本调研报告侧重于通信和网络领域的国产芯片厂商,主要从射频与基带、毫米波雷达、卫星通信,以及网络交换等四个细分市场考虑,精心挑选出每个领域的国产芯片厂商。
射频与基带通信
在无线通信中,射频(RF)表示可以辐射到空间的电磁频率, 范围从300kHz~300GHz之间。射频芯片是能够将射频信号和数字信号进行转化的器件,主要包括RF收发器、功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)、 滤波器、 射频开关(Switch)和天线调谐开关(Tuner)等。
图一:基带与射频前端示意图。
射频前端模块(RFFE)主要包括滤波器、功率放大器(PA)、低噪声放大器、射频开关、天线调谐器、双工器,以及接收/发射器等。其中:滤波器负责发射及接收信号的滤波和频率选择,保障信号在不同频率上互不干扰地传输;功率放大器负责发射通道的射频信号放大;低噪声放大器主要用于接收通道中的小信号放大;射频开关负责接收和发射通道之间的切换;双工器负责双工切换及接收/发送通道的射频信号滤波。
据Yole Development报告预测,2018年全球移动终端射频前端市场规模为150亿美元,预计2025年有望达到258亿美元,7年间的年复合增长率CAGR为8%。
图二:2018~2025年射频前端芯片市场规模(单位:$B为10亿美元)
移动通讯设备中最重要的器件就是射频和基带芯片,射频芯片负责射频收发、频率合成、功率放大;而基带芯片负责信号处理和协议处理。基带芯片主要分为5个部分:CPU处理器、信道编码器、数字信号处理器、调制解调器、接口模块。其中CPU处理器负责对整个移动台进行控制盒管理,完成所有的软件功能,即通信协议的物理层、数据链层、网络层、 MMI和应用层软件;信道编码器主要完成业务信息和控制信息的信道编码、加密等;数字信号处理器主要完成信道均衡和基于规则脉冲激励-长期预测技术(RPELPC)的语音编码/解码;调制解调器主要完成通信系统所要求的调制/解调方案;接口模块包括模拟接口、数字接口以及人机接口。
全球移动通信市场经过1G-3G时代的发展,到4G时代已有多家半导体厂商进入基带芯片市场。然而,5G基带芯片的性能要求和技术复杂程度要比前几代高得多,目前全球只有高通、华为海思、紫光展锐、三星和联发科研发出了5G基带芯片。英特尔的5G通信业务卖给了苹果,到现在还没有推出5G基带芯片。
速度、时延、带宽和能耗是5G通信的四大关键技术指标,而基带芯片决定了通话质量的优劣、网速快慢、信号强弱,直接影响用户体验。据Strategy Analytics数据显示,全球基带芯片市场规模将从2018年的215亿美元增长至2023年的328亿美元,复合年均增长率(CAGR)为8.2%。
本调研报告收录了4家有实力研发5G基带芯片的国内厂商,其中海思依靠华为的通信技术和专利积累,推出了巴龙系列基带芯片,以及集成巴龙基带的麒麟处理器;紫光展锐的虎贲T7520在中端市场将有一定的话语权;由RDA创始人戴保家创立的翱捷科技拥有全网通技术,也具有5G基带研发能力;专注于 卫星移动通信的中科晶上具有全系列无线通信协议栈软件开发能力,但能否在5G基带市场分一杯羹还不知道。
毫米波通信
毫米波是指波长为毫米级(介于1-10mm)的电磁波,波长短、频段宽,通常所处频段为24 - 300 GHz。毫米波通信目前比较流行的有5G毫米波和车载毫米波雷达等应用。
5G网络需要毫米波来支持更高的速率和更低的时延,为各种新型应用提供通信基础设施。随着业务对带宽需求的不断增加,通信频谱不断向更高频谱延伸,5G毫米波具有丰富的频率资源,是移动通信技术演进的必然方向。其最重要的优势在于频率资源丰富、带宽极大。5G毫米波比Sub-6 GHz 频段(FR1)具有更丰富的频谱资源(如图三所示),是5G网络提供千兆连接能力的主要方式。要达到5G最高速率要求,就必须使用5G毫米波。
图三:5G毫米波频段频率资源丰富且带宽大。
毫米波雷达是测量被测物体相对距离、速度和方位的高精度传感器,早期主要应用于军事领域。随着雷达技术的发展,毫米波雷达开始应用于汽车电子、无人机、智能交通等商业领域。目前各个国家对车载毫米波雷达分配的频段各有不同,但主要集中在24GHz和77GHz,少数国家(如日本)采用60GHz频段。由于77G相对于24G的诸多优势,未来全球车载毫米波雷达的频段会趋同于77GHz频段(76-81GHz)。
