慧智微李陽談中國射頻芯片的突圍之道

　　作為一家可實現(xiàn)可重構多頻多模射頻前端技術并量產的芯片公司，慧智微電子創(chuàng)始人兼CEO李陽在2019未來論壇·南京峰會上的主題演講主要圍繞《5G推動射頻芯片發(fā)展》展開，他首先介紹了目前芯片在市場的分類大概可以分為以時間作為第一要素和持續(xù)演進兩個分類，而5G這種通信標準實際上是在驅動著持續(xù)不斷演進的芯片市場，尤其是“射頻前端芯片”，但“射頻前端”這個作為芯片四大之一的領域，目前中國所占的市場份額僅僅達到了2%，所以目前還有很大的市場空間。國內的廠商如何成長，當然離不開性能、成本和專利這三關，而這三關的突破都需要技術創(chuàng)新來實現(xiàn)。

李陽 慧智微電子創(chuàng)始人兼CEO

　　以下是演講全文：

　　李陽：大家好，我是李陽，很高興能有機會和大家分享一下我們對射頻芯片的思考。

　　今天來講三個事情：第一個是射頻芯片市場和5G;第二個是談一下當前這個市場的格局以及競爭策略;第三個是作為國產廠商如何競爭、如何成長。

　　先談第一個，關于射頻芯片市場和5G。

　　芯片市場有兩類：一類是爆發(fā)的新需求驅動，舉個例子，人臉識別出現(xiàn)了，在這個領域當中誰是第一家廠商，誰就獲多;另一個是長賽道，持續(xù)演進的市場，舉個例子，像手機的基帶芯片，2G做完了有3G，3G做完有4G，4G做完了有5G，而且每一代的過程中都有新的格局出現(xiàn)，都會出現(xiàn)洗牌。這種市場的贏家不僅僅在于你是否是第一個，而在于你是否有持續(xù)演進的核心競爭力。

　　射頻芯片市場是屬于第二類，通信標準驅動著持續(xù)不斷演進的芯片市場。我們現(xiàn)在看到這種協(xié)議演進到5G，射頻芯片會是直接受益者。

　　在演進的過程中，標準從4G向5G變化時，很多芯片都會出新的規(guī)格，比如AP或者是SOC芯片，比如內存芯片，比如基帶芯片，比如射頻芯片。但是射頻芯片很有意思，與其他芯片只是規(guī)格升級，數(shù)量不會變化不同，射頻前端在協(xié)議演進中，會是×N疊加的過程，因為要支持多種協(xié)議，并且有多頻多模的問題。

　　對于5G當前的射頻前端和芯片的結構。在5G當中實際上還要后向兼容4G、3G、2G的芯片。同時會有多組的5G射頻前端芯片，為什么會有多組的5G芯片?在過去的通訊演進當中，大家一直在提升的是頻譜效率。早年第一代移動通訊、第二代移動通訊就在不斷快速提升，打個比方，原來的路是鄉(xiāng)間土路，后來變成公路，到了4G的時候已經(jīng)相當于高速公路，沒有太多空間可以提升了。而5G的速度是快了一個數(shù)量級，這是怎么實現(xiàn)的?還拿公路來打比方，原來高速路是兩車道，5G把它變成六車道，帶寬變更寬了，速率就上去了;另外，同一個空間會有多條路徑，就我們講的MIMO(多輸入多輸出 )，你的車不止在地上跑，還可以在立交橋上跑。無論是更大的帶寬還是有更多的路徑，導致的都是它的器件要更多。

　　對于5G對射頻前端的演進中，我們按照3個類別來比較：第一個是CAT4，現(xiàn)在用的很普遍的就是4G的基本配置，那么對于它而言，在功率放大器上，原來一個移動終端基本上有5條路徑，就是有5個射頻前端器件通路，那么到了CAT6，其實是通過載波聚合技術，將多個頻段組合在一起，提高更多的速率。這種技術在路徑上并沒有增加。到了5G，它的通道數(shù)或者是器件數(shù)基本變成了10道，所以對于功率放大器這個市場來說，它基本是翻倍的。第二個是低噪聲放大器，就是LNA，也在逐步增加。第三個天線的數(shù)量也增加了不少。第四個是濾波器，5G濾波器帶來新品段新需求，進而導致在這里做了細分，既包括BAW-FBAR，還有IPD還有SAW的濾波器，在這里我們看到SAW的濾波器從CAT4到CAT6有非常大的增加，到了5G SAW保持比較高的45，但是并沒有看到更多的增加，BAW在4和6基本上是一樣的，但是5GNR會增加。最后有一個新新的濾波器形態(tài)，就是LTCC/IPD技術的濾波器，比如我們講N77，N78，N79，他們的頻率有3.5GHz，4.9GHz，是大帶寬、時分系統(tǒng)，不需要FDD系統(tǒng)下的極高收發(fā)抑制，這里濾波器不再是BAW、SAW，而會是LTCC或者IPD技術，它的數(shù)字會到8個。

