[原创] 本土射频企业的突围之路
2020-09-23
14:00:24
来源: 半导体行业观察
每一次技术更迭，都会出现新的变革者。5G浪潮的来临，意味着基站以及手机等终端移动设备将要面临着一次重要的技术升级，这不仅为射频市场带来了巨大的商机，也迎来了一批乘势而起的国产射频企业。
尤其是最近华为禁令的影响，让国产厂商意识到了射频的重要性。有见于此，过去几年里，国内涌现了一大批射频初创企业，当中不少盯着5G这个“大饼”而来。但从全球射频市场总体情况来看，这仍是一个被美日企业统治的市场。在这种情况下，本土射频企业的出路会在哪里？
国产射频市场的火爆从资本市场层面也能反应出来。据半导体行业观察不完全统计，光在今年上半年，包括昂瑞微、宙讯科技、至晟微电子、力通通信、好达电子等多家射频企业拿到了新一轮的融资。同时，国内射频巨头，卓胜微也正在计划一项30亿元的融资项目。
具体来看，今年2月，芯百特宣布完成了数千万元人民币的A轮融资，由复朴投资领投，UMC资本、湖北小米长江产业基金跟投。据了解，该轮资金将用于现有射频前端产品的量产以及新产品的研发。同期，小米长江还进行了另一笔投资计划，同样也是针对射频领域——昂瑞微电子获得了长江小米产业基金310万人民币战略投资。
3月，5G射频前端芯片公司“芯朴科技”宣布完成数千万元人民币Pre-A轮融资，本轮融资由华创资本领投，北极光创投、中科创星跟投。据悉，本轮融资将主要用于团队建设，芯片快速研发和迭代，市场拓展等方面，在手机移动端、物联网等领域提供性能一流的射频前端模组。
5月，本土射频领域中的另一家公司近亿元的融资也引起了业界的注意。5G射频前端芯片公司“至晟微电子”于今年5月完成了近亿元A轮融资，本轮融资由耀途资本与容亿投资联合领投，拓金资本、盛宇资本及产业机构跟投。同时，有报道称，至晟微还将于近期完成由顶级产业资本及投资机构数千万人民币A+轮融资。据耀途资本发布的消息显示，公司认可至晟微在5G基站宏基站GaAs高线性驱动功放，GaN末级功放以及小基站GaAs末级功放领域的研发能力及持续迭代能力。
6月，国内射频企业再次受到了产业基金的关注，曾获小米投资的好达电子再获华为旗下的哈勃科技投资有限公司投资。好达电子是国内知名的声表面波（SAW）器件生产厂商，主要产品包括SAW滤波器、双工器、谐振器，应用于智能手机、通信基站、LTE模块、物联网、车联网、智能家居及其它射频通讯领域。
在最近的两个月当中，射频企业依旧吸引着资本市场的目光。8月、9月连续两笔近亿元的融资，再次说明了国内射频市场的繁荣——力通通信完成了近亿元的Pre A轮融资；5G射频滤波器芯片设计制造公司宙讯科技完成了近亿元的A轮融资。
其中，宙讯科技曾表示，本轮融资主要用于5G射频滤波器研发和生产基地建设，核心内容包括厂房建设、生产制造设备采购、科技尖端人才引进，以及渠道建设和企业品牌打造等。
除了拿到新一轮融资的企业外，国内射频巨头卓胜微也曾于今年发布公告称，公司计划融资30亿，向高端射频滤波器领域拓展。具体来看，其募资的资金将用于“高端射频滤波器芯片及模组研发和产业化项目”、“5G 通信基站射频器件研发及产业化项目”和“补充流动资金”。
从以上多笔融资的情况中看，国内射频企业多是围绕PA和滤波器领域发展。从发展前景上看，根据Yole数据，预计到2023年射频前端产值将达到350亿美金（折合2434亿元）。其中，射频滤波器市场规模达225亿美金（折合1565亿元），PA市场规模达70亿美金。在此驱动之下，本土厂商在此发力，也不失为未来抢占市场打下基础。
在国内众多射频企业踊跃出现的出现的同时，我们却不得不承认，目前国内射频企业中，最有竞争力，应该就是被联发科收购的Vanchip。这也从侧面说明，对于本土射频企业来说，还有很长的路要走。
射频难在哪里？众所周知，由于5G通信协议变得越来越复杂，因此对于射频系统的各种性能也提出了严格的需求。
从滤波器方面来看，它可以将带外干扰和噪声滤除以以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求。但随着通信协议越来越复杂，对于通讯协议对于频带内外的需求也越来越高，这也使得滤波器的设计越来愈有挑战性。于是，在这个发展过程当中，具有高Q值、低插入损耗等特性的滤波器——SAW和BAW滤波器成为了主流技术路线。
除此之外，滤波器还需要芯片工艺的积累，但受制于材料工艺技术限制，国内滤波器的发展遇到了很大的阻碍。据东吴证券研究所的报告显示，SAW/BAW 滤波器的设计和制造非常复杂，目前仍无法用集成度最高的CMOS工艺进行批量化制造，而必须使用特殊工艺以保证性能。
据相关媒体的报道显示，BAW滤波器中的主流技术FBAR需要在有源区下方做高精度蚀刻，这就对芯片工艺方面提出了很高要求；另一方面，也需要能有同时了解器件物理和工艺的工程师来完成结合工艺的器件设计，来实现高性能滤波器。因此，为了实现高性能的BAW滤波器，通常需要工艺和器件设计的协同优化，BAW滤波器厂商需要有自己的Fab已完成定制化的工艺来生产滤波器。而需要Fab则意味着需要很高的资本投入。
