射频芯片很难研发吗？

射频芯片属于模拟芯片的一种（CPU、GPU等属于数字芯片），被誉为模拟芯片皇冠上的明珠，可见研发确实有难度的，但难度没有CPU、GPU大，后两者超过射频芯片好几个数量级。这方面，华为给出了很好的答案，后面我会做详细分析。在2017年，国产射频芯片市场占有率仅有2%。如此低的占有率，主要是因为中国进入射频芯片时间较晚，经验较少，芯片产品规划和市场推广都存在短板，而射频芯片又由于依赖研发人员的经验较多，使得其成为国内企业的弱项。

美国Skyworks公司曾是华为主要的射频芯片供应商。但弱项不等于一片空白。没有经验，研发的人多了，时间积累到位，落下的课也就补上了。说到底，射频芯片没有专利墙和生态圈构筑竞争壁垒，集中研发攻关是可以突破的。早在2019年6月，华为被列入实体清单前，华为海思就开始自行设计射频组件，以弥补供应链短板。实体清单出炉后，华为内部人士透露，华为手机业务的自给率差距主要体现在射频芯片领域，这一块对美系厂商依赖严重，主要采购Skyworks、Qorvo、博通三家美国公司。

然而，不到一年过去，华为迅速补上供应链自给短板。最新发布的旗舰手机P40拆机表明，在射频零配件上，从收发天线、开关芯片、PA（功率放大器）到滤波器，已经全面替代Skyworks、Qorvo、博通三家美国公司，”去美化“非常成功。

从上图可以看出，在关键的射频芯片上，包括LNA、RF开关芯片、PA、双工器、射频开关、RF收发芯片，华为实现了自研，其它非关键零配件，有国产供应商支撑。上图中的外资供应商，包括NXP（恩智浦）、ST（意法半导体）、村田等，都是欧洲和日本供应商，和美国没有直接关系，而且它们是作为第二供货商的形式出现在供应商名单里，和过去外资供应商独当一面完全不同。这说明，射频芯片研发没有想象中难，和CPU、GPU等复杂的数字电路比起来，完全不在一个量级。

首先我们要明白的一点是，我国真的造不出来高端芯片吗？其实答案显然是否定的。并不是我国造不出来高端芯片，而是就高端芯片的研发成本以及它的造价来看，从商用的角度来讲，以我国目前的实力并无法达到经济、商业化目的。往往我们所理解的芯片的用途只是在电子设备上，其实现实生活当中远远不仅于此。

在芯片的应用上，它已经涉及到了军事方面，军事实力是一个国家的重点，因此对于军事的建设过程当中，芯片这一问题我国可以不惜代价的去投入，这一点是毋庸置疑的，但是在商业上这一点却不能这样考虑，商业化要照顾到成本以及利益两方面。

01、第一点，人才问题。这并不是花钱能够解决的事情。

制造芯片不仅仅是一个技术活儿，同时也是一个智商工作。如果说仅仅只是设备支持就能够制造出来芯片的话，那么研发公司完全可以把自己的钱全部砸在设备上，但是事实却不是这样的。有了设备，相当于只是完成了50%，在这之前的第一步是需要人才。首先我们可以了解一下芯片的制作过程。芯片的制作过程简单的来说可以分为规格制定到硬件描述语言再到模拟，再到逻辑合成，再到电路模拟，再到电路布局和绕线，再到电路检测，最后到代工厂代工。

在这一过程当中，逻辑设计是非常重要的，而逻辑设计离不开的不是机器，而是人的大脑。这个时候，人才就显得至关重要。也许有人会问，中国十几亿人口，难道找不出来几个人才吗？答案肯定是能够找到的，只不过人才在哪里，人才有没有在国内？人才有多少可以用？还有就是人才的成本究竟需要多高？芯片设计所涉及到的专业领域是非常多的，它需要大量的硬件人才，软件人才，而这一方面的人才是我国目前非常紧缺的。

02、在人才的背后也需要强大技术的支撑。

在之前的一系列工序完成以后，芯片就进入了最终阶段，但是，在芯片的最后阶段当中，我国有一个环节一直是受制于人。那就是光刻机这一环节。虽然说，目前我国的光刻机技术已经有所起色，但是，相对于世界上那些光刻机制造强者来说，我国的光刻机仍然处于起步阶段。光刻机是芯片制作当过程当中必不可少的一件设备。在有了人才以后，人才即便是拿出了他的方案，拿出了他心中的构想，但是最后一步如果没有光刻机，那是无法完成的。

光刻机技术在世界范围上来看，虽然说不是一家独大的行业，但是与一家独大其实几乎没有什么两样。在光刻机技术世界当中，荷兰的ASML公司一直是光刻机技术的龙头。他们所生产的光刻机在全球占据了80%左右的市场。这一点使得世界上很多国家芯片技术的发展都受制于人。

所以说，总体来看，无论是从人才层面上来说，还是从设备层面上来说。几家先进的企业在很久以前就扎稳了根角，他们拥有着大量的人才资源，同时在背后也用着大量的技术支撑。在两方面都领先于其他国家的情况之下，必然会走在行业的前列。

