國(guó)產(chǎn)射頻PA新歷史，從此拉開(kāi)序幕

獲悉射頻芯片廠家唯捷創(chuàng)芯完成科創(chuàng)板上市輔導(dǎo)，即將成為第一家上市的國(guó)產(chǎn)PA公司。

國(guó)產(chǎn)射頻PA新歷史，從此拉開(kāi)序幕。

回望這條國(guó)產(chǎn)射頻芯片之路，不能忘記銳迪科（RDA），開(kāi)創(chuàng)了2G PA的先河；不能忘記昂瑞微，成功研發(fā)2G CMOS PA，第一次打敗國(guó)外公司；不能忘記唯捷創(chuàng)芯，讓行業(yè)看到國(guó)產(chǎn)4G PA也能做的很好；不能忘記慧智微，走了一條連國(guó)外公司都不敢走的技術(shù)創(chuàng)新路線，構(gòu)建起產(chǎn)品和技術(shù)的雙重競(jìng)爭(zhēng)力，從4G PA走到5G PA，第一次在產(chǎn)品和技術(shù)上追平國(guó)外公司。

更多的國(guó)產(chǎn)射頻PA公司正趕在上市的路上，有慧智微，有昂瑞微，還會(huì)有很多……。

從2004年起，國(guó)產(chǎn)射頻PA走過(guò)了16個(gè)年頭，一路艱辛，一路收獲，從2G PA走到了5G PA。2006年，國(guó)產(chǎn)2G PA量產(chǎn)；2011年，國(guó)產(chǎn)3G PA量產(chǎn)；2016年，國(guó)產(chǎn)4G PA量產(chǎn)；2020年是5G元年，國(guó)產(chǎn)5G PA量產(chǎn)，慧智微成為第一家與Skyworks和Qorvo同步推出產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)射頻PA公司。

從2G PA到5G PA，產(chǎn)品集成度越來(lái)越高，技術(shù)難度越來(lái)越高。國(guó)產(chǎn)射頻PA公司要在5G PA上完全追上國(guó)外公司還是有難度的，難在哪里呢？

技術(shù)研發(fā)難

對(duì)于射頻PA來(lái)講，頻率越高，帶寬越寬，芯片設(shè)計(jì)難度越大；集成度越高，技術(shù)研發(fā)難度也就越高?？梢詮念l段和器件集成度來(lái)看射頻5G PA技術(shù)研發(fā)難度。

一、從頻段來(lái)看5G PA技術(shù)研發(fā)難度

GSMA是全球運(yùn)營(yíng)商的聯(lián)盟，每年MWC的組織方，是最有權(quán)威價(jià)值的移動(dòng)通信統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)。GSMA的數(shù)據(jù)顯示，3.5GHz是5G通訊最主流的選擇。

3.5GHz頻段包含在5G的Sub-6GHz 5G新頻段中。Sub-6GHz的5G新頻段，通常又被稱作UHB（Ultra High Band，超高頻）頻段。截止2021年3月31日，全球運(yùn)營(yíng)商發(fā)布的5G頻段可使用數(shù)目為196個(gè)，其中UHB頻段數(shù)目為112個(gè)，占所有發(fā)布的5G頻段數(shù)目的57%，為5G部署的主要選擇。供使用的毫米波頻段數(shù)目只有11個(gè)，主要是美國(guó)、韓國(guó)運(yùn)營(yíng)商在推廣。短期來(lái)看，毫米波只是一個(gè)小范圍的應(yīng)用，難以普及。此外，還有未公布的頻段數(shù)目有76個(gè)。

從上圖能看到，UHB頻段是為5G新開(kāi)的頻段，不是原來(lái)的4G頻段升級(jí)，具有更大的帶寬，更適合5G協(xié)議應(yīng)用。

通過(guò)頻段對(duì)比，可以看到射頻PA芯片設(shè)計(jì)難易程度不同：

1、位于Sub-3GHz的n41/n3/n1/n8/n5等，是在原來(lái)4G頻段上做的重耕，帶寬窄。

帶寬最大的n41也只有194M，只有n79頻段是1/3，n77頻段的1/4.5。所以，n41 PA相對(duì)n77/78/79的UHB頻段PA，技術(shù)研發(fā)難度要低很多。