因此，为了最大化的保证最优设计结果，SAW/BAW 滤波器厂商大多采用IDM的模式，这是这个领域做得最好的那几家企业都有自己的制造工厂的原因。
PA在射频前端发挥的作用仅次于滤波器。由于5G引入新的波形CF-OFDM，使得带宽变宽了，子载波的间隔变宽了，这就需要新的射频半导体，尤其是PA的重新设计。在该领域，欧美厂商占据了绝大部分市场份额，而国产PA厂商则大多采用Fabless模式，以芯片设计为主，且产品主要集中在市场中低端，所占市场份额仍较小。
但第三代半导体材料的出现，使得PA市场出现了新的变化。由此，RF PA又逐渐形成了CMOS、GaAs（砷化镓）、GaN（氮化镓）三大技术路线。其中，GaN凭借着更宽的禁带宽度、更强的击穿电压以及更快的饱和电子速率，被市场认为是未来高射频、大功耗应用的主要方案。这也是目前，国内外厂商都在布局的重点领域。
另一方面，受5G核心技术特征影响，射频前端正朝着集成化、模块化方向发展。在这方面，国际射频企业则一直致力于射频前端的集成化和模块化，同时在手机厂商的配合下，他们在向模块化发展的进程要更顺利一些。而对于本土企业来说，模块化的到来则为他们带来了更难的挑战。
正如上文所说，射频模块化是行业的选择。在这个过程中，频前端模块也发展出了数种类别，包括 ASM，FEMiD，PAMiD 等等。其中，目前模组化程度最高的是PAMiD，主要集成了多模多频的 PA、RF 开关及滤波器等元件。
反观国际射频巨头，之所以他们能够在模块化的道路中发展比较顺利，是因为Qorvo、Skyworks和高通等巨头企业都具备PA、滤波器和开关等产品，这有助于他们打造模块化的产品。
Rome was not built in a day，他们所拥有的完善产品线也是在逐步发展中而建立的。而在这其中，收购和合作起到了关键作用。
作为组成Qorvo的企业之一，TriQuint在射频领域有着悠久的历史，尤其是在砷化镓半导体技术方面表现得尤为出色。TriQuint使用砷化镓，SAW和BAW技术创建了标准和定制产品。但在这个过程中，收购也成为重要的一部分。2001年5月，TriQuint收购了Sawtek，通过合并，TriQuint将SAW技术整合到了其产品中。2002年，TriQuint收购了英飞凌的 GaAs半导体业务，作为两家公司之间的合作伙伴关系的一部分，共同创造产品。2005年初，TriQuint收购了位于俄勒冈州本德的 TFR Technologies ，得益于这笔交易，让他在BAW领域又有所拓展。
组成Qorvo的另外一部分，RF Micro Devices (RFMD) 在其自创立之初就专注于RF设计，同时他也是 GaAs 和GaN技术领域的先驱。在RFMD的发展过程中，也同样少不了并购。2007年末，RFMD收购了另一家RF组件制造商Sirenza Microdevices，该公司使RFMD有了充分利用其蜂窝应用中的RF集成和系统级设计专业知识的能力。2012年11月，RFMD收购了位于加利福尼亚州的Amalfi Semiconductor，以进入CMOS功率放大器（PA）市场。
2015年，RFMD和TriQuint强强联合成立了Qorvo。继承了这两者基因的Qorvo，结合了双方的互补产品组合，特别是功率放大器放大器、电源管理集成电路、天线控制解决方案、基于开关的产品和优质过滤器等，奠定了他在射频领域发展的基石。
近年来崛起的另一个射频企业高通也是一个典型的例子，虽然他们本身有主控芯片平台，这让他们在射频的发展中如虎添翼，但即使如此，他们也是花费了十多年的时间，才在射频领域达成今天的位置，其收购和合作又是公司射频实力扩展的重要手段。
据了解，高通做射频最早可以追溯到2011年前后，当时他们从业内挖了一些专家，开始研究CMOS PA。在决定切入射频之后，高通后来收购了一家名为Black Sand的公司。2015年左右开始转向砷化镓PA。在此期间，为了打造更好的射频前端模组，高通除了继续拓展自身射频产品线外，也开始和TDK旗下的EPCOS合作。2016年1月高通和TDK宣布了一项协议，组建了一家合资企业RF360 Holdings Singapore PTE，计划使交付射频前端(RFFE)模块和射频滤波器完全集成系统为移动设备和快速增长的业务部门。2019年9月，高通资31亿美元，收购TDK在射频识别企业RF 360 Holdings的所有股份，并宣布了其5G战略和领导地位的重要里程碑。
通过Qorvo和高通的发展经验中，结合射频行业的发展趋势，还有笔者最近与射频行业的几位前辈交流的结果，并购整合也许是本土射频企业的一条发展壮大的优选道路。尤其是在目前国内射频企业众多且多点开花的情况上看，并购整合这些企业，或许能够更快地推进国产射频产品向模块化方向发展。
只有摆脱了单打独斗的情况，才能集中精力干更大的事。当然，我们也必须承认，这只是开始，毕竟射频方面的技术门槛，也是我们必须首先跨越的第一道难关。
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