美国商务部宣布对中兴通讯采取出口管制措施，引发了全民对国产芯片的关注。

据数据统计，中国集成电路产品连续多年每年进口额超过2000亿美元，一旦缺“芯”，可以想像会面临什么生产困难。

我们经常碰到“芯片”、“集成电路”、“半导体”这几个术语，这些词在我们日常的讨论中经常是混用的，硬要区分的话，可以说集成电路是更广泛的概念。

1958年9月12日，在美国德州仪器公司担任工程师的JackKilby发明了集成电路的理论模型。1959年，曾师从晶体管发明人之一肖克莱的BobNoyce率先创造了掩模版曝光刻蚀方法，发明了今天的集成电路技术。

我们所说的集成电路指的是采用特定的制造工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及元件间的连线，集成制作在一小块硅基半导体晶片上并封装在一个腔壳内，成为具有所需功能的微型器件。在国家的产业统计上，集成电路也常常作为一个宽泛的概念而使用。

芯片则是指内含集成电路的半导体基片（最常用的是硅片），是集成电路的物理载体。而半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，常见的有硅、锗、砷化镓等，用于制造芯片。

集成电路产业离普通人很近又很远。大多数人只知道手机电脑、各行各业里面都要用到电子器件，CPU、GPU、单片机、数控装备、汽车都离不开芯片，但是说起芯片的设计制造，却只有少数人知道。

芯片行业的技术含量可以说十分密集，像画板子、晶圆、流片、制程、封装、光刻这样的芯片制造“黑话”很多人可能闻所未闻。另外，芯片行业资金极度密集，生产线动辄数十亿上百亿美金。此外，人才也是这个行业的稀缺资源。一方面是技术又贵又难、人才难以培养，另一方面是行业的集中度很高，少数的几家大企业垄断了行业的尖端技术和市场，剩下的企业里人才的待遇也就很难赶上几家巨头了。

红外探测是指先探测目标红外热辐射，然后将探测结果转换成肉眼可视图像的技术。

红外探测器是红外设备中实现光电转换的关键器件，它能够在全黑环境或恶劣气候条件下提供稳定可靠的观测 ，目前已广泛用于红外制导导d、战机红外探测告警、反导反卫、光电对抗、侦察、夜视夜战等军事领域以及高铁运行监测、 汽车 自动驾驶、安防、消防、物联网、工业、气象、医学等民用领域。

红外探测器中最为核心的就是红外芯片了，其探测敏感度越高、能够反映的温差越细微，探测就会越精准。所以它也被分为两大类，第一类是用于民用和q械瞄准的非制冷型，第二类是用于战机、导d等高端军事领域的制冷型。

可以说，红外探测器是关系我国国计民生及尖端 科技 发展的重要核心器件 ，一些武器装备只要配上红外技术后，就能精确地在夜间环境下捕捉到地面十几公里、空中上百公里的目标，但该市场长期被美国、法国等少数军工企业垄断。

2008年以前，以美国为首的西方发达国家在高端芯片领域对中国实行严苛的出口审批制度。特别是在红外芯片领域，西方国家更是将其产品及研制技术列为高度敏感的高 科技 领域。美国严格禁止对我国出口。

不仅如此，美国还对拥有红外芯片核心技术产品的西方发达国家施加压力，限制其对华出口。

而那个时候，国内红外产品的芯片，全部都要依赖进口，当时唯有与中国关系较好的法国，每年向中国出口少量的工业级低端红外芯片，且明确限制不允许用于军事领域。

为了防止中国将红外芯片运用到军事领域，30万像素以上的芯片基本封锁，正常芯片的帧频是25HZ以上，而出口到中国的红外芯片全部锁频到87HZ。

低像素让你无法精确捕捉物体，锁频让你不能连续动态观察，不要说追踪导d了，追个耗子都追不上。

被西方狠狠掐住脖子，这让许多的红外企业心有不甘，纷纷开始研制红外芯片。除了国企中国电科11所之外，民企之中最为突出的就是高德红外。

高德红外的董事长黄立是一位传奇人物，他出身于书香世家，他的父亲是华中 科技 大学教授，他也毕业于华中 科技 大学。我发现，中国的高新技术企业董事长很多都毕业于华中 科技 大学，华为的轮值董事长郭平、海康威视的董事长都是毕业于华中 科技 大学。

87年，黄立被分配到电力系统科研所工作，可是在1999元，他却怀揣30万，毅然下海经商，成立了高德电气，黄立自己有技术，他是公司红外热像仪专有技术的主要研发者,这让他可以敏锐把握红外市场技术发展。

2003年，非典爆发，红外测温设备一夜之间成为最重要的装备之一，黄立把握住机会，成为首都机场唯一的红外测温设备供应商。后来，高德红外研发的智能型红外自动搜索测温系统，具有对大范围人群的自动搜索与预警功能，当时我国大部分机场、码头、火车站等重点区域都配备了这一系统，这为政府建立疫情检测网络起到了重要作用，成功狙击了疫情。

