华为P50“被迫”4G背后，中国射频技能到底卡哪了？

终南雅士

智东西（公众号：zhidxcom）
作者 | 云鹏
编辑 | 心缘
上周华为P50系列刚刚发布，一部搭载麒麟9000顶级旗舰5G芯片的P50 Pro却只能作为4G手机用，发布会上余承东苦笑背后的无奈，全部人都看在眼里。

有人说，P50系列之以是“被迫”4G，是由于5G射频芯片被卡了脖子。
华为在5G技能方面的领先，让世人对中国的通讯技能刮目相看，但本日美国牢牢卡住芯片供应，让华为的5G手机业务“呼吸困难”。
无论是手机、电脑，想要实现通讯都少不了基带芯片和射频芯片。固然华为搞定了基带芯片，但射频芯片这个看似不起眼的品类，尤其是5G射频芯片，我们根本上要依赖入口。
近来，一位“早晨与苹果工程师吃早餐，下午跟英特尔员工喝茶”的业内人士曾透露，中国射频芯片财产，大概即将迎来一波“起飞”的浪潮。

从国内头部射频芯片玩家卓胜微到中端射频PA芯片巨头唯捷创芯，再到国民飞骧、慧智微、汉天下，多家中国射频企业都在OPPO、荣耀、小米等公司的新机中有所动作。
华为P50被卡脖子诚然是遗憾的，但这或许正是国产射频芯片起步的良机。
随着华为和更多国内手机厂商增加对国产射频芯片的支持，中国射频芯片财产可否乘着中国5G智能手机普及这般快车崛起，从被美日巨头掠夺超八成的射频市场中“虎口夺食”？无疑成为了中国芯片范畴的又一关注核心。
一、与5G“相爱相杀”的射频厂商们
实在大家对于射频芯片的关注，离不开5G的快速发展。从2019年各国5G开始商用至今，5G智能手机的大规模普及无疑是平凡人感知最强的一点。
而5G智能手机的到来，也让射频芯片市场迎来了一次需求的爆发。
在2G时代，一样平常手机必要支持的频段只有4个，一部手机上的射频芯片总代价约莫只有0.8美元。而到了4G时代，手机支持的频段数量一下增加到了最多30个左右，而单部手机的射频芯片总代价也靠近了20美元。
5G时代，一部手机必要支持多达50个频段，涉及的单台射频芯片代价也最高来到了40美元左右，要知道，一颗苹果A14芯片的成本也仅为40美元。可见5G对于射频芯片需求的动员作用是非常显着的。

▲苹果iPhone 12 Pro Max主板上的各类射频芯片，黄色为高通X55基带及其他射频体系模块，浅蓝色为安华高的射频PA芯片，深蓝色为村田电子的射频前端模组芯片，图片来源：iFixit
为什么手机支持频段越多，射频芯片需求就越高呢？这与射频芯片的功能密切相干。
实在射频芯片，简单来说，就是负责吸取发信号的装置，它与基带芯片是协同作用的，射频芯片将信号吸取过来，交给基带芯片，基带芯片完成信号的转化，终极，无数无线电信号就成为了你手机屏幕上的一段消息、一段语音大概图片。

▲手机发送（上图）和吸取（下图）信息时的大抵通讯流程表示图，图片来源：Skyworks
天空中时时刻刻都有无数的电波划过，怎样正确的找到属于你的那条，将这条信号捕捉、放大、变得清晰，让基带芯片“听得更清晰”，这就是射频芯片要做的事情。
因此到了5G时代，手机要具备吸取50多个频段信号的本事，自然就必要有更多的射频芯片做支撑。
具体来看，射频芯片主要分为天线开关（RF Switch）、滤波器（Filter）、低噪声放大器（LNA）和功率放大器（PA）这四大类。