2、n77/78/79 PA頻率更高，帶寬更寬，設(shè)計(jì)難度更大。

要求更高的功率：在相同天線增益和傳輸距離的情況下，信號(hào)的衰減與信號(hào)的頻率成正比。對(duì)于n77/78/79 頻段，更高的頻率意味著更大的損耗。為了保證信號(hào)覆蓋問(wèn)題，5G 終端的發(fā)射功率等級(jí)從PC3提升至PC2，即提升了3dB。對(duì)于射頻PA設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，每提升1dB線性功率都是極大的挑戰(zhàn)。

要求更大的帶寬：n77的帶寬/載波頻率比達(dá)到24%，遠(yuǎn)高于n41的7.5%。對(duì)于高集成度的L-PAMiF方案，需要兼顧各個(gè)功能子模塊的帶寬和匹配。

要求更高的散熱要求：采用相同的制造工藝， 通常PA的效率會(huì)隨著頻率的升高而下降。特別是在n79頻段，PAE的提升受到很多限制。5G NR定義了終端要求支持上行占空比30%甚至更高，在PC2的發(fā)射功率要求下，PA的散熱問(wèn)題變得非常重要。

二、從器件集成度來(lái)看5G PA技術(shù)研發(fā)難度

5G UHB頻段的L-PAMiF集成度最高，也是最具挑戰(zhàn)的5G PA模組。無(wú)法在原有4G PA模組上來(lái)做優(yōu)化和提升。UHB頻段的5G PA模組需要全新設(shè)計(jì)，非?？简?yàn)射頻芯片公司的綜合設(shè)計(jì)能力，根本就不是在原來(lái)基礎(chǔ)上小修小改就可以實(shí)現(xiàn)的。

下表列出了常見(jiàn)的收發(fā)模組對(duì)比，4G LTE方案中常用的是PAM和PAMiD，分別對(duì)應(yīng)高性價(jià)比方案和高性能方案。而n77/78/79雙頻L-PAMiF是目前5G NR集成度最高的商用芯片之一。

目前國(guó)產(chǎn)廠商所發(fā)布的5G PA主要也可以大致分為三類(lèi)：UHB L-PAMiF、n41 PAMiF、Phase5N分立。

產(chǎn)品量產(chǎn)難

國(guó)內(nèi)5G手機(jī)推出已經(jīng)一年多了，哪些國(guó)產(chǎn)5G PA進(jìn)入客戶端量產(chǎn)了？

早在2019年，多家國(guó)產(chǎn)射頻PA公司都宣告自己推出了5G PA。時(shí)至今日，從媒體報(bào)道和行業(yè)了解的信息，看到三家國(guó)產(chǎn)5G PA公司正式進(jìn)入手機(jī)客戶端量產(chǎn)。

慧智微

2020年3月，搭載慧智微5G PA模組的首批手機(jī)終端批量生產(chǎn)。根據(jù)拆解機(jī)構(gòu)eWisetech的報(bào)告顯示，OPPO K7x手機(jī)首次采用了國(guó)產(chǎn)5G射頻前端器件。K7x采用慧智微電子S55255 5G頻段射頻前端集成收發(fā)模組L-PAMiF，覆蓋5G UHB 新頻段n77/78/79頻段，是集成度最高的5G射頻前端模組。這也是拆解5G手機(jī)以來(lái)，首次見(jiàn)到國(guó)產(chǎn)5G射頻芯片在手機(jī)上面應(yīng)用。

唯捷創(chuàng)芯

于2020年推出5G Sub-3GHz Phase5N產(chǎn)品，覆蓋4G重耕頻段。據(jù)了解，2021年開(kāi)始唯捷創(chuàng)芯的Phase5N產(chǎn)品已經(jīng)在OPPO、vivo等廠商實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

