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拔掉华为P40去美化最后钉子,意义不只限手机,关系到5G基础建设

发布日期:2020-04-24 来源: 互联网


在华为 P40 发布以后,有人将其进行了拆解,通过对比上一代旗舰P30发现,其“去美化供应链”基本建设完成,其中手机处理器来自华为海思,摄像头来自索尼,屏幕来自京东方、LG,电池来自德赛,超薄屏下光学指纹、AMOLED 触控与智能音频放大器来自汇顶科技。

从上图可以看到,从P30到P40,最大的“钉子户”当属:射频组件,依然不能摆脱高通、Qorvo 和 Skyworks这三家的供应。

手机主板上1/3的空间被射频单元占用。在5G时代,射频器件的重要程度大幅提升,将不亚于手机CPU主芯片。

射频芯片通过在数字信号和电磁波之间互相转换,实现无线信号的接受和发送,4G手机要支持十几个频段,5G手机支持的频段比4G手机还要多,信息带宽达数百兆。

手机中的射频器件主要包括功率放大器(PA)、双工器、射频开关、滤波器(包括SAW与BAW两种)、低噪放大器(LNA)等等。归结起来,射频器件主要三大细分领域为射频滤波器、射频开关、PA芯片(功率放大器芯片)。

接受端:射频前端器件直接与天线连接,担任手机内无线接收链路的先锋大将,完成天线开关调谐、滤波、低噪声信号放大的工作,并把完成初步放大处理的信号交给射频SoC做进一步下变频和数字化处理。

目前,射频前端的技术发展路径是向高集成度发展,工艺也在标准化。例如使用在华为P30中的Qorvo 77031模组就包括了三路PA,BAW滤波器以及天线开关。

与系统集成芯片SoC相比,SoC通常会使用CMOS工艺实现,而射频前端由于性能和设计指标的要求,往往会使用专用工艺实现。

射频被认为是模拟芯片皇冠上的明珠,高频电波的信号很脆弱,在复杂的电磁环境里,保持信号的清晰稳定,有赖于各环节的抗干扰性,模拟芯片的研发更加依赖研发人员的经验。

模拟芯片一直是中国的弱项,发力较晚,经验较少,专利资源匮乏。2017年国产射频芯片市占率只有2%。

射频电路需要高电子迁移率,这方面砷化镓和硅锗等化合物半导体表现要比硅材料好很多。我国的化合物半导体基础材料研发,在量产化的材料一致性、电性能均匀性距离国外先进水平有差距。

截至 2017 年底,集成电路领域全球公开的专利申请约 209.7 万件,美国、日本排在前两位,二者占据集成电路领域申请量的 45.87%,中国的专利申请量约为 46.4 万件,排在第三位。

因为面临着专利和工艺两大难题,所以目前几乎没有能够量产的国产Saw滤波器。由于芯片太厚,集成工艺难度很高。目前,国内的滤波器整体处在中低端。

凭借定制生产,美国公司通过集中资金维护和多年技术沉淀的优势,形成了对过滤器的垄断。在其他国家很难找到替代供应商。

国内做SOI射频开关的公司已有20-30家,不仅有了研发和生产优势,而且价格战已开始进入白热化。

其中,中国电科55所研制生产的GaAs及SOI移动终端射频开关产品,在华为、中兴等知名国产品牌移动终端产品中得到广泛应用,实现年出货量2亿只。

手机中除主芯片外最重要的外围元件之一,影响着手机的信号强度、通信质量以及基站效率。

PA芯片以前主要掌握在美国Skyworks、Qorvo等公司中,代工厂商主要也是台湾公司。但近年来,国内公司已经加大自主研发及生产力度,可谓迎头赶上。

华为对PA芯片的研发更是突飞猛进。为了提升供应链安全,华为把自研PA芯片交给了三安光电代工,预计在2020年第一季度小规模产出,第二季度将开始大规模量产。PA芯片将为华为手机的全部国产化做巨大贡献。而三安光电作为国产射频芯片代工企业,也出现在了华为P40核心供应商名单中。