▲射频芯片的主要范例
开关顾名思义，就是负责控制天线是吸取信号照旧发射信号，而后面几种射频芯片则是负责保存你必要的信号并举行“放大”。
据了解，5G时代，一部手机中仅仅是滤波器就必要80多个，而开关数量更是多达15个，相比之下，4G手机只必要最多40个滤波器，需求直接翻倍了。
也正由于如许的市场需求爆发，让更多射频芯片厂商看到了机会，但另一方面，需求增加了，终端厂商们对于射频芯片产物本身的要求也更高了。
5G时代，射频芯片由于必要覆盖更多频段，它们必要满足的性能参数也随之增加，另一方面，射频芯片数量的增加又与智能手机浮滑化、低成本的需求相互抵牾，必要厂商们将射频芯片的“集成度”做的更高。
而这种集成化需求就促使射频芯片产物开始向“模组化”发展。

▲手机射频芯片封装工艺演进趋势，图片来源：Yole Development
岂论是模组化的封装要求照旧更严苛的工艺性能参数指标，都成为了射频芯片厂商们所面临的寻衅，而这块广阔的新增市场又是它们的一次机遇。全部厂商都在有所举措，中国本土厂商们都在这一刻积极寻找着本身的突破口。
二、被日美巨头把控的射频芯片，到底难在哪里？
之以是中国射频芯片厂商的进步引得行业如此关注，主要照旧由于如今我们与外洋巨头之间的差距仍旧非常大。
可以说，只要能通讯的装备，就离不开射频芯片，岂论是手机、电脑，照旧各类IoT智能家电产物，就是如许一块广阔的市场，如今根本上被日本和美国企业牢牢把控。
在射频芯片市场中，TOP5厂商占据了八成以上的市场，而这五家公司中，排名第一的是日本村田电子（Murata），剩下第二到第五均为美国公司。

▲数据来源：国海证券
这些美国公司大家也非常认识了，从第二名到第五名依次是思佳讯（Skyworks）、博通（Broadcom）、Qorvo和高通（Qualcomm）。
排名第一的日本村田电子，是射频芯片范畴毋庸置疑的第一巨头，滤波器主要分为SAW滤波器和BAW滤波器，SAW滤波器更普及也占比更高，BAW滤波器更偏高端，而村田电子在SAW滤波器市场中一家就吃去了47%的市场，靠近一半。

思佳讯、博通和Qorvo则胜在在射频芯片范畴险些实现了全财产链覆盖，产物品类非常美满，而且产物的模组化程度高，因此更加顺应当下5G市场的需求。
在这些巨头光辉的背后，是什么让他们走到了本日的市场职位呢？总体来，射频芯片范畴的核心技能主要集中在芯片操持、芯片工艺和材料上，而中国射频企业与巨头的差距也恰恰体如今这三方面。
射频芯片在芯片操持层面跟我们熟知的CPU、GPU有很大差别，由于射频芯片要解决的标题实际上不是一个固定的大概说非常确定的。可以想象，在无数信号中寻找本身必要的信号，每一次面临的状况都不一样。

以是射频芯片要解决的标题是“动态”的，这就要求芯片操持要在各种物理指标的折中里去寻找相对的均衡，而这种均衡很多时间还要取决于产物的实际应用需求，比如手机和汽车所必要的射频芯片需求就完全差别。
这就导致射频芯片必要操持者具备很丰富的经验，用操持范畴行话来说，就是工程师的“Know-How”是重中之重。
这对于这些老牌美日巨头来说并不是标题，由于在这些企业中，很多明星工程师已经在行业中摸爬滚打了十几年甚至数十年。
排名第一的村田电子，建立于1950年，而排名第二的思佳讯则建立于1962年，可以说，在半导体行业还没有形成规模，在半导体技能尚处于摇篮中的时间，这些企业就已经先一步走在半导体行业中了。

巨头们除了有富足的时间造就人才，也通过早期的资源积累，拥有了收购吞并的本事，而一旦射频行业中出现了新的技能动向，而自身又“船大难掉头”大概未便于及时调解，他们就可以通过收购快速实现技能和产物版图的扩张。
村田电子在2014年斥资4.7亿美元收购了北美半导体厂商Peregrine，通过此次收购，村田电子快速取得了射频芯片范畴先辈的RF-SOI制程技能。
美国思佳讯则更加激进，从2007年到2021年完成了四次射频范畴的收购或合作，先后收购了飞思卡尔的PA业务、SiGe半导体和Silicon Labs的基础办法和汽车业务，同时还与松下建立了合资公司布局SAW滤波器业务。