銳石創(chuàng)芯

銳石創(chuàng)芯推出支持n41頻段的射頻功放濾波器模組（PAMiF）RR58041-11，并已在國(guó)內(nèi)手機(jī)客戶端量產(chǎn)。5G n41頻段模塊中內(nèi)置功率放大器、收發(fā)開(kāi)關(guān)、CMOS控制器及高性能濾波器。

從樣品到量產(chǎn)，國(guó)產(chǎn)5G PA模組至少歷經(jīng)一年的時(shí)間。相比4G PA，5G PA模組量產(chǎn)難表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

1、產(chǎn)品集成度高，高性能模組需要用到Flipchip技術(shù)

FlipChip的優(yōu)勢(shì)主要在于：小尺寸，性能增強(qiáng)（互聯(lián)短，寄生效應(yīng)好），散熱能力高（芯片正面通過(guò)銅柱與基板直接互聯(lián)），高可靠性（相較于打線工藝更穩(wěn)定）。

Qorvo、高通、Broadcom均采用Flipchip技術(shù)來(lái)做高性能射頻前端產(chǎn)品，而目前Skyworks只有在SOI器件部分采用Flipchip技術(shù)，HBT PA部分沒(méi)有，通過(guò)自己特有的技術(shù)和工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能射頻5G PA模組。據(jù)了解，真正掌握Flipchip技術(shù)的國(guó)內(nèi)射頻公司很少，在5G PA模組量產(chǎn)上遇到很大挑戰(zhàn)，也會(huì)花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。

之前，國(guó)內(nèi)射頻PA公司還是分立為主或者通過(guò)基板綁定打線的方式，沒(méi)有Flipchip的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累，更沒(méi)有全集成模組的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。因此，5G PA模組能否真正進(jìn)入量產(chǎn)將成為國(guó)內(nèi)射頻PA公司的分水嶺。

2、需要專(zhuān)業(yè)的質(zhì)量和生產(chǎn)交付團(tuán)隊(duì)做支撐

5G PA模組面對(duì)的都是國(guó)內(nèi)頭部的手機(jī)客戶，他們對(duì)產(chǎn)品性能、可靠性、供應(yīng)鏈等的要求很高，量產(chǎn)交付質(zhì)量要求是100ppm以下。對(duì)于數(shù)字芯片來(lái)講，100ppm以下這個(gè)要求很低，但對(duì)于射頻PA來(lái)說(shuō)，是很有挑戰(zhàn)的，更何況是5G PA模組產(chǎn)品，這道坎，不是所有射頻PA公司都能跨過(guò)去的。

要服務(wù)好這些手機(jī)大公司，必須有一個(gè)專(zhuān)業(yè)的質(zhì)量和生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)來(lái)支持。這個(gè)團(tuán)隊(duì)的規(guī)模需要幾十人，分工很細(xì)，專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)。

國(guó)產(chǎn)射頻PA公司正在從過(guò)去幾十人的規(guī)模，增加到現(xiàn)在200人的規(guī)模。不管是產(chǎn)品、銷(xiāo)售額，還是公司員工規(guī)模，國(guó)產(chǎn)射頻PA公司這幾年發(fā)展迅速。在未來(lái)的2~3年，國(guó)產(chǎn)射頻PA公司還會(huì)進(jìn)入一個(gè)高速成長(zhǎng)期，公司員工規(guī)模將達(dá)到500人，各部門(mén)配套更加完善和專(zhuān)業(yè)。未來(lái)2年，國(guó)產(chǎn)射頻PA格局將形成，半導(dǎo)體投資熱也將告一段落。

客戶導(dǎo)入難

手機(jī)客戶向頭部集中，沒(méi)有原來(lái)的“小白鼠”客戶了，新產(chǎn)品導(dǎo)入手機(jī)客戶端越來(lái)越難。

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的手機(jī)客戶，屈指可數(shù)。第一梯隊(duì)的品牌客戶有華為、小米、OPPO、vivo、榮耀、傳音等。第一梯隊(duì)的手機(jī)ODM廠家：聞泰、華勤、龍旗、中諾等。隨著這些企業(yè)的規(guī)模越來(lái)越大，產(chǎn)品導(dǎo)入進(jìn)入門(mén)檻提高，產(chǎn)品需要進(jìn)行全面性、系統(tǒng)化驗(yàn)證。