通过芯片限制供应,一直是打压华为发展的最主要手段,华为中兴这样的中国科技龙头,一直在风雨的最前沿。但是这反而激发了国内半导体供应链的成长。

华为目前获得的成功,和惊人的抗风雨能力,都来自华为一向秉承独立自主的研发策略。华为曾经这样讲述,科技国产化替代的方式:通过入资、技术合作、优先采购,大力扶持国内供应链伙伴。如果国内供应链暂时实力不够,华为就进入自研环节。

几天前,华为消费者业务 CEO 余承东曾经豪气的见过“我们可以不用某些国家的器件,因为我们做到了完全的替代。保留少量一部分美国器件,是因为过去的合作伙伴给我们很多支持、帮助,要照顾他们的生意。当然,中国企业能力越来越强,很多东西可以自己搞定,我们也给国内厂家更多机会。”

PA(功率放大器)领域,华为2020年实现了突破;射频开关,国内供应链也已成熟;如果射频领域的SAW滤波器,也有国产替代的话,那么射频芯片,这个去美化最后的钉子,将被我们顺利拔掉,这对某些地区的半导体企业的打击将是沉重的。

手机主板上1/3的空间是射频电路。手机发展趋势是更轻薄,功耗更小,频段更多,带宽更大,这就向射频芯片提出了挑战。射频芯片将数字信号转化成电磁波,4G手机要支持十几个频段,5G手机支持的频段比4G手机还要多,信息带宽达数百兆。

2019年,射频芯片市场规模超过160亿美元,预计到2020年市场规模有望超180亿美元,年复合增速超13%。

高端市场基本被Skyworks、Qorvo和博通3家垄断,高通也占一席之地。射频器件的关键元件——滤波器,也有几十亿美元的市场,完全归属Qorvo等国外射频器件巨头。整个市场,国产份额几乎可以忽略不计,而中国又是手机制造大国,2019年全国手机产量为17亿台,占全球产量的90%。

作为新基建的重要组成部分,5G的建设成为明星项目,作为全球最大的通信设备 供应商,华为用于基础设施设备,特别是4G和5G基站的相关芯片订单量明显增加,包括PA (功率放大器 )、网络处理器等。

2020年3月31日,中国移动2020年5G二期无线网主设备集中采购结果出炉,共计28个省公司232400个5G基站,其中华为份额57.25%(中标133040个5G基站),中兴份额28.68%(中标66655个5G基站),爱立信份额11.45%(中标26606个5G基站),大唐移动(中国信科)份额2.62%(中标6099个5G基站)。

随着今年5G的大规模商用,2020年5G资本开支计划达到1803亿元,同比增长3.38倍,5G基站数量相比4G预计增长1.2到1.3倍,由4G基站转为5G基站对PA的需求提升了16倍。因此预计2020年,基站中PA的使用量有望达到7372.8万个,基于GaN工艺的基站PA占比将由去年的50%达到58%。

这样来看,华为在PA芯片国产替代上的突破,意义更显重大。华为把自研PA芯片交给了三安光电代工,预计在2020年第一季度小规模产出,第二季度将开始大规模量产。未来,三安光电有望成为国内最主要的PA代工厂之一。

1、中国科技企业在受到技术贸易限制,国产替代开始成为国家级战略。尤其是对于国家半导体行业来说,这加速了国内半导体供应链体系的重塑,半导体产业链迎来历史性发展机会。

2、5G时代,中国已然是全球信息产业的重要力量,5G产业规模化将是半导体行业发展的巨大推手。

3、新冠肺炎疫情的爆发,导致欧美日韩厂商在半导体材料、储存、芯片等产业受到巨大影响,我国半导体细分行业的国产替代更加有了加速的理由。

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