的射頻前端核心技術組合、先進的模塊集成功能,並結合自身modem方面的優勢,衍生出了先進的射頻前端技術,讓手機在「高速網路」和「美學設計」之間達成魚和熊掌兼得的效果。
Trusignal天線增強
TruSignal天線增強分為三個技術部分,分別是主分集天線切換技術、動態天線調諧以及高階分集接收技術。其中動態天線調諧技術正是依靠驍龍modem與射頻前端的配合,數據傳輸時modem方面會持續對傳輸通道進行檢測,及時調整天線和射頻前端功率放大器之間的適配,從而減少傳輸過程中信號損失,避免掉話和通信速率下降。
主分級天線切換技術會在信號損失臨界點交換主副天線的上下行傳輸,以此確保手機數據傳輸的順暢,避免手機輕薄化設計下的「死亡之握」問題。而高階接受技術則是依靠額外的天線設計保證手機能夠感知來自各個方向的細微信號,直接提升信號質量,這其中都離不開射頻前端的作用。值得一提的是,由於Trusignal技術在天線效率方面的提升,對應地也較少了無謂的電量消耗,變相增加了設備續航時間。
包絡追蹤
包絡追蹤是指功率放大器(PA)供電的電壓是跟著射頻信號的包絡來調整,通過與modem的協調工作,可以達到最大的省電效果。從高通方面給出的數據來看,相比於提供固定電壓的平均功率追蹤,包絡追蹤的能效提升可達到30%。由此帶來的省電與低發熱直接影響著用戶體驗,特別是低發熱,功率放大器在長時間工作後有著明顯的發熱跡象,包絡追蹤技術對其進行了很好的解決。
當然,上述的這些先進技術並不是紙上談兵,驍龍modem+射頻前端的設計已經將這些技術帶給眾多智能手機,包括三星S8、OPPO R11等,讓這些手機不僅擁有絕佳的連接性能,更在設計方面留下了更多可能。可以預見,未來5G時代的到來,伴隨著多頻段的引入,射頻前端的作用將更加顯著,而高通系統的方案將為終端設計和消費者體驗帶來全面革新。
⑩ 射頻前端模組,看這一篇就夠了
姓名:劉軒 學號:19020100412 學院:電子工程學院
轉自:https://zhuanlan.hu.com/p/297965743
【嵌牛導讀】射頻前端模組技術介紹
【嵌牛鼻子】射頻前端 濾波器
【嵌牛提問】中國企業如何克服「拿來主義」,快速迭代發展?
【嵌牛正文】
射頻前端(RFFE, Radio Frequency Front-End)晶元是實現手機及各類移動終端通信功能的核心元器件,全球市場超過百億美金級別。過去10年本土手機的全面崛起,為本土射頻前端產業的發展奠定了堅實的產業基礎;而5G在中國的率先商用化,以及全球貿易環境的變化,又給本土射頻行業加了兩捆柴火。射頻前端晶元產業在我國也已經有了15年以上的發展歷史,創新和創業活動非常活躍,各類企業數十家,也是市場和資本高度關注的領域。本文作者有幸在射頻晶元行業從業11年,從2G時代做到今天的5G,也在外企、民企、國企都工作過,直接開發並大量量產過射頻的每一類型產品。這篇文章總結了作者與一些行業朋友近些年的討論,嘗試對射頻模組產品的技術市場及商業邏輯進行梳理。同時,本土射頻發展了十餘年,競爭是行業主線,合作與友誼是非常稀缺的資源。本文將會重點分享「模組化」的相關知識,也是希望更多的本土廠商去通過「合作」分享模組化的巨大機遇。
引言
根據魏少軍教授在「2020全球CEO峰會」的《人間正道是滄桑-關於大變局下的戰略定力》主題演講,統計得出對中國市場依賴度最高(依營收佔比計算)的美國公司,如下圖。我們可以看到SKYWORKS、Qualcomm、Qorvo、Broadcom這四家美國射頻巨頭(其中SKYWORKS和Qorvo以射頻業務為主;Qualcomm和Broadcom包含了射頻業務)恰好占據了排行榜前4名。
射頻前端的國際情況
射頻前端技術主要集中在濾波器(Filter)、功率放大器(PA, Power Amplifier)、低雜訊放大器(Low Noise Amplifier)、開關(RF Switch)。目前全球射頻市場由引言提到的四家美國射頻公司Skyworks、Qualcomm、Qorvo、Broadcom與日本Murata這五大射頻巨頭寡佔。
