自2020下半年开始,全球芯片进入严重短缺局面,中国市场也因此遭受影响,“卡脖子”问题进一步凸显。作为5G通信系统的重要组成部分,射频前端器件国产替代需求迫切,这就给国内相关厂商提供了极大的发展机遇。国内厂商如果能抓住这一机遇,同时借助资本市场的力量,将能有力推动国产滤波器等射频前端器件快速进入国产替代时刻。
需求与政策共振 国产替代空间巨大
中国5G发展处于世界领先地位,2020年全年新增5G基站约60万个,累计已建成5G基站71.8万个,5G网络已覆盖所有地级及以上城市,并拥有超过2亿个终端连接。2021年中国还计划新建60万个以上的5G基站,有序推进5G网络建设及应用,用户数会进入快速增长期。
受整个电子产业市场的驱动,全球半导体行业供应链处于供不应求的局面,中国的半导体产业在当前错综复杂的国际形势下进一步暴露出供应链短板。为了加大对半导体产业的扶持力度,2020年国家相关部委陆续出台了一系列利好政策法规。8月国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,强调集成电路产业和软件产业是信息产业的核心,是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量。10月29日,第十九届中央委员会第五次全体会议审议通过了《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》,建议明确提出,将瞄准人工智能、量子信息、集成电路等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。
随着5G技术的蓬勃发展,以及政策的大力扶持,中国射频前端器件进入国产化“突围”阶段。滤波器是射频前端中最重要的部分,更丰富的5G频段增加了滤波器的数量需求,市场规模预计达到千亿级。但是以滤波器为代表的射频前端器件是中国一项典型的“卡脖子”技术,市场供给基本依赖于美国、日本巨头企业,国内厂商技术实力、规模长期处于弱势地位。此次“芯片短缺”危机更加显现出射频前端器件国产化的紧迫性。今年以来,滤波器市场的主要供货厂商村田、博通等屡屡传出交货延期等消息。国产替代已经成为“必选题”,我国必须拥有国际领先水平的国产射频前端器件,才能满足5G发展所需。
国内射频前端器件的巨大市场和发展潜力也吸引了众多资本纷纷入局,2020年是中国半导体一级市场有史以来投资额最多的一年,射频前端器件市场各细分赛道也不断涌现出新的创业公司。为了防止“中兴事件”的再次发生,去年华为已经开始在国内寻求高端滤波器的自研企业、入股滤波器赛道,射频前端器件已经成为最受关注的风口之一。
技术走向成熟 国产射频器件展现成长潜力
射频前端技术主要集中在滤波器(Filter)、功率放大器(Power Amplifier)、低噪声放大器(Low Noise Amplifier)、开关(RF Switch)。据Yole Development报告预测,全球手机射频前端市场2017～2023年复合增长率将达14%,其中滤波器是最大的射频赛道,2023年全球滤波器的市场规模将会达到225亿美元,年复合增长高达18.81%。综观国内市场,开关、PA等赛道格局趋于稳定,但国产滤波器仍在发展初期,销售额和市占率仍然较低,可以说是机会最大的市场。
在资本市场热捧背后,国产滤波器等射频器件替代空间大,但是困难也大。随着5G通信标准的使用,滤波器已趋向高频化、低功耗、高性能、微型化、模组化发展,产品研发复杂度高、技术跨度大。只有拥有出色技术实力和产品商业化落地能力的企业才能最终受到垂青,国内厂商仅靠低价替代并不够,必须有能力提供与国外产品性能水平媲美的产品。
从中低端产品起步,在5G窗口期迈向高端,成为国内厂商突围的发展路径。国际大厂近年来将精力主要集中在高频段BAW滤波器研发,中低频SAW技术进展放慢。国内厂商目前以生产中低端SAW为主,对于有着更高技术要求的TC-SAW和BAW,国内只有少数几家处于技术研究阶段,尤其是TC-SAW的核心技术,中国市场迫切需要实现本地化供货和服务。去年,杭州左蓝微电子技术有限公司宣布,公司研发的TC-SAW双工器关键技术已取得突破,相关产品已具备量产条件,技术比肩国际一流水平,能够满足高频化、宽带化、高功率、密集化及模组化等5G通信需求。
图:左蓝TC-SAW双工器主要性能指标与国际竞品相当
提升竞争力还需要国内厂商不断拓展产品种类,满足全品类供应。左蓝微电子是国内唯一一家研发并销售全类别射频滤波器(SAW/TC-SAW、FBAR、模组)的公司,各频段SAW产品、GPS、Wifi滤波器、TC-SAW等产品都已进入量产。左蓝微拥有60多项专利技术以及一流的实验室条件,掌握了射频滤波器完整的设计技术和完全自主的全套流程设计方案,为今后公司与国内外厂商竞争奠定了坚实的基础。公司通过领先的设计仿真平台开发的WLP SAW滤波器,测试性能已达到国内领先水平,将应用到射频模组产品中。
图:左蓝WLP SAW测试结果
与此同时,左蓝微积极拓展小尺寸SAW滤波器的研发,该产品封装后的器件尺寸达到0.9*0.7*0.4mm,能满足5G射频前端模组对器件微型化的要求。目前左蓝微小尺寸SAW滤波器已完成初步样品,测试结果满足仿真和设计目标,正在进一步优化性能。
图:左蓝射频前端模组性能曲线
摆在国内厂商面前的挑战是5G发展下射频前端器件工艺需要更加细致,以保障产品性能,也因此推高了行业的技术门槛。由于5G频段增加需要更多射频元件,手机内PCB空间紧张,左蓝微电子利用创新设计和封装技术,推动滤波器与其他器件的适配以达到模块化集成,在提高集成度的同时保障产品性能、降低产品成本。
左蓝微电子凭借着出色的技术实力受到投资方的青睐,去年年底完成由深创投领投的新一轮融资。目前,公司产品已通过数十个项目性能验证,并被国内多家知名手机ODM厂商和通信终端厂商所采用。企业将依托多年积累的技术优势,借助资本的力量,完善应用于5G通信射频前端器件产品的方案,进一步满足市场发展的需求。
随着国产化替代的急迫需要,国内射频前端领域的厂商只有凭自身出色的技术实力、优异的产品性能及可靠的供货能力,才能最终获得市场的认可。今年“芯片短缺”危机有望让客户将更多目光投向于国内供货,这对国内射频前端器件厂商将是良好的机会。据市场统计,2020年随着5G的到来和国内射频公司的快速成长,国产射频前端芯片销售额增长到约9亿美金;全球滤波器市场规模约为105亿美金,国产滤波器销售额虽然没有公开的数据,但预估在2亿美金左右,中国公司占有率约2%。
中国正在积极加入全球半导体市场的角逐,国务院发布的相关数据显示,中国芯片自给率要在2025年达到70%,而2019年我国芯片自给率还不到三成。中国射频前端器件是5G时代无线连接的核心,随着产品的快速迭代、技术的逐步成熟,国产替代势在必行。这对包括左蓝微电子在内的国内射频前端领域厂商,具有很大的挑战性,但同时也是一个极具潜力的发展机遇。通过国内业界的努力,中国未来将有望产生一批全球化的“重量级”选手。