▲Skyworks 5G射频芯片模组产物表示图
排名第四位的Qorvo固然是一家相对年轻的企业，建立于2015年，可它却是由美国TriQuint半导体和RF Micro Devices（RFMD）合并建立而来。
TriQuint半导体是当时环球最大的商用砷化镓晶圆代工供应商，砷化镓是射频芯片中非常重要的一种材料。而RFMD更是素有“射频PA芯片黄埔军校”之称，其在射频芯片行业中的职位可见一斑。
基于如许的资历配景，这些美日老牌射频巨头可以说积累了大量的人才、技能、专利资源，大量的技能专利壁垒都成为了阻挡厥后者的门槛。
除了芯片操持，在射频芯片的工艺和材料方面，美日射频巨头们也上风显着。射频芯片所用到的材料是比较特别的，氮化镓（GaN）、砷化镓（GaAs）、锗硅（SiGe）等高端材料是非经常见的，而这些材料操持到的晶圆加工工艺也更加专业和细分。

▲Skyworks的射频芯片产线
比如SOI工艺在射频开关市场的占有率达到了92%，但是在其他范畴却鲜有应用，CMOS工艺则可以让射频、基频与存储器等组件更加一体化的集成到一体，也更加符合5G时代射频芯片模组化的趋势。
对于射频芯片来说，其最关键的两个指标是噪声系数和线性度，而这两个核心指标与芯片工艺险些完全相干，工艺的优劣就决定了芯片性能的优劣。
而且射频芯片范畴的这些芯片工艺还存在了较多不确定性，差别于我们传统认知中的“硅片”晶圆代工。大概一根小小的封装引线带来的电感就会对射频芯片产生显著影响。
如今，射频芯片范畴排名前四的美日巨头厂商，全部接纳了IDM的业务模式，也就是说从芯片研发操持到芯片生产制造全都把控在本身手里。
在这种模式下，这些巨头们对于芯片技能、生产工艺的把控更加牢固，甚至对于先辈生产工艺的产线装备都是单独定制的，这就增加了其技能的门槛和壁垒。

▲Skyworks的射频芯片产线
三、射频芯片国产化替代，正在路上
在明确了差距后，眼光回到国内市场，中国射频芯片企业颠末十年左右的沉淀，也陆续开始迎来本身的高光时间。对于这些国内玩家来说，有很多积极因素都成为了他们寻衅巨头的精良基础，从技能到市场，从人才到资源。
国内走在前列的射频芯片企业大多是从2010年前后开始发力，那是智能手机正在逐渐取代功能机的初期阶段，而厥后3G向4G的过渡也创造出了更多射频芯片需求，从而让市场可以养活更多玩家。
市场，正是如今国内射频芯片玩家的核心上风之一。如今在整个射频芯片市场中，手机和通讯模块市场约莫占据了80%以上，WiFi路由器和通讯基站分别占据了9%左右，余下的则是NB-IoT市场。
也就是说，手机和通讯是射频芯片的最主要市场，而中国的5G智能手机市场岂论从规模照旧发展速度来说都遥遥领先于环球其他市场，5G基站的建设速度相比其他国家更可以用“一骑绝尘”来形容。

▲2020年1月到2021年6月，国内市场手机出货量情况
根据国内三大运营商一季度数据，如今5G手机毗连用户数已经突破了3.1亿，而停止本年3月，中国5G基站数量在环球5G基站总量中的占比凌驾了70%。中国毋庸置疑地成为了环球最大的射频芯片市场。
而且当下随着半导体产能短缺席卷整个科技财产，全部厂商都盼望加强对供应链的把控，尤其是本土化供应已经成为了科技财产的大势所趋。岂论是苹果、英特尔照旧大陆厂商都是如此。
在这种趋势下，中国射频企业也有了更多机会从中国射频芯片市场中分得更多的蛋糕。