五家射頻巨頭在PA與LNA等市場佔有率超過九成。濾波器方面,則分為聲表面波(SAW, Surface Acoustic Wave)與體表面波(BAW, Bulk Acoustic Wave)濾波兩種主要技術。目前,SAW濾波器市場由Murata占據一半,Skyworks約10%,Qorvo約4%,其餘則被太陽誘電、TDK等大廠瓜分。BAW濾波器的市場則由美國企業占據9成市場。
由此可見,射頻前端是巨大的市場,能容納5家國際巨頭持續發展。國際巨頭的技術跨度大,模組化能力強;模組化產品是國際競爭的主賽道。每家巨頭都擁有BAW技術或其替代方案。
射頻前端的國內情況
關於射頻前端的國內情況有很多文章都曾提到,這里不贅述,只給幾個共識比較多的結論:
1.本土公司普遍以分立器件為主要方向;分立器件是當前本土競爭的主賽道。2.本土公司缺乏先進濾波器技術及產品,模組化能力普遍不強。
5G模組化挑戰及機遇的來源
PCB布線空間及射頻調試時間的挑戰,下沉到了入門級手機,打通了國產模組晶元的迭代升級路徑。
射頻模組晶元,不是一個新生的產品系列。事實上,射頻模組晶元的使用幾乎與LTE商業化同時發生。過去10年內,各種復雜的射頻模組已經普遍應用在了各品牌的旗艦手機中;與此同時,在大量的入門級手機上,分立器件的方案也完全能夠滿足各方面的要求。因此在過去10年就出現了涇渭分明的兩個市場:旗艦機型用模組方案;入門機型用分立方案。模組方案要求「高集成度和高性能」,因而價格也很高;而分立方案要求「中低集成度和中等性能」,售價相對而言就低不少。兩種方案之間存在巨大的技術和市場差異,我們可以把這個稱作4G時代的「模組鴻溝」。
4G時代的「模組鴻溝」
5G的到來,徹底改變了這個狀況。
相比於4G入門級手機的2~4根天線,5G入門級手機的天線數目增加到了8~12根;需要支持的頻段及頻段組合也在4G的基礎上顯著增加。大家知道,射頻元器件的數目,與天線數目及頻段強相關,這就意味著射頻元器件的數目出現了急劇地增長。與此同時,由於結構設計的要求,5G手機留給射頻前端的PCB面積是無法增加的,因此分立方案的面積大大超過了可用的PCB面積。這是空間帶來的約束。
還有一個挑戰,來自於調試時間。4G使用分立器件方案的射頻調試時間,一般在一周以內。隨著5G射頻復雜度的顯著提升,假設使用分立方案,可能會帶來3~5倍的調試時間增加;從成本上來講,還需要消耗更貴的5G測試設備、熟悉5G測試的工程師資源。如果使用模組,大部分的調試已經在模組設計過程中在內部實現了,調試工作量將更多地移到軟體端,因此調試效率大大提升。這是時間帶來的約束。
時間和空間的約束,強烈而普遍。因此在入門級5G手機中,就天然出現了對「中低性能和高集成度」模組的需求,與旗艦手機的「中高性能和高集成度」模組形成了管腳統一。既然都需要高集成度的模組,只是指標要求不一樣,這樣國產的模組晶元就可以從「中低性能」(5G入門級手機)向「中高性能」(5G旗艦手機)迭代演進。因此,「模組鴻溝」便被填平了。
任何事情都是兩面的。「模組鴻溝」被填平以後,分立市場的空間也出現了風險;對專長於分立晶元的本土企業來講,也需要巨大的資源和力量去在模組產品中找到自身的位置;如果不能突破,就會在不遠的未來進入到瓶頸階段。
在5G的早期階段,目前市場上也出現了一種混合方案,即用分立器件和模組混搭的方案。這個方案的出現,有很多客觀的原因,其中就包括歷史上形成的「模組鴻溝」。這種方案是妥協的產物,犧牲了一些關鍵指標,而且面積上也做了讓步。如果沒有專注做國產化模組的晶元公司,就不會有優秀的國產模組晶元;如果沒有優秀的國產模組晶元,模組方案的價格永遠高高在上。
濾波器技術簡要分類
