中国手机基带和射频芯片迈上新台阶

2023-12-16

在手机核心芯片的研发和制造方面，中国正在加快脚步。

编者按：本文来自微信公众号半导体产业纵横（ID：ICViews），作者：畅秋，创业邦经授权发布。

近日，TechInsights对中国本土一款知名品牌手机进行了进一步拆解分析，发现了更多信息，特别是在基带芯片（调制解调器）和射频前端关键芯片方面，似乎取得了很大进步。

对于一款手机，特别是5G旗舰手机来说，最为核心的就是处理器和射频前端了，因为它们相对于存储器、电源管理和显示面板等组件来说，技术含量高出很多，有明显的技术壁垒。因此，谁掌握了5G处理器和射频前端关键技术，谁就会拥有很大的行业话语权，不愁没钱赚。

手机处理器又可分为应用处理器（AP）和基带，其中，基带的研发难度很高，因为它负责通信信号和协议处理，涉及很多3G、4G、5G等协议，非常复杂。

射频芯片负责射频收发、频率合成、功率放大等工作，主要由功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）、滤波器、射频开关（Switch）、天线调谐器（Tuner）等组成。其中，最为核心的是PA和滤波器，技术含量也最高。

目前来看，只有少数厂商具备应用处理器和基带芯片量产能力，联发科、高通和三星占据全球大部分份额，中国本土只有华为海思和紫光展锐这两家。

在手机射频前端，特别是关键射频芯片方面，Avago/Broadcom、Murata、Qorvo和Skyworks占据主导地位，联发科、高通和三星也有相应的解决方案。过去很长时间内，中国本土相关厂商的技术和性能明显落后，但从近一年多的发展情况来看，情势正在悄然改变。

01基带芯片市场争雄，中国单点突破

要想研发手机基带芯片，必须做好应对各种困难的心理准备，因为它太复杂了，涉及各种通信协议、专利、功耗、速度，以及成本的平衡，还有卫星通信等新兴手机应用技术。基带芯片不仅要支持5G，还要向下兼容 4G、3G和2G通信技术标准。基带芯片要支持全球各个地区不同运营商的网络制式，量产之前，还要进行大量的现场测试。

由于5G通信制式逐渐增加，且频段组合更加复杂，对新一代基带芯片提出了更多要求，例如：要具备复杂多样的功能模块，同时要保持高集成度；具备海量软件应用，同时要有更好的通用平台去承载和适配。

从目前的情况来看，高通依然是将上述工作做得最好的基带芯片厂商。

高通为什么能统治全球手机基带芯片市场这么多年，使得苹果也拿他没有什么办法，只能缴纳“高通税“，主要原因是它最早踏入了3G通信领域，多年研发积累了大量的技术和专利，一直延续到5G时代。

以高通的X75为例，它是全球首款5G Advanced－ready基带芯片，5G Advanced－ready介于5G和6G之间，它对XR、车联网、5G上行通信能力等升级实现了更好的效果。

X75将毫米波mmWave硬件（QTM565）与Sub-6硬件融合在一起，QTM565毫米波天线模块与融合的收发器相配，降低了成本、电路板复杂性、硬件占用率和能耗。

所有基带芯片做的好的厂商，其手机射频前端产品都不差，不止高通，联发科、华为等几家知名厂商都是如此。

从中国本土基带芯片发展情况来看，紫光展锐走的是中低端路线，前些年，华为一直走高端路线，但自从无法拿到台积电先进制程产能后，华为的手机基带芯片市占率也在直线下滑。

此次，TechInsights拆解中国本土知名手机，看到5G基带芯片取得巨大进步，可以说，中国本土手机基带芯片实现了单点突破，虽然整体技术水平和市占率与高通、联发科和三星有很大差距，但若能在一款产品上取得技术突破，会对将来的发展起到很大的鼓舞和推动作用。

02射频芯片高低错落，中国企业机会多

与基带芯片相比，全球手机射频前端和相关芯片市场较为多元，竞争也比较激烈。这种市场局面更有利于后发企业，正因为如此，相对于基带芯片，中国本土射频前端相关企业有更多机会，而从近两年的发展情况来看，也取得了多项成绩。

在谈中国企业取得成绩之前，还是要说一下射频前端的重要性和开发难度，特别是在5G时代，比之前的4G复杂了很多。5G的eMBB（增强型移动宽带）场景，将手机速率提升至千兆级甚至万兆级，是早期LTE速率（100Mbps）的近100倍。这使得手机的天线数量和支持频段翻倍增加，4G早期只有不到20个频段组合，相比之下，5G有超过10000个频段组合。所有这些，都要求射频芯片性能提升。