規(guī)模越大的手機(jī)客戶，對(duì)可靠性的要求越高，產(chǎn)品性能測(cè)試和評(píng)估相對(duì)比較簡(jiǎn)單，對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性的測(cè)試和評(píng)估耗財(cái)耗力，更耗時(shí)間。

尤其是5G PA模組，現(xiàn)在上5G的手機(jī)都是旗艦機(jī)或者主力機(jī)型，對(duì)性能和可靠性要求極高。國(guó)內(nèi)射頻PA公司在推廣5G PA模組時(shí)，有個(gè)很深很直白的感受，手機(jī)客戶是“拿著放大鏡”做評(píng)估。

首先，頭部手機(jī)客戶在技術(shù)上對(duì)國(guó)產(chǎn)5G PA公司不信任，技術(shù)測(cè)試更仔細(xì)，一些技術(shù)問(wèn)題，對(duì)于國(guó)際廠商是解釋過(guò)了就好，對(duì)于國(guó)內(nèi)廠商就要深挖到底。這樣，國(guó)產(chǎn)5G PA模組在客戶端導(dǎo)入會(huì)很難，俗話說(shuō)得好“玉不琢，不成器”，國(guó)產(chǎn)射頻PA產(chǎn)品和公司就是這樣成長(zhǎng)起來(lái)的。

其次，手機(jī)客戶在產(chǎn)品導(dǎo)入流程上，對(duì)國(guó)產(chǎn)射頻PA也是不利的。選擇國(guó)際廠商的射頻PA，不存在對(duì)與錯(cuò)，各部門(mén)是免責(zé)的。5G PA模組，選擇Skyworks和Qorvo是第一選項(xiàng)，選擇他們產(chǎn)品出了問(wèn)題，對(duì)個(gè)人和部門(mén)來(lái)說(shuō)，就是沒(méi)有問(wèn)題。如果選擇國(guó)產(chǎn)5G PA模組，出了問(wèn)題，個(gè)人和部門(mén)就會(huì)很有壓力，會(huì)承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。

再次，越復(fù)雜的產(chǎn)品導(dǎo)入越難，技術(shù)要求越高的產(chǎn)品導(dǎo)入越難。難度高低依次是5G PA 》 4G PA 》 3G PA 》 2G PA。5G PA模組的復(fù)雜性和高技術(shù)性在手機(jī)里的調(diào)試工作量很大，要把性能和穩(wěn)定性調(diào)試好，需要手機(jī)廠商更多研發(fā)投入和時(shí)間投入。

趁著這一波國(guó)產(chǎn)替代契機(jī)，國(guó)產(chǎn)射頻PA公司要努力抓住機(jī)會(huì)，把產(chǎn)品做好，把公司規(guī)模做大，向國(guó)際廠商看齊，規(guī)范公司流程，專(zhuān)業(yè)和完善每個(gè)部門(mén)，加大研發(fā)力度，抓好質(zhì)量管理和提升交付能力。這一次新供應(yīng)商導(dǎo)入之后，頭部手機(jī)客戶很難開(kāi)啟5G PA模組新品牌導(dǎo)入。5G PA模組新品牌導(dǎo)入，對(duì)頭部手機(jī)客戶來(lái)說(shuō)，投入和風(fēng)險(xiǎn)都很大。

結(jié)語(yǔ)

國(guó)產(chǎn)射頻芯片走過(guò)了2G PA和3G PA，正在從4G PA主戰(zhàn)場(chǎng)遷移到5G PA。

2G 和3G PA成就了昂瑞微，4G PA成就了唯捷創(chuàng)芯，5G PA又會(huì)成就誰(shuí)呢？

聽(tīng)聞，國(guó)內(nèi)某公司5G PA模組產(chǎn)品被國(guó)際大品牌5G手機(jī)采用并已經(jīng)量產(chǎn)，驚訝之余，心中有欣喜，眼中有未來(lái)，中國(guó)芯正在成為世界芯。

原文標(biāo)題：國(guó)產(chǎn)5G PA追上了嗎，難在哪里？

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