传感器专家网|卡脖子技术之射频芯片器件：国产尴尬何时终结？

美发达国家独大，强者愈强
目前全球射频前端市场总规模稳定增加，且集中度较高，前四大厂商几乎占据着85%市场，领先的厂商均是日美发达国家企业，分别是Skywork、Qorvo、AVAGO和muRata 。

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全球射频前端市场增长及份额
除此之外，全球射频公司还在不断的进行整合演变。不断可扩展技术、产品及市场渠道，进行有机结合。强强联合，强者俞强。

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【传感器专家网|卡脖子技术之射频芯片器件：国产尴尬何时终结？】
全球射频公司整合演变一览美国三大射频巨头：Qorvo、Avago、Skywork
Qorvo利用收购，拓宽产品线
Qorvo是2015年由RFMD和TriQuint两家公司合并而成立一家RF厂商。两家公司合并后的Qorvo完成了天线、功率放大器芯片、滤波器和射频开关的全产业线布局。公司主要包括两个部门，移动产品以及基础设施和国防产品。这两个部门具有一个共同的特点：射频与通信，其中射频技术是Qorvo专注的领域。
自Qorvo成立后，公司就进行了多次并购，来扩大其产品线。在这个过程当中， Qorvo根据当时的市场情况，首先针对物联网领域进行了布局——2016年4月， Qorvo宣布收购物联网解决方案供应商Green Peak ，此次收购让Qorvo得以扩展RF解决方案和系统芯片 (SoC) ，为其在智能家居、物联网等领域的快速发展提供了强有力的支持。
当时间进入到2019年以后， 5G的发展开始被业界所关注。而Qorvo因有Sub-6G和mmWave技术，被业界看好其在5G时代的发展。乘着5G的东风， Qorvo也在2019年进行了多次收购。在这几宗收购当中，我们不仅看到了Qorvo不仅仅在丰富射频产品线，也在积极扩展非射频产品的业务。
在非射频产品线中， Qorvo收购 Active-Semi International当属典型的案例。 Active-Semi是电源管理和智能电机驱动IC市场的新兴领导者，并不属于Qorvo常规经营范畴， Qorvo为什么会青睐于此？对此， Qorvo方面曾表示，收购后， Active-Semi将成为 Qorvo 基础设施与国防产品（IDP）部门的一部分。而电源管理在Qorvo所专注的IDP（包括5G基站、国防有源相控阵、汽车和物联网）市场的营收贡献将会越来越多，这是Active-Semi吸引Qorvo兴趣的原因之一。此外，Active-Semi的电源管理芯片在运动相机市场拿下大概50%的市占，在固态硬盘中的份额也介乎20%到25%之间，电机产品也和全球领先的大客户建立了紧密的合作关系。更重要的一点， Active-Semi在攻克这些市场的期间，还积累起了开辟更多新兴市场的技术基础，也成为了Active-Semi赢得Qorvo青睐的加分项。 Larry Blackledge 在Active-Semi被Qorvo收购时曾表示：“Active-Semi 的可编程模拟功率解决方案与 Qorvo 的领先产品和技术组合的强强联手会带来大量机会，使公司可以增加营收，开发更高集成度的系统解决方案，进军 5G 基础设施等新的高增长市场。 ”
六个月后， Qorvo方面再次传出收购消息。据悉， Qorvo本次收购了高性能RF MEMS天线调谐应用技术供应商 Cavendish Kinetics 。对此， Qorvo表示，收购完成后， CK团队将推动RF MEMS技术应用于Qorvo的全部产品线，并将该技术转变为能针对移动设备和其他市场进行大规模制造。
近日，根据Qorvo最新季度的财报显示， Qorvo已就收购Decawave和Custom MMIC达成明确协议，公司表示将斥资5亿美元收购这两家公司。其中， Decawave主要专注于研发一种提供超宽带（UWB）无线技术的低功耗芯片，其可以识别室内任何物体的特定位置。 UWB芯片被苹果应用于其iPhone11 ， iPhone 11 Pro和iPhone 11 Pro Max中。另外，也有消息显示，华为也计划将UWB芯片用于其手机当中。种种迹象表明，未来围绕着UWB芯片将会为手机带来新的发展机会。众所周知，移动设备是Qorvo营收来源很重要的一部分，此时， Qorvo选择收购拥有一流UWB技术的企业也是一种能够快速进入到UWB领域的方式。通过布局UWB技术， Qorvo也可将UWB技术与其此前收购的物联网相关技术相结合，从而迸发出更大的影响力。分页标题