在5G爆发前夜，中国本土厂商纷纷涌入射频前端市场，参与竞争的国内企业数量日益增加，同质化竞争现象也越来越严重，国内射频芯片企业在中低端领域充分竞争，价格战成为了市场竞争的主要手段。以降价为主要竞争策略的产品主要包括射频开关、低噪声放大器，以及4G标准的功率放大器，而在高技术含量的滤波器和5G标准的功率放大器方面，却鲜有量产产品出货，在这方面，中国本土企业亟需突破。

从2023年的情况来看，中国本土相关企业在射频前端，特别是滤波器和5G标准功率放大器方面，取得了明显进步。

在SAW滤波器方面，卓胜微、德清华莹、好达电子、麦捷科技等厂商已实现突破，其中，麦捷科技与合作伙伴生产的SAW滤波器已进入华为、TCL等手机供应链，好达电子的SAW滤波器已进入中兴、魅族等手机供应链。称霸射频开关市场的卓胜微也不想只沉迷于“低端“市场，其开发的SAW滤波器和高性能滤波器DiFEM、LDiFEM、GPS模组已通过品牌客户审核，并开始逐步量产交付。

BAW滤波器方面，中国本土能自主研发的企业还是比较少。不过，就在今年8月，中国本土厂商赛微电子已经成功试产了BAW滤波器，并且获得了特定客户的订单。这意味着中国在5G射频关键芯片元器件的制造领域已经实现了突破。这是中国本土两家公司赛微电子和武汉敏声合作进行工艺和器件设计协同优化的结果，前者在自家的Fab厂内完成了定制化的BAW滤波器工艺开发。

在全球市场，在SAW滤波器领域深耕多年且具备优势的日系厂商出于业务稳定的考量，对 BAW滤波器的专利布局较少，目前，BAW滤波器的大部分市场份额被Broadcom一家占据着，达到87%，专利布局超过300篇，Qorvo占据着8%的市场份额，这两家公司的合计市场占有率达到了95%以上。

根据赛微电子与某客户签署的长期采购协议，此次合作属于双方第一阶段的合作订单，涉及12款不同型号的BAW滤波器及其衍生器件（双工器、四工器等），协议执行期间为2023年8月~2024年12月，协议金额不少于1亿元人民币。

功率放大器方面，2023上半年，唯捷创芯表示已经在5G L-PAMiD 射频模组芯片上实现突破，并进入量产阶段，今年能够实现大规模量产出货，并通过了多家品牌客户的验证。唯捷创芯推出了新一代低压版本L-PAMiF产品，并通过了国内品牌厂商的验证，实现小批量出货；慧智微量产了5G重耕频段L-PAMiD、5G新频段小尺寸高集成n77、n79双频L-PAMiF、5G新频段高性价比的n77单频L-PAMiF与L-FEM，以及支持5G全频段低压PC2的L-PAMiF和MMMB PA产品。

此次，TechInsights拆解中国本土知名手机，除了发现基带芯片技术有突破之外，其射频前端相关芯片也十分亮眼，特别是滤波器和模块集成、封装技术，采用了声波滤波器的改进技术，以及基于薄膜集成无源器件（IPD）和低温共烧陶瓷（LTCC）的混合技术。与2015和2016年之前的RFFE 5G架构相比，这是一个重大进步（绕开了美国的技术封锁）。

IPD（Integrated Passive Devices）是基于硅或玻璃的无源器件集成技术，是为了迎合无源系统小型化而产生的技术，具有布线密度高、体积小、重量轻、集成度高，可集成多种器件实现不同功能、高频特性好，以及可用于微波及毫米波领域等优点。IPD有助于减少芯片的尺寸和功耗，在开发5G滤波器和双工器等射频模块产品过程中运用IPD技术至关重要。

LTCC是一种多层玻璃陶瓷基板，是PCB的替代品。LTCC非常适合在极端环境条件下需要高功能密度和高可靠性应用。LTCC封装是通过组装多个单层陶瓷或玻璃片材制成的，将各个片材冲孔以形成通孔，然后用导电、介电和电阻浆料进行丝网印刷以形成电路元件。LTCC具有优异的介电性能、低热膨胀系数和优异的导热性。

在全球范围内，IPD和LTCC都属于先进的模组封装技术。通过TechInsights的拆解可见，这款中国本土旗舰手机的射频前端模组和相关芯片（特别是滤波器），通过采用新兴或创新技术，已经在核心芯片和模组两方面处于国际先进水平了。

除了手机端，最近，中国在基站射频端也取得了进步。8月，中国移动宣布，本土首款商用基站可重构5G射频收发芯片“破风8676”研制成功。

射频收发芯片是5G基站的核心，研发难度高，该技术领域长期被国外大厂垄断。据悉，破风8676采用的可重构架构设计能使芯片核心规格参数、模块算法、功能等可重新配置，可实现一“芯”多用，能有效降低成本。它可应用于5G云基站、家庭基站等网络核心设备。