24GHz的雷达测量距离较短(5~30m),主要应用于汽车后方;77GHz的雷达测量距离较长(30~70m),主要应用于汽车前方和两侧。毫米波雷达主要包括雷达射频前端、信号处理系统、后端算法三部分。在现有的产品中,雷达后端算法的专利授权费用约占成本的50%,射频前端约占40%,信号处理系统约占10%。
在毫米波雷达领域,目前国内厂商以初创公司居多,主要应用就是瞄准汽车ADAS和自动驾驶市场。本调研报告收录了7家毫米波雷达厂商。
卫星通信
北斗芯片是中国北斗卫星导航产业的核心,实现自主可控一直是国家和企业的目标,目前国内自研芯片的工艺已经达到28nm水平,22nm工艺芯片即将量产。导航芯片的优劣很大程度上决定了卫星导航产品的性能,芯片技术更直接关系到终端的体积、重量、成本和性能,也会直接影响北斗下游产业发展。
北斗卫星导航芯片主要由射频芯片和基带数据处理芯片组成,其中前者主要包括天线、低噪声放大器和混频器,主要是对微弱的模拟信号进行接收、滤波、变频及放大,其性能决定了后续信号处理的效果。后者则包括GPS专用相关器、核心处理器等,主要实现对码信号的解算,其中相关器模块实现对码信号的“读取”。
据统计,2019年底国产北斗兼容型芯片及模块销量已累计突破1亿片,卫星导航定位终端产品总销量突破4.6亿台,具有卫星导航定位功能的智能手机销售量达到3.72亿台。2020年6月,全国已有超过660万辆道路营运车辆、5.1万辆邮政快递运输车辆应用了北斗系统。如今国产厂商已经构建起集芯片、模块、板卡、终端和运营服务为一体的完整北斗产业链。
本调研报告收录了10家国产北斗导航芯片厂商,其中北京合众思壮和成都振芯科技这2家已经上市的北斗芯片和关键器件厂商。
网络交换与光通信
在无线通信核心网及数据中心等高端应用市场,具有高吞吐率的网络交换处理器芯片及各种光通信器件和模块有着巨大的需求。但因为技术门槛高,很少有国内厂商在网络交换芯片市场竞争。本调研报告仅收录了盛科网络一家公司。
China Fabless系列调研报告
Aspencore《电子工程专辑》分析师团队对国产通信芯片公司进行了第一手调查和网络汇编整理,从众多厂商中挑选30家,分别从核心技术、主要产品、应用方案和目标市场等多个维度进行了分析。
这是China Fabless系列调研分析报告的一部分,感兴趣的朋友可以查阅其它类别的调研报告,或直接与我们联系。已经发布的调研报告包括:
1.中国IC设计行业30家上市公司综合实力排名
2.30家国产MCU厂商综合实力对比
3.30家国产电源管理芯片和功率半导体厂商调研分析报告
4.30家国产AI芯片厂商调研报告
5.50家中国IC设计初创公司调查统计
6.20家模拟/混合信号芯片厂商调研报告
7.30家国产数字芯片(CPU/FPGA/存储)厂商调研报告
8.40家国产传感器芯片厂商调查统计报告
9.30家国产无线连接(蓝牙/WiFi/NB-IoT/LoRa)芯片厂商调研报告
在即将到来的2021中国IC领袖峰会上,我们将从每个类别中挑选Top 10组成中国IC设计100家(China Fabless 100)排行榜。
通信芯片厂商基本信息统计
在下表列出的30通信芯片公司中,按公司注册地分布划分:北京、上海和深圳各5家;厦门、苏州、杭州和广州各2家;天津、南通、武汉、南京、无锡、成都和长沙各1家。
从通信技术类别看,提供射频和基带芯片产品的最多,有12家;毫米波雷达芯片的有7家;卫星导航芯片有10家;网络交换芯片有1家。
30家通信芯片厂商详细信息 下面我们将从核心技术、主要产品、应用方案和目标市场等方面对这30家公司逐一展示。
华为海思
核心技术:5G通信技术支持SA和NSA、Sub-6G和mmWave
主要产品:巴龙5000 5G多模终端芯片、巴龙系列基带通信芯片、麒麟系列SoC(集成基带与应用处理器)
应用方案:4G/5G手机基带处理方案
目标市场:4G/5G手机和基站、物联网、智能终端等。
紫光展锐
核心技术:5G MODEM技术、蜂窝通信、射频前端
主要产品:虎贲系列、春藤系列、射频前端器件和模块
应用方案:5G和智能手机、通信终端、工业互联网、智能可穿戴、智能语音、平板电脑、智能联网汽车等应用方案
目标市场:智能手机、物联网、智能终端、汽车电子、工业互联网等。
中兴微电子
核心技术:无线通信芯片定义、SoC系统架构、关键通信IP、移动基站射频前端和数字中频处理技术
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