　　作為總結，可以看到無論是PA還是還是天線還是濾波器，射頻的器件數(shù)目在快速增加，這推動了市場的增長。

　　接下來看市場格局和競爭策略。

　　在芯片4000多億美元的市場當中，前四大市場大概是內存、桌面和服務器處理器，移動處理器還有射頻前端。射頻前端也是四大市場之一，而且在過去十年中一直以兩位數(shù)的比率在成長，實際上從3G到5G我們的移動終端數(shù)目并沒有非常大的增加，但是同一個終端里所用的射頻的路數(shù)在快速增加，這推動了它不斷地高速成長。

　　中國廠商在移動終端市場基本上占有了半壁以上的江山，我們知道在半導體領域你的客戶在哪里，你的供應鏈和組件就會集中在哪里。從這個角度來講我們移動終端的芯片供應鏈應當集中在中國。對應移動終端相關的芯片市場，應用處理器和基帶市場，大陸和臺灣基本上接近40%的數(shù)量，比60%略少，這還是一個合理的分布。但是射頻前端，面對的是同樣的移動終端市場，前幾名找不到中國公司，而是Skyworks、Qorvo、Broadcom等美國公司為主，日本公司占一部分。大陸+臺灣其實只占到2%。看到這里大家會有兩個感覺，第一個是這個市場會有很大的成長空間，第二個是為什么和基帶芯片差得這么多?

　　我們在具體看看國內射頻廠商的情況。我們看到很多廠商在2G、3G市場的集中，有的廠商在全球占到60-70%的市場。在高階通信標準4G、5G現(xiàn)在也有一些廠商在開拓，相對來說占比還比較低。

　　我們看到的是一個千億人民幣的市場，每年以兩位數(shù)在增長，顯然是個難得的好市場，我們站在行業(yè)的龍頭企業(yè)來考慮它的競爭策略，它怎么來保衛(wèi)自己的市場份額?國際龍頭企業(yè)的競爭策略基本上是設了三個關卡，通過這三個關卡阻礙新的競爭者進行競爭，來保衛(wèi)他在這個行業(yè)有足夠好的收益。第一個關卡就是性能關。射頻前端市場和數(shù)字領域還是有差別，射頻前端的市場當前主要的工藝是砷化鎵(GaAs)，這個工藝在20年前開始走向成熟，并持續(xù)主導了這個行業(yè)將近20年的時間。這20年，實際上主要的進步是在外延層上的進步，而在工藝節(jié)點本質上的進步并不多。第二個行業(yè)的特點是沒有辦法通過仿真的方法獲得好的結果，這里需要大量的經(jīng)驗積累。這兩個因素導致結果就是，這個行業(yè)在技術上的積累效應很明顯。我們知道有些領域通信速度很快，這樣新的競爭者和老的競爭者比起來，老的競爭者可能五年前的技術現(xiàn)在沒辦法用了，或者是能夠繼承的比率不多。而射頻前端這一領域，十年前、二十年前的經(jīng)驗在今天依然有用，這是這個行業(yè)的一個特點。這導致這個行業(yè)形成領先地位的廠商有很強的馬太效應，它有很好的技術積累，有成規(guī)模的技術團隊，大量的工程師都是20年經(jīng)驗的、10年經(jīng)驗的，這使他們的產品面向新的客戶需求時，可以做得又快又好。

　　第二個是成本關，在射頻前端領域，因為用的是特殊工藝，規(guī)模和成本關系大于標準工藝，所以廠商間的成本差別是蠻大的。目前來看，大體上當前無論是大陸還是臺灣企業(yè)，和行業(yè)的龍頭企業(yè)比起來，同樣的設計成本差別都超過20%。那么國際龍頭企業(yè)就可以有這樣的策略，如果這個國際廠商自己運營的成本在整個的銷售額當中是20%以下，那實際上他把毛利降到30%依然有10%的凈利，這樣他是健康的，但是由于對競爭者來講，規(guī)模差了20%，同時由于品牌的原因差了15%，當國際大廠把毛利率降了30%的時候其實新的競爭者是無利可圖的，這就是成本關要過的關口。

　　第三個是專利關，我們看這個行業(yè)的龍頭企業(yè)，每一家都是幾千項的專利。經(jīng)過20年的積累，而這個領域又技術根本變革不多，這樣他們在射頻前端設計的各個角落基本上完成了封鎖，。所以第三個關口就是專利關。

　　這三個關口是壓制新的競爭對手的方式。

　　那我們看國內廠商如何成長?

　　根據(jù)上面的分析，你要想成長，獲得核心廠商的主要份額，成為主要供應商，就要過這三關，我們看怎么來過這三關?

