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从内卷到创新,国产射频芯片将走出自主之路

09/24 09:40
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射频芯片被广泛应用于手机、WiFi路由器基站无线通信领域,从需求来看,全球手机市场和WiFi路由器市场需求近几年均有不同程度下滑,但基站受技术升级和政策影响,或有增长。例如,Yole曾指出应用于宏基站的射频组件市场在2022年达到32亿美元,预计到2028年将增长到38亿美元。

一方面市场需求前景不明,另一方面供给侧又呈现复杂格局,国内射频芯片企业数量颇多并集中于中下游产品,射频芯片高端产品仍被国外巨头垄断,国内企业依然是追赶姿态且处于市场多变环境中。

但国内射频芯片也逐渐出现突破创新,如今年8月31日,中国移动发布国内首款商用可重构5G射频收发芯片“破风8676”,有效提升我国5G网络核心设备的自主可控度。国内在半导体、基站等领域也具备相当的政策土壤,静待企业、产品逐渐成长。

由业界领先的半导体电子信息媒体芯师爷举办的第五届“芯师爷-硬核芯年度活动”,汇聚了百余家中国半导体领域的相关企业。本文特别邀请射频芯片领域的四家企业,就射频芯片的应用与技术发展等内容展开交流。

以下为企业名单(排名不分先后):

●苏州汉天下电子有限公司(简称“汉天下”)

●深圳市杰盛微半导体有限公司(简称“杰盛微”)

●常州千米电子科技有限公司(简称“千米电子”)

●芯百特微电子(无锡)有限公司(简称“芯百特”)

赖志国 | 首席技术官苏州汉天下电子有限公司

苏州汉天下电子有限公司的研发立项始于2012年的贵州中科汉天下电子有限公司,专注于射频前端芯片及模组的设计、研发、生产和销售,核心团队均来自国内外著名高校,在国内率先全面掌握体声波滤波器量产技术,并致力于解决高端体声波滤波器芯片长期被国外垄断的现状,是国内首家以体声波滤波器为核心,并自有产线的射频前端芯片及模组公司。

杨静璇 | 总经理深圳市杰盛微半导体有限公司

深圳市杰盛微半导体有限公司是由海归博士团队创立的高科技公司,总部位于西安,是业内能提供最全面的产品与解决方案的企业之一。产品种类覆盖50多种封装形式和10000多种型号。公司拥有完整的自主研发体系并掌握多项国内领先的关键核心技术,研制开发了各类磁开关系列芯片,磁速度、方向传感器芯片,线性传感器芯片和磁编码器芯片等产品。

戴   湧 | 联合创始人常州千米电子科技有限公司

千米电子由一群在集成电路和通讯领域的有着超过十五年研发经验的资深工程师们于2015年9月共同创建,2016年完成核心团队的搭建,自此以后千米核心团队一心想要解决物联网行业的最大痛点,即大量物联网需求由于投资回报不佳而无法转化成有效需求,并成功研发能够同时满足广覆盖、低功耗和低时延的无线技术LaKi。

张海涛 | CEO&CTO芯百特微电子(无锡)有限公司

芯百特微电子(无锡)有限公司成立于2018年10月,是一家由海外归国人才创立的专业从事高性能射频前端芯片设计、研发和销售的民营高科技专精特新企业,主要产品线包括WiFi、5G通讯、AIoT、UWB、V2X等。公司总部位于无锡市惠山经济开发区,在上海、深圳、西安、成都、香港均设有分部,致力于将国际领先的高性能射频芯片技术推广到中国,为国人提供中国芯

1公司目前在射频芯片领域有哪些尖端产品,具备何种产品优势?

赖志国,汉天下  首席技术官

公司目前最核心的产品是体声波滤波器以及射频前端模组芯片公司最核心竞争力一是公司自成立以来在体声波滤波器设计及量产工艺方面的积累,另一方面是自有晶圆厂。大家可能都知道,目前全球体声波滤波器市占率最高的两家射频厂商Broadcom和Qorvo均采用 IDM模式封锁设计和工艺,毛利率远高于国内设计公司。而国内体声波滤波器厂商在量产环节基本仍以代工为主,而且国内代工企业在体声波先进工艺上并不成熟,这也导致国内高端滤波器迟迟无法取得重大突破。汉天下自建晶圆厂,从而形成了从体声波滤波器研发,设计,生产和制造为一体的商业模式,这极大地缩短了研发和量产周期,有利于产品的研发和快速迭代,快速推出符合下游市场要求的新产品,从而保障产品质量和供应链安全。