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Avago射频产品正走向边缘化
在半导体行业当中，提到收购能手，就不得不提到现如今半导体行业排名第五的企业——Broadcom 。现在的Broadcom是Avago于2015年斥资370亿美元收购了当时的Broadcom Corp BRCM.O ，后更名为Broadcom Limited 。
射频芯片作为Avago的原始业务之一，却在Broadcom中走向边缘化。根据外媒消息， Broadcom正在考虑出售其无线芯片业务，目前Broadcom正在与瑞士信贷合作，为其射频部门寻找买家。据悉， Broadcom此次计划出售的RF部门属于无线业务的一部分，但在 2019 Q4的财报电话会议中， Broadcom CEO 陈福阳表示，博通的无线芯片业务是独立运营的。公司表示，目前该业务已被划为核心半导体业务之外的业务。
通过整合以上信息，有市场认为， Broadcom的重心将开始由半导体转向软件。而通过Broadcom自2018年以来的收购情况来看， Broadcom的确已经在软件业务领域开展了大规模的收购——2018年7月， Broadcom以189亿美元现金收购软件公司CA Technologies 。 2019年8月， Broadcom宣布以107亿美元收购杀毒软件厂商赛门铁克的企业安全业务。
即便Broadcom正在试图拓展其软件方面的实力，并有意向出售其射频业务，但其射频产品却仍然被业界所认可。近日， Broadcom表示，公司已经与苹果签署了两份多年合作协议，称其部件将出现在苹果产品中。据悉，这两宗交易是去年夏天博通披露的射频芯片供应协议的补充。 Broadcom公司表示，两家公司新的协议以及此前披露的其他合同将为该公司带来总计150亿美元的收入。由此可见，其射频业务的强劲实力。
Skyworks的孤军奋战
相对于Qorvo与Broadcom而言， Skyworks方面则鲜有买卖消息，可以说这家公司一直都处于孤军奋战的状态。这家成立于1962年的企业致力于开发用于射频和移动通信系统的半导体。据其例年财报显示，在2011至2019年中， Skyworks的移动业务收入从11亿增长到23亿左右，年化增长率为9.2%；非移动业务收入从2.84亿增长到11亿以上，年化增长率为19% 。非移动业务增速明显高于移动业务。但Skyworks客户集中度较高，其产品大部分销售给苹果公司——根据公司披露的相关信息显示，苹果公司在2018财年占其总营收比重为47% ，是公司的第一大客户。

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除苹果以外， Skyworks也是多家本土手机厂商的射频供应商。受惠于中国手机市场在过去几年中的成长，也为Skyworks带来了巨大的商机。据相关数据显示， Skyworks营收来源最大的消费地区为美国，第二大消费地区则是中国大陆， 2018财年占比25.4% ， 2019财年上半年为22.1% 。
同时，万物互联的趋势也让射频成为了必不可少的器件。根据近期5G Americas与推出的5G白皮书指出，蜂巢式物联网正成为广域物联网应用的首选技术；同时爱立信(Ericssion)2019年移动性报告中亦表示，蜂巢式连接的IoT装置预计将从2018年的10亿台成长至2024年的41亿台，复合年成长率为27% 。其中LTE-M/NB-IoT(大规模物联网)预计将占其中的45% ，远高于2018的数量。在这种趋势下， Skyworks在“触网”时并没有选择收购，而是通过合作的来进行布局。今年一月， Skyworks与Sequans联手于2020年美国消费性电子展上展示新品，有意布局NB-IoT/LTE-M市场。有媒体报道称，本次Skyworks与Sequans的技术合作，将使大规模物联网的布建加速，连带提高5G应用。
此外，也有国外相关报道认为， Skyworks将是即将推出的5G的主要受益者，它已经从最初推出的5G移动网络和支持它的基础设施中发现了新的动力。这也是Skywork能够在射频市场中保持竞争力的一大亮点。根据华为发布的全球产业展望预测，到2025年，全球将部署650万5G基站，由于5G基站频段高，覆盖半径小，传播性能弱，需要更多小基站来实现室内室外场景的全面覆盖，预计5G时代小基站的规模将数倍于宏基站。 Skyworks所拥有的4G/5GSmallCell和Massive-MIMO基站解决方案，将在未来非移动端5G业务中发挥潜力，因此，也被业界所看好。分页标题