　　第一個是對長尾市場，例如2G、3G市場。由于當前主流的市場是4G、5G，對于2G、3G，國際大廠基本是退出的。國內廠商是可以闖過三關的。性能關為什么能過?第一個是性能不太重要，你甚至可以有些放松;第二個是產品規(guī)格不再演進了，可能在同樣的時間內，他做出來了你沒做出來，但是多給你三四年的時間總會做出來，所以通過這種性能不太重要而產品規(guī)格不再演進，大家可以過性能關這個關口。第二個是成本，性能不重要了就可以放松供應鏈，原來強調性能時，大家用的供應鏈都是一流的供應鏈，現(xiàn)在變成性能沒那么重要了，那供應鏈從一流換成二流、三流這樣就可以多出來10%、15%的毛利，這樣把原來20%的成本差距縮小，通過這種方式可以過成本關。第三個專利關，由于這個市場國際大廠已經(jīng)推出，也就不再這么關注專利問題。所以在長尾市場中，我們國內廠商做的很好，在2G/3G都是超過50%的份額。不過，由于國際大廠在離開之前，把整個售價降了下來，另外原來的通訊相對比較簡單，器件不多，所以整個的市場規(guī)模也不大。這也就是為什么整個市場我們占了超過50%，但是占整個射頻前端市場份額還不到2%呢，因為長尾市場本身占比就比較小。

　　重要的是，在大市場份額占比的主序市場如何過三關?很多公司也做了嘗試，我們先看性能關，在產品演化逐漸變慢的市場，國內廠商獲得類似的性能。比如現(xiàn)在的4G領域，Phase2方案是中高到中低階主要的產品形態(tài)，這個方案中，國內已經(jīng)可以做到與國外的水平相近，部分廠商突破了性能關。但是，到了第二關成本關，就很難過得去?，F(xiàn)在很有意思的事情是，2G的毛利高于3G，3G的毛利高于4G，因為4G大家對于性能的要求比較高，還必須采用一流的供應鏈，原來國內廠商的作法并不能突破成本關。所以如果采用和國外相同的工藝架構是沒有辦法過這三關的。成本關后面還有專利關，國外公司有20年的積累，專利變成懸在國內廠商頭頂?shù)睦麆?，這也非常麻煩。

　　下面分享一下我們的思考和努力。我們認為同樣的技術架構和工藝下突破三關非常難，因此我們做了一個不同的架構，可重構架構，采用不同工藝，通過技術創(chuàng)新來過這三關。

　　可重構架構是什么樣的東西?傳統(tǒng)的方案基本上是分立的方法，就是不同的頻段，不同的模式組合就要用不同的器件。但這個顯然在移動終端越做越小的情況下是面積放不下的。為解決這個問題大家開始做寬帶，盡量使器件覆蓋寬一點的頻段，少采用一些射頻器件。但是頻帶越寬，性能越差，這樣帶寬到了一定程度就沒辦法用了，所有要多用幾套器件復用不同頻段，而后封裝在一起，這種技術叫寬帶共封。不過還是高成本、大尺寸、性能比較弱，而且功能是固定的?？芍貥嫷淖龇ㄊ鞘裁茨?就是用軟件的方式來定義硬件，這個硬件同一時間只是覆蓋一個頻段，其他頻段通過軟件調諧的方式來實現(xiàn)。通過這種方式可以獲得比較低的成本、比較小的尺寸、性能就可以優(yōu)化、功能可以升級。

　　我們來看一下做的結果。首先是可以獲得更好的性能，和國外的友商比起來，在高頻關鍵頻段，如Band7電流可以低30-60毫安。另外尺寸更小，國際廠商所做的多路的芯片，基本上是7個晶圓，而我們只有3個，如果可以自定義管腳，我們可以將晶圓數(shù)目減少到兩個。并且SMD器件的數(shù)目等，我們也有明顯的減小，并且只用0201尺寸的SMD器件就可以完成同樣功能的設計，面積還有大量的空余。

　　對于5G的應用中，頻段更多，應用場景更復雜，可重構射頻前端將帶來更大優(yōu)勢。今年年初在巴塞羅那舉辦的MWC，以及在剛剛結束的GTI的研討會上，慧智微電子的5G可重構射頻前端芯片都進行了展示。從結果看，用我們的可重構的射頻前端它的功率可以更高，這樣可以有更好的體驗。

　　回到“過三關”的的問題，我們怎么嘗試來過這三關?性能關的做法也是換道超車，如果還是做與國際大廠相同的砷化鎵HBT，性能關很難突破。我們換了一個賽道，用可重構的方式設計射頻前端，用軟件來優(yōu)化硬件，突破了性能關。并且，利用軟件定義硬件的方式，減少了硬件通路，從技術上減少硬件成本，在規(guī)模起步階段，就可以突破成本關。對于最后一關專利關，我們較為核心的基礎專利2013年、2014年已經(jīng)獲得授權，這個領域我們是第一家，我們專利關也可以突破。

　　做個總結：第一個是5G帶來的射頻前端芯片的高速增長;第二個是國產射頻芯片在主序市場的份額需要突破，怎么突破?我們認為需要以創(chuàng)新的技術突破，突破性能、成本和專利壁壘。