当年，高德公司的产品在国内实现了95%的市场占有率，至今仍然主导着这个检验检疫测温的市场。

身为红外领域龙头的高德红外，却一直受到红外芯片的限制，没有办法大展身手，当时国内配额最多的高德红外，平均每年也只有千余个左右。

而且公司红外探测器全部依赖欧洲进口，一台红外热像设备，进口探测器要占整机成本70%。再加上刚才说的西方对军民两用器件出口审批极严，经常实施封锁，导致我国红外热像产品一直难以大规模应用。

而后来美国更是借口高德红外使用法国红外芯片制造的红外热成像设备销售到某被美制裁国家，法国政府迫于美国压力，立即对高德红外实施了严厉的制裁和产品技术封锁，直接导致高德红外无芯可用。

从那时起，黄立深刻意识到“要想不被‘卡脖子’，核心技术必须掌握在国人自己手中”，中国只有掌握了红外核心器件的研制技术，才能彻底打破西方封锁，保障我国军事国防安全。

2009年开始， 黄立率科研团队开始自主研发探测器。

探测器涉及几十个专业，专业跨度很大。从材料提纯到封装工艺，每个环节都要一一打通，研发过程十分艰辛。为此，早在研发初期，高德红外就制定了长期规划，用10年甚至更长时间搭建从以红外焦平面探测器为基础的核心器件到以红外热像为核心的综合光电系统。

高德红外由此走上了漫长自主研制国产红外芯片、自主建设生产线的道路。

缺少专业人才，公司花大力气引进高端人才，组建了一支近200人的国内一流的红外探测器研发及生产团队；没有专业设备，公司千方百计借助多种途径购买并自行改装先进的芯片制造设备。

高德红外结合前期进口的法国红外探测器芯片资料，针对探测器封装、混合信号集成 电路 、新型MEMS 传感器 3大领域分别组建团队，分解指标任务。

红外芯片研发难度之高，超乎所有人想象，在最开始起步的原料上高德红外就遭遇了困难。

氧化钒是制造红外芯片最基本的原料，它的配比直接影响芯片性能，甚至温度、气压等变量也会对其造成巨大困扰。高德红外只能通过一次次制造、一次次试验去摸索。两年时间、1000多次试验，才最终搞定。

花费了整整8年的时间，2017年，高德红外突破了数百项技术难题和数千项工艺难关，终于搭建起三条国内领先、国际先进且完全“自主可控”的红外探测器（兼具制冷与非制冷）批产线，一举打破了国外的封锁与禁运，有效确保了我国红外探测器的自主可控及军事装备安全。

高德红外成为了集研发、设计、制造于一体的红外芯片企业，我国首条非制冷红外焦平面探测器生产线在高德红外投产，可年产上百万支探测器，军民两用。另一条更为先进的制冷红外焦平面探测器生产线，可年产四五千支探测器，主要用于高端武器装备。

经权威测试，高德红外智能探测器的灵敏度，综合参数比法国同类产品高出30%至50%，图像均匀，探测距离和识别距离更远。在夜间完全无光源的情况下，形同“超级猫眼”的探测器可清晰夜视几十公里，跟踪空中飞机目标距离可达300至400公里。

高德红外2018年发布的12801024制冷探测器是第一款12微米超小像元、超大规模面阵的探测器，这是国内首款研制成功的像元间距12μm的大面阵制冷探测器，能在探测器距离不变的情况下大幅减小光学及整机系统体积和成本，代表着中国“红外芯”正式进入“百万像素”时代。标志着机载广电吊舱、侦查搜索卫星、精确制导等夜视夜战武器系统进入全高清时代。成功打破了欧美在红外成像系统中高端核心芯片的技术垄断、实现了进口替代。

目前，高德红外通过对集成电路设计、芯片制造、原材料制备工艺等全方位技术的掌握，高德红外建成完全自主可控的我国最先进、批产规模最大的非制冷型、制冷型碲镉汞和制冷型Ⅱ类超晶格三条8英寸红外探测器研制生产线，生产的红外探测器产品达到国际先进水平，填补了国内该领域空白。

不仅使得我国夜视夜战装备和精确打击武器系统不再受制于人，保障了国家安全，而且大批量、低成本的红外芯片也正被广泛应用于民用红外市场，取得了显著的经济与 社会 效益。

此前由于红外热成像仪成本高昂，中低端轿车很难配备。如今高德红外拥有了自主研发的红外探测器技术， 汽车 红外探测器价格有望从原来的几万元降至2000元。届时，大部分车型都能用得起这一技术，仅此一项应用就有望催生百亿元级市场。

目前。高德红外是中国唯一一个全部掌握制冷与非制冷两大类型、非晶硅和氧化钒两种材料、碲镉汞探测器与Ⅱ类超晶格探测器以及12微米以下的红外公司。

当然，高德红外在一些芯片基础领域仍然与美国有差距， 芯片基础的电子级高纯硅片、光刻机等还得依赖国外，也希望我们中国的高新技术企业可以再创佳绩，在红外芯片全方位超越美国。

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