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射频前端全球五大供应厂商国产射频PA的真实市场现状
国内射频PA三大市场：手机市场、WIFI市场、基站市场。根据法国调研机构Yole统计，手机PA市场约占65% ， WIFI PA市场约占20% ，基站市场约占10% ，其他为5% 。
手机PA市场现状：
要了解射频PA的真实市场需求现状，我们需要从全球手机市场出货量和国内手机市场出货量来分析。
国产手机射频PA分为：2G PA、3G PA、4G PA、5G PA 。
2020年，全球2G手机预估为3亿部，采用国产2G PA ，其中昂瑞微占60%以上；3G手机预估为5000万部，国内市场基本为零， 3G PA主要是昂瑞微和Qorvo；4G手机预测为9.5亿部，其中大约6亿部来自中国， 4G PA的需求大约为50KK/M ，假定SKY、Qorvo和高通PA分走50%的份额，国产射频PA厂家的机会是25KK/M ，国内有Vanchip、慧智微、展锐、飞骧、锐石创芯、昂瑞微等厂商提供4G PA ，其中一家占10KK/M以上。
华为海思手机射频PA具体出货数据未知，在此不做具体分析。
据高盛最新的一份报告预测显示， 2020年全球5G智能手机出货量将达2亿部。 2020年出货的2亿部5G手机都会采用国外5G PA ，设计工作已完成或者即将完成。国内5G PA从样品到量产交货需要时间，真正的机会要等到2021年。
国产手机射频PA有没有机会，与Skyworks暂时停产无关，能替代的，已经替代，不能替代的，缺货也很难替代，何况还有Qorvo 。此外，需求大幅下滑，之前的备货应该可以满足市场供货需求。从下面的国内外手机出货数据和预测就可以看出。
WIFI PA市场现状：
根据Yole和多方的数据统计结果， WIFI PA市场规模约为手机PA市场规模的三分之一。
Yole之前预测，手机射频前端市场将从2017年的150亿美元增长到2023年的350亿美元，迎来14%的高速增长。其中PA ，将会从2017年的50亿美元增长到2023年的70亿美元，年增长率7% 。
Yole之前应该没有想到中国手机射频PA会进展那么快，中国手机射频PA厂家会有那么多，价格竞争会有那么激烈，价格直接砍一半。如果Yole重新统计，全球手机射频PA年销售额至少会降到40亿美金。
推算下来， WIFI PA/FEM的市场规模约10亿美金是个比较准确的数字。这是一个小众市场吗？
通过WIFI PA全年砷化镓晶圆消耗量统计，再乘以一片6寸晶圆上平均DIE颗数，得到的结果是约15亿颗/年。随着WIFI6的到来，这个数量还会上升，但国产WIFI PA的兴起，导致产品均价会大幅下降。
WIFI PA/FEM正在经历国产替代的过程，只要不是终端客户指定，新项目上基本上都会首选国产芯片，包括台湾立积，这也是立积Q3/Q4上市财报业绩快速增长的原因。 2019年立积受惠华为等客户802.11ac FEM网通产品拉货稳定增加，营收6.48亿元人民币（非WIFI射频产品占10%），毛利率35.8% 。随着华为WIFI6路由器量产提货，立积2020年第一季度营收1.96亿人民币，同比上年季度增长95% 。
到目前为止，国产WIFI PA/FEM的市占率不超过10% ，包括台湾立积。最新统计，国内做WIFI PA/FEM的公司已达13家。
基站PA市场现状：
基站PA分GaN PA、LDMOS PA、GaAs PA ，这些产品长期被国外厂家所垄断，近些年国内公司也开始研发，真正批量出货的很少。
GaN PA和LDMOS PA的主要厂家：NXP、日本住友、Amploen、Qorvo 。
GaAs PA的主要厂家：Skyworks、Qorvo、高通。行业专家介绍， GaAs PA用于小功率基站，以2W为主， 4W的GaAs PA很难支持100MHZ带宽。现在2W的GaAs PA已经有很多国内公司在做了，竞争也会很激烈。
目前，基站PA主要采用LDMOS PA ，但是LDMOS技术适用于低频段，在高频段领域存在局限性。行业人指出， 5G基站GaN PA将成为主流技术， GaN PA能较好的适用于大规模MIMO技术。根据Yole预测， 2023年基站PA的市场规模将达到6-7亿美金。国产射频芯片与国外差距分页标题

