国产射频的“冰火两重天” 射频芯片是泡沫还是未来？

 

众所周知，这几年间5G通信已成为人们非常关注的话题：

随着5G时代的到来和“芯片国产化”的热潮，射频芯片这个刀光剑影终于开始闪烁。

不仅如此，无线通信系统中及射频前端的需求量及价值均快速上升，射频前端是将数字信号向无线射频信号转化的基础部件，也是无线通信系统的核心组件。

俗话说：“学之之博，未若知之之要；知之之要，未若行之之实”。在了解“射频芯片”这个破土的新芽之前，首先我们要知道：

图片为：射频电路方框图

射频就是射频电流，简称RF，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流；射频(300K-300G)是高频(大于10K)的较高频段，微波频段(300M-300G)又是射频的较高频段。

射频芯片是能够将射频信号和数字信号进行转化的芯片，具体而言，包括RF收发机、功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）、滤波器、射频开关（Switch）、天线调谐开关 （Tuner）等。

但对于：具有接收分集的移动通信系统而言，其射频接收通道的数量是射频发射通道数量的两倍；这意味着终端支持的LTE频段数量越多，则其射频芯片接收通道数量将会显著增加。

其中，为减小芯片面积、降低芯片成本，可以在射频芯片的一个接收通道支持相邻的多个频段和多种模式。

其次，当终端需要支持这一个接收通道包含的多个频段时，需要在射频前端增加开关器件来适配多个频段对应的接收SAW滤波器或双工器；这将导致射频前端的体积和成本提升，同时开关的引入还会降低接收通道的射频性能。

因此，如何平衡射频芯片和射频前端在体积、成本上的矛盾，将关系到整个终端的体积和成本。

国产射频的“冰火两重天”，其射频前端芯片又是怎么如何实现的？

射频前端器件均由半导体工艺制备组成，用于手机端的功率放大器和低噪声放大器，主要基于GaN、GaAs、SOI、SiGe、Si（用于基站端的大功率功率放大器主要采用 GaAs和GaN）。

尤其，滤波器主要品类有SAW和BAW两种，均采用压电材料做基底；RF开关主要基于CMOS、Si、GaAs和GaN材料。

除此之外，滤波器是射频前端的核心组件，是制造 5G 射频芯片的关键，目前射频滤波器最主流的实现方式是 SAW 和 BAW。

但，SAW 是声表面滤波器，是一种利用压电效应和声表面波传播的物理特性而制成的滤波专用器件，具有频率选择性优良（可选频率范围 10MHz~3GHz）、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰性能好等特点。

图片为：射频前端结构图

紧接着，被称为是射频器件皇冠上的明珠射频功率放大器（PA），其重要性不言而喻。

当然，PA 作为射频前端发射通路的主要器件，是将调制振荡电路所产生的小功率的射频信号放大，以获得足够大的射频输出功率；当 PA 应用于手机时，它直接决定了手机无线通信的距离、信号质量，甚至待机时间，是整个射频系统中除基带外最重要的部分。

最后，RF开关（射频开）在前端模块中，虽然没有滤波器和 PA 那么重要，但对于射频芯片来说也是不可或缺的组成部分。

RF开关的作用是将多路射频信号中的任一路或几路通过控制逻辑连通，以实现不同信号路径的切换，包括接收与发射的切换、不同频段间的切换等。

近年来我国一直在大力支持 5G 毫米波相关产业的发展：

工信部印发的《5G 应用「扬帆」行动计划（2021-2023 年）》，明确提出未来三年我国 5G 发展的目标，今年更是该计划的收官之年。

首先，在商用需求的驱动下，我国 5G 芯片市场需求持续旺盛；第一代 5G 商用芯片就采用了当时最先进的 7nm 工艺，与此同时，5G 手机规模商用芯片的工艺已从 7nm 快速提升至 4nm。

从 2022 年开始，各大品牌旗舰机型开始搭载 4nm 芯片，2022 年 1-5 月国内采用 4nm 芯片的手机市场份额约为 8%；采用 7nm 及更先进工艺芯片的 5G 手机市场占比已高达 97%，然而，芯片的工艺升级还未止步。

正如之前提到的一样：

我国对 5G 芯片需求量增加是因为 5G 手机支持更多频段，有更多的射频通道和天线，使得射频芯片数量翻倍甚至四倍于 4G 时代；

同时，由于 5G 时代更高的峰值速率和更低的处理时延，催生出更多元的技术融合与应用服务，所以 5G 时代需要的不仅仅是射频芯片，对存储类芯片和处理器芯片的需求也大量增加了。

综上所述，射频芯片对 5G 通信起着至关重要的作用，虽然现阶段国产射频芯片市场看似辉煌，拥有大量创新科技产品；但却依然缺乏高端射频前端芯片、基带芯片、射频收发芯片、高端天线，与其它芯片不同，迭代较为缓慢的射频芯片投资逻辑和思维均不同，回报周期更长。

审核编辑：刘清