射频芯片很难研发吗?

射频芯片很难研发吗?,第1张

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。

5G网络比4G快得多,几秒钟就能下载一个高清视频。快速意味着5G基带需要大量的RAM来缓存传入和传出的数据。巴龙5000还使用了3GB的三星LPDDR4X作为缓存,这几乎是手机内存的一半大小,与巴龙5000的基带大小相同。将5G基带集成到SOC芯片中,就像把两只大象放进冰箱一样,晶体管的数量会大大增加,设计难度也会增加一个数量级。现在市场喜欢全网,5G基带的集成,不能切断4G基带、5G基带融合在一起,既保持了插件的性能,又降低了功耗和发热,设计难度和成本又会增加一个数量级。

将5G基带集成到SOC芯片中需要精密的芯片设计和先进的芯片制造技术,这比把大象塞进冰箱要困难得多。光刻机被誉为世界半导体工业皇冠上的明珠,是人类现代工业文明和智慧的结晶,它包含了数学、光学、流体力学、机械、精密仪器、高分子物理化学、自动化、图像识别等诸多学科的精髓。相当于两架大飞机从起飞到降落。

德国提供最先进的机械技术,和世界一流的蔡司镜头,光学设备技术来自日本,工艺技术由英特尔,台积电,三星,瑞典的轴承,法国的阀门零件,他们都是迈尔的股东,这意味着他们有权优先订购光刻,其他国家想买不能买。我们的光刻机的精度是90纳米,EUV光刻机的发展差距大约是15年。一家中国公司向阿斯梅尔订购了一台光刻机。在接下来的几个月里,美国和荷兰保持着频繁的联系。在交货前夕,阿斯梅尔工厂无故起火,一个14nm制程厂的建造成本为100亿美元,而台积电正在开发的3nm制程将至少需要1000亿美元的研发加上资本支出。


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