杨静璇,杰盛微 总经理

公司目前的射频芯片(产品)主要是可替代NXP恩智浦)的RC 522、RC 523、CV 520和PN 512,包括杰盛微的663,其应用领域有智能家居、门禁、刷卡机,还有包括POS机等等。

相对来讲,杰盛微的技术核心是从芯片前端的开发到后期客户的应用、软硬件的应用,全程有工程人员去协助落地,同时公司会提供全面的技术配套服务。公司产品目前已经是达到了多元化,在转硬件上已经达到了高端化,而且性价比也相对比较高,目前都没有进口(产品)的价格的2分之一。

戴   湧,千米电子 联合创始人

公司用5年多时间研发而成了全新无线通讯技术LaKi,它的名字来源于Last Kilometer IoT Coverage,即“物联网的最后一公里覆盖”。该产品完全根据物联网的数据特点和通讯特点全新研发,包含了Mac层的LaKiplus的通讯协议,以及物理层的LK 2400系列射频Soc芯片。它的性能可用实测数据说明,5.9毫安的发射电流就可以实现1.5公里距离以上的通讯,并且空口速率可达到1M bps,这个性能应该是独步全球的。产品目前主要应用在两大方向,一个是物联网方向,在这个方向中很多领域已经有多款应用落地,包括智慧畜牧业、智慧农业、仓储物流,以及智慧铁路等等;另外一个应用方向就是长距离低功耗的语音解决方案。也用实际数据来说明,200 毫瓦的发射电流可以实现五公里以上全双工清晰的语音通讯。

因为LaKi是全球少有的基于2. 4G赫兹频段的无线技术,所以说它有一些得天独厚的优势,首先是在全球都是免费频段,都可通用。第二,LaKi还可以跟蓝牙、 WiFi等在可穿戴设备、智能手机等设备应用的一些技术进行共天线,能够节省宝贵的设备空间

张海涛,芯百特 CEO & CTO

芯百特在射频芯片领域现在主要有三款尖端产品:尖端产品一:WiFi 7射频前端模组产品优势:拥有更好的DEVM(动态EVM)性能、更低的噪声,更好的兼容性工艺,体积更小,结构更紧凑。同时兼容多种供电电压。尖端产品二:UWB射频前端模组产品优势:更好的高频性能,更好的带内增益平坦度,ch9符合新国标要求;实现功放低噪放、开关三合一的高集成度特性。尖端产品三:C-V2X射频前端模组产品优势:满足车规级需求,实现全国产化,解决了卡脖子痛点。

2、在技术突破和工艺方面,射频芯片的设计制造将朝哪些方向发展?

赖志国,汉天下  首席技术官

高集成化或全集成方案依然是未来的主流设计方向,随着5G技术不断演进,为了更好的满足移动智能终端小型化、轻薄化、功能多样化的需求,从单一器件产品结构向高集成或全集成模组化转变是这个行业的必然趋势。那么在高集成或全集成方案中,各个器件之间不是简单的叠加关系,尤其滤波器与射频前端中的PA、LNA以及开关设计中的GaAs、SOI、CMOS等半导体工艺不兼容。因此,如何在解决高集成或全集成方案中集成化设计及多芯片一体化封装等问题是关键

戴   湧,千米电子 联合创始人

射频芯片设计将朝着以下几个方向发展:

物联网:随着物联网技术的不断发展,射频芯片设计将更加注重低功耗、低成本、更高带宽等方面的性能,集成度也会越来越高以降低BOM成本,实现Chip As A Module,以适应各种物联网设备的需求。

