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翻不过这两座山,华为手机就是被扼住咽喉的对讲机

发布时间:2019-07-30 11:10:43  来源:芯三板    背景:

  即使是最自信的设计人员,对于射频电路也往往望而却步,因为它会带来巨大的设计挑战,并且需要专业的设计和分析工具,强大如华为搞得定CPU,也暂时无法在射频芯片有所建树。

翻不过这两座山,华为手机就是被扼住咽喉的对讲机

  2015年5月19日,美国司法部网站公布,天津大学教授某教授16日从中国飞到美国洛杉矶入关时被警方逮捕,并被当地法院以涉嫌经济间谍罪起诉。美国检方称,该教授在南加大获得电子工程博士学位,在求学期间,他参加了由美国国防高级研究计划署资助的研究项目,开展薄膜体声波谐振器(FBAR)技术的研发工作,这项技术主要用于包括手机、平板电脑在内的移动设备,过滤不必要的信号。在获得博士学位后加盟了思佳讯(Skyworks)。这家公司为美国军方提供安全通讯装备,同时也为苹果公司的iPhone提供部件。但是,该教授成立了自己的公司,使用窃得的技术生产制造FBAR滤波器,产品提供给了中国客户。

  谁是思佳讯(Skyworks)?

  射频前端领域设计及制造工艺复杂,门槛极高,现阶段全球射频前端芯片市场大的集中度比较高,主要被博通,Skyworks,Qovro等美国企业占据,而思佳讯(Skyworks),Qovro两家公司几乎垄断了应用到5G基站和手机的高端射频PA、滤波器市场,国内厂商还无法进行替代。

  思佳讯通讯技术发展公司(Skyworks)成立于1962年,总部位于美国马萨诸塞州,主要从事包括全球知识产权在内的专有半导体产品的设计、开发、制造和销售。射频元件龙头,手机射频供应商,主营方向为射频前端产品,包括射频功率放大器即RF PA、各种滤波器、混频器、衰减器等,全球前10大手机厂家都是其主要客户,思佳讯牢牢把握着高端射频的统治地位。

翻不过这两座山,华为手机就是被扼住咽喉的对讲机

  扼住华为咽喉的另一座大山

  此前根据东京研究机构Fomalhaut Techno Solutions的数据显示,按成本来算的话,华为P30 Pro中62%的零部件是由中国以外的公司生产的;其中有38.1%来自中国大陆,16.3%来自美国,而经过美国禁令之后,华为在最新发布的Mate 20X 5G版本对国外的依赖度更低了一步。

  根据 iFixit 对华为 Mate 20 X 5G做了拆解,Mate 20 X 5G的SoC、电源、音频、Wi-Fi、射频收发、充电,都是华为自家芯片 ,华为手机用上自研的配置占比率进一步加大,而在非国产的配件中,射频芯片赫然在列,而且都是由思佳讯(Skyworks)和Qorvo提供的,强大如华为也暂时无法在射频芯片有所建树,可见射频芯片的门槛极高。

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  绿色:Skyworks 78191-11用于WCDMA / LTE的低频前端模块

  天蓝:HiSilicon Hi6526 PMU

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  红色:Qorvo 77031 4T8R中/高频段模块

  橙色:HiSilicon Hi63650

  黄色:HiSilicon Hi6421电源管理IC

  绿色:HiSilicon Hi1103 Wi-Fi模块

  天蓝色:HiSilicon Hi6D03

  与Skywork这种老资格相比,另一家射频巨头Qorvo则显得很年轻,其在2015年由TriQuint 和RFMD 两家公司合并成立,兼具 RFMD 和 TriQuint 的技术、集体经验和智慧资源,是移动、基础设施和国防应用领域可扩展和动态 RF 解决方案的全球领导者。

  Qorvo 在射频产品领域提供商中占据领导地位, 在终端功率放大器市场,形成了Qorvo、Skyworks和Avago三家企业寡头竞争的局面,因为GaAs/GaN化合物PA具有独特的工艺和较高的技术门槛,三家企业合计占据了90%以上的市场份额。在射频开关方面Skyworks和Qorvo则占据了整个市场的大半江山。

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  Qorvo 着重定位于高端射频滤波器产品,凭借其BAW 滤波器技术与Broadcom共同占据BAW 滤波器市场。Qorvo推出业界首款具有5G功能的射频前端,与全球领先的芯片组供应商密切合作开发超高速4G LTE,LTE-A和5G连接,在5G射频方面始终走在最前面。