BAW 濾波器: 即體聲波濾波器。具有插入損耗小、帶外衰減大等優點,同時對溫度變化不敏感,BAW濾波器的尺寸大小會隨著頻率升高而縮小,因此尤其適用於1.7GHz以上的中高頻通信,在5G與sub-6G的應用中有明顯優勢。
SAW濾波器: 即聲表面波濾波器。採用石英晶體、鈮酸鋰、壓電陶瓷等壓電材料,利用其壓電效應和表面波傳播的物理特性而製成的一種濾波專用器件。SAW濾波器具有性能穩定、使用方便、頻帶寬等優點,是頻率在1.6GHz以下的應用主流。但存在插入損耗大、處理高頻率信號時發熱問題嚴重等缺點,因此在處理1.6GHz以上的高頻信號時適用性較差。
LC型濾波器: 即電感電容型濾波器。LC濾波器一般是由濾波電容、電抗和電阻適當組合而成,電感與電容一起組成LC濾波電路。
射頻模組簡要分類
射頻前端模組是將射頻開關、低雜訊放大器、濾波器、雙工器、功率放大器等兩種或者兩種以上的分立器件集成為一個模組,從而提高集成度和性能,並使體積小型化。根據集成方式的不同,主集天線射頻鏈路可分為:FEMiD(集成射頻開關、濾波器和雙工器)、PAMiD(集成多模式多頻帶PA和FEMiD)、LPAMiD(LNA、集成多模式多頻帶PA和FEMiD)等;分集天線射頻鏈路可分為:DiFEM(集成射頻開關和濾波器)、LFEM(集成射頻開關、低雜訊放大器和濾波器)等。
主集天線射頻鏈路
分集天線射頻鏈路
射頻前端的「價值密度」
既然5G手機PCB面積是受限制的資源,同時我們需要在5G手機內「擠入」更多的射頻功能器件,因此我們評價每一類型射頻器件時,需要建立一個參數來進行統一描述,作為反映其價值與PCB佔用面積的綜合指標。
ValueDensity=(平均銷售價格ASP)/(晶元封裝大小)
接下來,我們使用VD值這個工具,分別分析一下濾波器、功率放大器、射頻模組三類產品的情況。
1. 濾波器的VD值
首先說明一點,由於通常情況下濾波器還需要外部的匹配電路,實際的VD值比器件的VD值還要再低一些。我們先忽略這個因素。根據以上的數據,我們可以得到一些結論:從LTCC到四工器,VD值持續增加,從1.2到10.0,增加比較快速。
2. 功率放大器的VD值
根據以上數據,也可以看到: a) 從2G到4G,VD值從0.6增加到了1.5。b) 4G向CAT1演進的小型化產品,以及向HPUE或者Phase5N演進的大功率PA,VD值增加到了2附近。
3. 射頻模組的VD值
根據以上數據,可以觀察到: a) 接收模組普遍的VD值在5附近;b) 接收模組中的小封裝H/M/L LFEM,VD值非常突出,大於10;c) 發射模組(除FEMiD以外),VD值在4~6之間;d) FEMiD具有發射模組最高的VD值。因此當FEMiD與VD值較低的MMMB PA混搭時,也能達到合理的PCB布圖效率。
表格匯總的同時,我們也增加了技術國產化率和市場國產化率的參考數據。一般來講,市場國產化率較低的、或者技術國產化率遠遠超過國產化率數字的細分品類,VD值會虛高一些。在本土相應產品市佔率提高以後,未來還會有比較明顯的降價空間。
射頻發射模組的五重山
發射1: PA與LC型濾波器的集成,主要應用在3GHz~6GHz的新增5G頻段,典型的產品是n77、n79的PAMiF或者LPAMiF。這些新頻段的5GPA設計非常有挑戰,但由於新頻段頻譜相對比較「干凈」,所以對濾波器的要求不高,因此LC型的濾波器(IPD、LTCC)就能勝任。綜合來看,這類產品屬於有挑戰但不復雜的產品,其技術和成本均由PA絕對掌控。
發射2: PA與BAW(或高性能SAW)的集成,典型產品是n41的PAMiF或者Wi-Fi的iFEM類產品,頻段在2.4GHz附近。這類產品的頻段屬於常見頻段,PA部分的技術規格有一定挑戰但並不高。由於工作在了2.4GHz附近,頻段非常擁擠,典型的產品內需要集成高性能的BAW濾波器來實現共存。這類產品由於濾波器的功能並不復雜,PA仍有技術控制力;但在成本方面,濾波器可能超過了PA。綜合來講,這類產品屬於有挑戰但不復雜的產品,PA有一定的控制力。