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国产射频前端芯片取得了很大的进展，但也要看到差距，这种差距将长期存在。
有人问，国产射频前端芯片什么时候可以追上国外；我说10年，也有人说20年。什么时候国内射频芯片公司可以自己定义主流产品了，那时就可以说已追上或者超越国外公司。
在有些射频前端芯片方面，我们已经追上国外。在主流射频前端芯片方面，国产射频芯片公司差距明显，革命尚未成功，同志仍需努力。
国产手机PA的差距：
2G PA：各方面性能都不输国外产品，成本更低。国外公司2G PA基本上不再供货了。
3G PA：整体性能不输国外产品，成本更低。国内厂家有昂瑞微，展锐、飞骧；国外主要是Qorvo CMOS 3G PA 。
4G PA：分两档，中功率4G PA和高功率4G PA ，国产中功率4G PA与国外产品基本上不相上下了，成本和价格上都有优势，能替换的都已经替换了。国产高功率4G PA ，整体性能上还是有点差距的，但也能满足手机客户的需求，最后取决手机客户是否对性能有极致追求。
5G PA：国内产品差距还是很明显的， SKY和Qorvo在去年已经量产交货，国内公司今年才开始有样品。根据以往的经验， SKY和Qorvo在年底会推出下一代5G PA产品，国内公司又要开始下一波的跟进。
为了摆脱国产射频芯片公司的跟进， SKY和Qorvo有三种方式：
不断地更改PIN脚定义，改进一些小功能，其实也是大同小异，以先入为主的方式，让跟进者没法直接替换。国内厂家要跟进量产，需要一年以后。
创建很多产品型号，通过芯片版图改变一下PIN脚位置，变成同样功能的产品有不同的型号，不同的客户推不同的型号，让国内公司不知道跟哪一个？感谢MTK ，在手机上结束了这一做法，统一PIN定义，让国产射频PA缩短了差距。
在手机PA上， SKY和Qorvo只有一种做法，保持先进性、保持产品的复杂性、保持产品定义主导权。
记得10年前，国产2G PA在客户端量产交货， 8年前国产3G PA也开始出货。眼看着跟上了，最后还是没跟上。
国产WIFI PA/FEM的差距：
WIFI 4 PA/FEM：国内中功率产品成本优势明显，整体性能上也已经不差于SKY和Qorvo 。完全可以替代，但也要说明一下，这已经是SKY、Qorvo公司10年前的产品了。高功率产品，跟SKY和Qorvo还是有点差距。
WIFI 5 PA/FEM：国内很多公司都在做这个产品，能做好的公司不多，康希5.8G中功率FEM性能上国内做的最好。产品也分中功率和高功率，国内高功率FEM与SKY和Qorvo差距明显。
WIFI 6 FEM：当前是热点，很多射频前端芯片公司纷纷加入这个赛道。 WIFI6给射频前端带来了更多机会，也带来了更多竞争。 WIFI6 FEM同样分中功率和高功率，国产WIFI6中功率已经出来，国产高功率WIFI6 FEM估计要到明年。 SKY和Qorvo高功率WIFI6 FEM在2018年就已经面世，预估国内产品的差距至少是3年。
WIFI 7 FEM：SKY在客户端已经可以提供样品了。
WIFI PA/FEM有个好处，是个长尾产品。只要做的好，性价比高，市场一直存在。要跟随SKY ，也很有难度，同样类型的WIFI6 FEM ， SKY有330、331、333、337、340 ，国内公司怎么跟？
国产射频开关和LNA的差距：
射频开关：射频开关在技术上没有什么发展，工艺都是采用SOI ，频率支持不是问题，分GPIO和MIPI接口。卓胜微已经是世界上最大的射频开关公司，国内射频开关，性能好，成本和价格更好。我也分析了一下，市场价格在0.1USD以下的产品， SKY和Qorvo都没有什么兴趣去继续优化，做完就结束。
射频Tuner：这个产品还是由国外公司领先和主导，主要厂家：SONY、SKY、Qorvo 。 Tuner分为三级：耐压40V、60V、80V 。耐压40V和60V ，国内射频芯片公司基本上都能做，但80V还有难度，也有听说卓胜微已经做出来。据了解，耐压80V已经满足5G手机应用，对技术上没有进一步的要求。市场上的Tuner主要为SP2T、SP4T、DPDT、3P3T 。分页标题
GPS/LTE/WIFI LNA：LNA是国内射频芯片公司主导的市场。技术上，已经没有问题；工艺上，已经很成熟，人才上，已经很充足。但国内公司不太关注高性能的LNA ，这跟国内市场有关系，大家只关注量大的产品。
如果要说差距，滤波器的差距与国外是最大的。国产滤波器的追赶需要时间和投入。
文章来源：ittbank