5G通信技术:随着5G通信技术的普及和发展,射频芯片设计将更加注重高频、高速和大功率等方面的性能,以满足更高速率、更低延迟和更高稳定性的通信需求。

制造工艺:随着制造工艺的不断进步,射频芯片设计将更加注重集成度、性能和稳定性等方面的性能,以满足更高性能、更低成本和更可靠性的要求。

AI和智能家居:随着AI和智能家居技术的不断发展,射频芯片设计将更加注重智能控制、低功耗和网络管理等方面的性能,以适应各种智能家居设备的需求。

射频前端集成:射频前端集成是当前射频芯片设计的一个重要趋势,通过将多种射频元件集成在一起,可以降低成本、减小尺寸、提高性能和降低功耗等。

总之,射频芯片设计将朝着高频、高速、低功耗、低成本、小型化、集成化和智能化等方向发展,以满足各种通信、物联网、汽车电子、军工等领域的需求

张海涛,芯百特 CEO & CTO

发展方向:更高功率、更宽的带宽、更小的噪声、更低的功耗;更高的集成度、更小的体积

技术突破 & 制造工艺:性能要求越来越高,越来越接近材料和工艺的极限;不同的技术路径,不同的材料工艺的多die组合,兼具性价比的平衡

IDM Fablite化的趋势,Fabless公司的Hybrid IDM or Virtual IDM模式的探索;

先进封装技术的运用:为了散热更好采用Flip-Chip封装技术,为了减小射频参数的寄生采用Fan-In和Fan-Out封装技术。

3、5G 时代,射频芯片的研发应用面临怎样的机遇和挑战?企业在这些变数中如何应对?

赖志国,汉天下  首席技术官

5G已历经四年的商业化之路,从起初的“能用就好”到如今对“性能和成本适配”提出了更高要求。那么随着5G技术的渗透,通信设备的频段数量不断增加、频谱日益复杂化,导致射频前端器件需求量剧增,按Yole Development的预测到2028年,该市场将达到269亿美元。但目前国内射频前端的核心器件主要由美日企业占据,呈现高度垄断的市场格局。因此,广阔的市场需求量和依然被垄断的市场格局,是进行国产替代的最佳契机但是机遇与挑战并存,射频前端芯片尤其是滤波器研发、制造技术全面落后于美、日发达国家,性能突破是难点也是关键。面对机遇与挑战,汉天下始终坚信射频前端芯片产业没有捷径可走,经过十年的探索,反复试验,调整生产制造流程,在产品设计、结构优化和关键工艺上均实现突破,并打通了极具挑战的体声波滤波器芯片的建模、设计、制造、封装及测试全流程,掌握了全套产业化技术,做到核心技术完全独立自主研发,并拥有自己的晶圆制造产线,突破国内滤波器工艺和产能的制约。2022年,公司在已有的技术积累上,已经开始射频前端模组系列产品的开发,以更好的满足5G时代对产品高性能、小尺寸、低成本的需求

戴   湧,千米电子 联合创始人

5G时代的到来确实给射频芯片的研发和应用带来了机遇和挑战。

以下是一些相关的问题和应对方法:机遇:5G通信技术对射频芯片的需求量更,因为5G要求更高的数据传输速率、更低的延迟和更高的网络密度。此外,5G还采用了更高的频段和更复杂的调制方式,这需要更先进、更高效的射频芯片。因此,射频芯片企业可以借助这个机遇,扩大市场份额,提高销售额和盈利能力。

挑战:5G通信技术对射频芯片的要求更高。5G需要更高的频率、更大的带宽和更强的信号处理能力,这需要射频芯片企业具备更强的研发能力和技术实力。此外,5G还要求射频芯片具有更小的尺寸、更低的功耗和更低的成本,这需要射频芯片企业不断改进制造工艺和优化设计。

应对方法:企业可以采取以下措施来应对5G时代的机遇和挑战:

(1)加强研发投入和技术创,提高射频芯片的性能和可靠性,以满足5G通信技术的要求。

(2)优化制造工艺和生产流程,降低成本,提高效率,以适应5G通信技术的市场需求。

(3)加强与通信设备制造商、运营商等合作伙伴的合作,共同开发5G产品,以应对市场竞争。

(4)积极拓展新的应用领域,如物联网、智能家居、自动驾驶等,以扩大市场份额和盈利能力

总之,射频芯片企业在5G时代需要不断创新、优化生产和市场策略,以应对机遇和挑战。

张海涛,芯百特 CEO&CTO

5G时代对于射频芯片的要求越来越高,主要体现在更高的集成度上面,之前采用的MMMB加上滤波器模组的形式已经无法满足5G通讯的需求,需要采用L-PAMiD/PAMiD的形态,这样就对射频模组的性能/散热提出了更大的挑战。射频芯片的研发公司需要有更加齐备的全产业链认知以及相关的设计/制造能力,同时拥有系统整合能力,这也将是未来的产品竞争核心竞争力

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