發射3: LowBand發射模組。LB (L)PAMiD通常集成了1GHz以下的4G/5G頻段(例如B5、B8、B26、B20、B28等等),包括高性能功率放大器以及若干低頻的雙工器;在不同的方案里,還可能集成GSM850/900及DCS/PCS的2GPA,以進一步提高集成度。低頻的雙工器通常需要使用TC-SAW技術來實現,以達到最佳的系統指標。根據系統方案的需要,如果在LB PAMiD的基礎上再集成低雜訊放大器(LNA),這類產品就叫做LB LPAMiD。可以看到,這類產品的復雜度已經比較高:PA方面,需要集成高性能的4G/5GPA,有時候還需要集成大功率的2GPA Core;濾波器方面,通常需要3~5顆使用晶圓級封裝(WLP)的TC-SAW雙工器。總成本的角度來看(假設需要集成2GPA),PA/LNA部分和濾波器部分佔比基本相當。LB (L)PAMiD是需要有相對比較平衡的技術能力,因此第三級台階出現在了PA和Filter的交界處。
發射4: FEMiD。這類產品通常包含了從低頻到高頻的各類濾波器/雙工器/多工器,以及主通路的天線開關;並不集成PA。FEMiD產品通常需要集成LTCC、SAW、TC-SAW、BAW(或性能相當的I.H.PSAW)和SOI開關。村田公司定義了這類產品,並且過去近8年的時間內,占據了該市場的絕對主導權。三星、華為等手機大廠,曾經或正在大量使用這類產品在其中高端手機中。如前文所述,有競爭力的PAMiD供應商主要集中在北美地區;出於供應鏈多樣化的考慮,一些出貨量非常大的手機型號,就可能考慮使用MMMB(Multi-Mode Multi-Band) PA加FEMiD的架構。MMMB PA的合格供應商廣泛分布在北美、中國、韓國,而日本村田的FEMiD產能非常巨大(主要表現在LTCC和SAW)。又如前文所述,FEMiD的VD值非常高,整體方案的空間利用率也在合理范圍內。
發射5: M/H (L)PAMiD。這類產品是射頻前端最高市場價值也是綜合難度最大的領域,是射頻前端細分市場的巔峰。M/H通常覆蓋的頻率范圍是1.5GHz~3.0GHz。這個頻段范圍,是移動通信的黃金頻段。最早的4個FDDLTE 頻段Band1/2/3/4在這個范圍內,最早的4個TDD LTE頻段B34/39/40/41在這個范圍內,TDS-CDMA的全部商用頻段在這個范圍內,最早商用的載波聚合方案(Carrier Aggregation)也出現在這個范圍(由B1+B3四工器實現),GPS、Wi-Fi 2.4G、Bluetooth等重要的非蜂窩網通信也都工作在這個范圍。可以想像,這段頻率范圍最大的特點就是「擁擠」和「干擾」,也恰恰是高性能BAW濾波器發揮本領的廣闊舞台。由於這個頻率范圍商用時間較長,該頻率范圍內的PA技術相對比較成熟,核心的挑戰來自於濾波器件。
先解釋一下為什麼這段頻率是移動通信的黃金頻率。在很長的發展過程中,移動通信的驅動力來自移動終端的普及率,而移動終端普及的核心挑戰在於終端的性能和成本。過高的頻率,例如3GHz以上、10GHz以上,半導體晶體管的特性下降很快,很難做出高性能;而過低的頻率,例如800MHz以下、300MHz以下,需要天線的尺寸會非常巨大,同時用來做射頻匹配的電感值和電容值也會很大,在終端尺寸的約束下,超低頻段的射頻性能很難達到系統指標。簡而言之,從有源器件(晶體管)的性能角度出發,希望頻率低一些;從無源器件(電容電感和天線)的性能角度出發,希望頻率高一些。有源器件與無源器件從本質上的沖突,到應用端的折衷,再到模組內的融合,恰如兩股強大的冷暖洋流,在人類最波瀾壯闊的移動通信主航道上,相匯於1.5~3GHz的頻段,形成了終端射頻最復雜也最有價值的黃金漁場:M/HB (L)PAMiD。多麼地美妙!