从芯片技能和材料工艺角度来看，国内厂商追赶的步调也在加快。比如在射频开关范畴，卓胜微的产物已经可以做到与巨头们比肩的程度，据了解，如今他们在射频开关、低噪声放大器、滤波器、WiFi蓝牙等范畴获得了63项专利。
在2011年左右，卓胜微将业务重点转向了射频芯片范畴，在3G向4G转换的时代，他们通过射频开关和低噪声放大器产物霸占了这一细分市场，并打出了本身的名堂。
在近十年的积累后，2020年年底，卓胜微在江苏无锡投资了8亿元建设半导体财产化生产基地，而该生产基地据了解将用于建设滤波器生产和射频模组封装测试生产线。也就是说，卓胜微将逐步构建本身的IDM业务模式。

▲卓胜微首创人兼CEO许志翰
如今，三星、华为、小米、vivo、OPPO等主流智能手机厂商都已经将卓胜微的射频芯片用于了自财产品中。当然，这些射频芯片主要用于搭载了联发科SoC的手机，由于高通的射频芯片通常与SoC打包出售。
值得一提的是，根据卓胜微2020年财报数据显示，其2020年营收约28亿元，同比增长近85%，而净利润凌驾10亿元，净利率约38.4%，而且卓胜微的毛利率一连六年维持在了50%以上。
相比之下，射频芯片市场份额排名第一的日本巨头村田电子，其2020年的营收约为900亿人民币，净利率约12%，排名第二的美国思佳讯，其营收约为214亿人民币，净利率约24%。
可以看到，固然在营收规模上中外企业之间的差距还比较大，但是在红利情况上我们甚至已经实现了反超，这就分析其业务正维持一个良性发展，资源也会随之积累，成为后续发展扩大的“弹药”。
除了卓胜微，唯捷创芯（Vanchip）作为射频PA芯片市场的龙头企业之一，如今在环球4G中低端PA市场中占据三成以上的份额。值得一提的是，唯捷创芯的首创人来自于PA芯片圈的黄埔军校，前文提到的RFMD。

▲应用于华为WiFi产物中的唯捷创芯VC7643 射频放大器，图片来源：充电头网
在射频滤波器范畴，大陆企业汉天下成为了国内第一个全面掌握BAW滤波度量产技能的公司之一，而BAW滤波器也是滤波器中偏高端、工艺更加复杂的产物。不过汉天下如今量产产物主要以低价产物居多，大客户不多，出货规模也比较有限。
除了这些表现比较突出的企业，像展锐、络达、韦尔股份等企业也都在射频芯片范畴逐渐开拓者本身的市场。
由于如今国内射频芯片厂商都接纳的是Fabless的模式，因此国产芯片代工工艺就显得尤为关键，如今厦门三安集成已经掌握了砷化镓工艺，而SOI、CMOS等工艺，中芯国际已经可以实现，不过如今最前沿的锗硅工艺国内仍旧相对空缺。
从国产射频芯片企业的崛起来看，岂论在技能、人才照旧资源上，我们都在逐渐积累，慢慢赶上，固然差距仍旧是实打实的，但这些企业无疑都坚固地迈出了各自的步调。
根据Yole Development推测，2025年环球射频芯片市场规模大概将达到254亿美元，而2019年这一数字仅为152亿美元，可见，5G的到来，的确给射频芯片市场注入了一针催化剂。

▲5G+AIoT时代，射频芯片需求将在各个范畴加快爆发，图片来源：Skyworks
结语：SoC之外，更多芯片赛道都充满机遇
可以看到，固然芯片种类差别，但身处芯片行业，中国企业面临的困难却多有相似，集中在操持、工艺和材料上。这些关键环节卡了脖子，必要时间、资源、人力的投入去消解。
随着华为被禁，芯片自研关注度愈发高涨，但眼光更多聚焦于SoC芯片，但实在SoC芯片之外，如电源管理芯片、射频芯片等细分赛道，中国企业的身影都越来越多。
把握住中国市场、把握住5G的崛起，固然充满寻衅，但对中国芯片企业来说更多是机遇。