  得终端者得天下

  射频芯片的发展离不开智能手机普及,2G时代,手机的频段数是4,3G时代变为6,目前4G千元机频数是8-20,其套片价格也从0.8美元攀升至3.25美元,再到如今的8-10美元,随着移动终端的不断升级,射频芯片数量与价格都在不断上升,到5G时代,频段数将达到50,单个手机终端对射频套件的需求也将达到25-40美元,这价格将很可能超过手机主芯片。

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  在2009年至2010年期间,思佳讯公司受益于多频段通信产业走向高端手机市场,业绩以每年17%的增长率稳步向前,从2012年起,在中国地区每年的销售额超过其全球年销售额的50%。2018年高盛公司根据2017财年数据,统计得出了41家对中国市场依赖度最高(依营收占比计算)的美国公司,根据统计结果显示,两大射频厂商对中国市场依赖度最高,思佳讯84%的占比蝉联“状元”宝座,Qorvo 则以71%的占比位居探花,两大射频厂商作为华为的主力供应商,也占据重要地位,Qorvo有11%的营收是来自华为,思佳讯则有12%的营收来自华为,2018年,思佳讯和Qorvo芯片各有4.5亿美元营收来自华为,这一组数字后边积极意义是,华为在对射频厂商来说是不可或缺的大客户,但反过来说,在射频芯片领域,目前还没有能够进行国产替代。

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  射频芯片的难题

  经验积累:射频芯片设计需要的理论知识真的是非常多,而且射频芯片的设计存在各种指标的折中均衡,所以需要丰富的经验积累。

  工艺要求:很多射频芯片的指标要求都是要挑战工艺极限,这就需要很多创新性的电路结构,此外还有工艺及封装的物理限制或者模型的不准确性导致的难题。

  器件的射频精确模型是业内的一大难题,频率越高偏差会越大,还有一些器件特性难以建模。以上所说的基本都还是单个功能模块电路在设计上会遇到的难题,到整个复杂芯片的总版图及封装设计阶段还有很多其它难题,总之,寡头公司利用技术优势和规模效应,形成了较深的护城河,具有极强的盈利能力。

  广阔的前景

  根据 QYR Electronics Research Center 统计, 2011 年以来全球射频开关市场持续增长, 2018 年全球市场规模 16.54 亿美元, 预计 2023 年市场将达 35.6 亿美元, 2018-2023 年复合增长率达 16.55%。根据测算, 2019-2023 年智能手机出货量从 16 亿增长到 18 亿, 射频开关单机数量从 6 个增长到 14 个,平均单价从 0.16 美元降至 0.12 美元,对应市场将从 2019 年的 15.4 亿 美元增至 2023 年的 30.2 亿美元,年均复合增速高达 18%。

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  国产替代

  目前全球射频芯片公司数量超 1 万家, 其中射频开关公司有 80 多家。射频开关龙头公司包括美国的 Skyworks、 Qorvo、 Broadcom 和日本的 Murata 等, 4 家公司合计占据全球射频开关市场份额的 77%,其射频开关产品覆盖高端机型,比如苹果 iPhone X/XS Max/XR、 三星 Galaxy 系列、华为 Mate 系列等。卓胜微作为全球第五大、国内第一大射频开关公司,产品以中低端机型 为主,目前已取得全球 5%市场份额,率先实现国产突破;并且随着与客户合作的加深,其份额有望继续扩大。

  另外紫光集团在 2018 年 7 月即与法国智能卡芯片制造商 Linxens 签署并购协议,以 22 亿欧元收购 Linxens ,是近 2 年来紫光集团最重要的海外并购, Linxens同时也是法国射频龙头,收购Linxens对紫光发展射频业务具有积极意义。

  射频芯片代工方面,国内仅有三安光电和海威华芯开始涉足化合物半导体代工。三安光电旗下的三安集成电路有限公司,业务涵盖前端射频、电力电子及光通讯等通讯微电子领域芯片的研发、代工及服务,是国家集成电路大基金重点支持的化合物集成电路芯片制造企业,也是国内首家面向射频、高功率商用的化合物半导体制造厂商。

  海威华芯为海特高新控股的子公司,与中国电科29所合资,目前具有GaAs 0.25um PHEMT工艺制程能力。

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