這類高端產品的市場,目前主要由美商Broadcom、Qorvo、RF360等廠商占據。下圖是Qorvo公司在其官方公眾號上提供的晶元開蓋分析。可以看到,該類產品包含10顆以上的BAW,2~3顆的GaAs HBT,以及3~5顆SOI和1顆CMOS控制器,具有射頻產品最高的技術復雜度。該類產品通常需要集成四工器或者五/六工器這類超高VD值的器件。
M/H LPAMiD開蓋圖
射頻接收模組的五重山
接收模組的五重山模型,如上圖所述。
接收1: 使用RF-SOI工藝在單顆die上實現了射頻Switch和LNA。雖然僅僅是單顆die,但從功能上也屬於復合功能的射頻模組晶元。這類產品主要的技術是RF-SOI,在4G和5G都有一些應用。
接收2 :使用RF-SOI工藝實現LNA和Switch的功能,然後與一顆LC型(IPD或者LTCC)的濾波器晶元實現封裝集成。LC型濾波器適合3~6GHz大帶寬、低抑制的要求,適用於5G NR部分的n77/n79頻段。這類產品也是SOI技術主導,主要應用在5G。
接收3: 從接收3往上走,接收模組開始需要集成若干SAW濾波器,集成度越來越高。通常需要集成單刀多擲(SPnT)或者雙刀多擲(DPnT)的SOI開關,以及若干通路支持載波聚合(CA)的SAW濾波器。封裝方式上,由於「接收3」的集成程度還不極限,因此有多種可能的路徑。其中國際廠商的產品主要以WLP技術為主,除了在可靠度及產品厚度方面有優勢,主要還是可以在更高集成度的其他產品中進行復用。
接收4: 這類產品叫做MIMO M/H LFEM。主要是針對M/H Band的頻段(例如B1/3/39/40/41/7)應用了MIMO技術,增加通信速率,在一些中高端手機是屬於入網強制要求。看起來通信業對M/H這個黃金頻段果然是真愛啊。技術角度出發,這類產品以RF-SOI技術實現的LNA加Switch為基礎,再集成4~6個通路的M/H高性能SAW濾波器。國際廠商在這些頻段已經開始普遍使用TC-SAW的技術,以達到最好的整體性能。
接收5: 接收晶元的最高復雜度,就是H/M/L的LFEM。這類產品以非常小的尺寸,實現了10~15路頻段的濾波(SAW Filter)、通路切換(RF-Switch)以及信號增強(LNA),具有超高的Value Density值(10左右),在5G項目上能幫助客戶極大地壓縮Rx部分佔用的PCB面積,把寶貴的面積用在發射/天線等部分,提升整體性能。這類產品需要的綜合技能最高,也基本必須要用WLP形式的先進封裝方式才能滿足尺寸、可靠度、良率的要求。
總結
1.射頻模組的核心要求是多種元器件的小型化及模組集成。
2.無論是發射模組還是接收模組,純5G的模組是困難但不復雜,最有挑戰也最具價值的是4G/5G同時支持的高復雜度模組。