首先,5G新频谱带来了更多更高的频段。这导致射频元件的数量同步增加,其中滤波器用量的增加尤为明显。由于SAW只支持2G以下的频段,因此5G-sub 6G将会带动BAW/FBAR用量的增加,以满足2G以上高频段的需求。
其次,5G新频谱带来了更大的带宽。最大单通道带宽由4G的20MHz增加到5G sub6的100MHz。为了满足这一需求,在某些情况下,需要使用适合大带宽的LTCC陶瓷滤波器。随着带宽的拓宽,滤波器的一致性难度加大,温漂问题也愈发严峻。
此外,5G新频谱还带来了更高阶的QAM调制。QAM调制是一种将多进位与正交载波技术结合的技术,可以有效提高频带利用率。更高阶的QAM调制可以提升传输速率,例如256QAM调制的速度是64QAM调制的1.3倍。5G将会使用更高阶的QAM调制。
在我国,射频产业链已经搭建完成,从射频芯片设计到封测、制造三个环节均有公司支撑。其中,IDM公司、Fabless公司和代工厂齐头并进,并在新材料研发方面取得了不错成绩。然而,从全球市场来看,Qorvo、skyworks、Broadcom等三大公司仍然占据主流地位。而在国内市场,射频芯片的设计门槛较高,国内射频厂商无论是IDM厂商还是制造代工厂的制程技术仍处于弱势,主要产品针对中低市场。
面对这一现状,国内射频厂商需要在新产品、新工艺、新材料方面加大投入,紧跟国际大厂前进步伐。随着技术积累和人力投入的加大,国内射频厂商有望追赶国际主流射频大厂的步伐。
5G时代的新需求为国内射频产业链带来了快速发展的机会。然而,这也对传输速率、时延、流量密度、移动性等方面提出了更高要求。国内射频厂商只有不断创新,紧跟国际大厂前进步伐,才能在5G时代享受到高速增长的红利。
射频作为模拟芯片“皇冠上的明珠”,门槛最高。虽然近两年国产射频芯片厂商逐步起量,但距离进口替代仍有较大缺口。
5G 新频谱对射频前端的影响:
①更多更高的频段:
更多的频段带来射频元件的同步增加。
滤波器:BAW/FBAR 用量的增加。
由于 SAW 只支持 2G 以内的频段,因此 5G-sub 6G 将带来适合 2G以上高频段的 BAW/FBAR 用量的增加;
②更大的带宽:最大单通道带宽由 4G 的 20 MHz 变为 5G sub6 的 100MHz。
在一定情况下需要使用适合大带宽的 LTCC(低温共烧陶瓷,Low Temperatrue Co-fired Ceramic)陶瓷滤波器。带宽变得越宽,滤波器的一致性难度提升,温漂问题难度增大,在一定情况下需要使用适合大带宽的 LTCC 陶瓷滤波器。
PA性能提升,需要覆盖更大的带宽。
③更高阶 的 QAM 调制:射频前端性能提升
QAM 调制又叫正交幅度调制,把多进位与正交载波技术结合起来,进一步提高频带利用率。更高阶的 QAM 调制可以提升传输速率,256QAM 调制的速度是 64QAM 调制的 1.3 倍。5G 将会使用更高阶的 QAM 调制。
从IDM到制造代工,国产射频厂商在崛起
整个射频产业链主要包括IDM和制造代工厂。所谓IDM(Integrated Device Manufacturer)就是整合元件制造商,从设计、制造、封装测试到销售都自己来做,目前射频领域的IDM厂商基本都被海外公司垄断,包括美系厂商Qorvo、skyworks、Broadcom,以及日系厂商Sumitomo Electric和Murata;制造代工厂是专门帮别人生产晶圆的厂商,我们比较熟悉的公司有台积电、格芯、中芯国际、联电,射频领域的代工厂以中国台湾地区的稳懋、环宇、汉磊等为主。
随着国内对射频芯片需求的增加,越来越多国内设计公司、代工厂开始加入射频产业链,自行搭建射频芯片制造体系。
国内射频产业链搭建完成,需紧跟大厂步伐
总体来看,国内射频产业链已经搭建完成,从射频芯片设计,到封测、制造三个环节均有公司可以支撑,其中IDM公司、Fabless公司和代工厂齐头并进,并且在新材料的研发上也取得了不错的成绩。
从全球市场来看,Qorvo、skyworks、Broadcom等三大公司仍然会占据主流;从国内市场来看,射频芯片的设计门槛较高,国内射频厂商无论是IDM厂商,还是制造代工厂的制程技术仍属于弱势,所推出产品主要针对中低市场。未来随着技术积累和人力投入加大,国内射频厂商可有机会追赶国际主流射频大厂的步伐。
5G时代的新需求给国内射频产业链带来快速的发展机会,但是也对传输速率、时延、流量密度、移动性等提出更高要求,国内射频厂商要在新产品、新工艺、新材料方面齐下手,紧跟国际大厂前进步伐,才能享受5G带来的高速增长红利。