打破國際壟斷！這家國產射頻芯片廠叫板國際頂尖大廠

2022-11-28 來源：芯八哥

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射頻芯片由于需要處理高頻射頻信號，屬于模擬芯片中的高門檻、高技術難度環節，因此一直以來就被譽為“模擬芯片皇冠上的明珠”。

最近，芯八哥“走進產業鏈”欄目記者采訪了國nei射頻前端新銳企業—地芯科技的銷售總監王偉剛，探討在射頻芯片加速國產替代的背景下，當前地芯科技企業的發展情況以及對行業未來發展的展望。

短期內已推出三大產品線，其中模擬信號鏈產品性能可匹配TI/ADI等全球頂尖大廠水平

據了解，地芯科技成立于2018年，是一家新興的高端模擬射頻芯片供應商。近年來，公司的發展勢頭愈發亮眼，其產品已經廣泛應用于5G無線通信、物聯網以及工業電子等多個領域，并且得到了?？?、大華、利爾達、佰才邦等知名客戶的高度認可。

“地芯科技雖然成立時間很短，但發展速度很快。截至目前，我們已經形成了以射頻前端芯片、射頻收發芯片、模擬信號鏈芯片為主的三大產品系列，其中射頻前端主要是應用在物聯網上面，模擬信號鏈以工業電子的應用為主，而射頻收發芯片則是我們在通信基站領域的重要布局?！蓖鮽偨榻B道。

地芯科技芯片主要應用場景

資料來源：地芯科技

模擬信號鏈方面，地芯科技目前擁有高速Pipeline ADC、高精度SAR ADC、高精度電壓基準源等三大系列產品，其中高速Pipeline ADC能夠覆蓋10到14位采樣精度，10M到1G采樣率；高精度SAR ADC則支持10到16位采樣精度，100K到1M采樣率；而高精度電壓基準源產品全系列采用基準源封裝，具有低噪聲、低溫漂、高初始精度等技術特征。

以高速Pipeline ADC系列GAD2245產品為例，該芯片支持14 位采樣精度和10M采樣率以及極低功耗特性，可以很好地支持光電轉換信號的高靈敏度采集。同時，得益于其高線性度，GAD2245 可在工業溫度范圍內提供超群的低電平輸入信號性能。目前，該產品可在紅外熱成像、超聲波頻譜分析、便攜式儀器、光電信號采集、無線和有線寬帶通信等高頻、寬動態范圍信號領域廣泛使用。

地芯科技GAD2245在紅外成像的應用

資料來源：地芯科技

“我們的Pipeline系列創新型250M以上采樣率的產品打破了國際壟斷，產品性能業界領先，14位/125M采樣率Pipeline產品技術也領跑國內友商，性能能夠匹配全球頂尖大廠水平；而SAR ADC系列產品具有兼容性好，超低功耗的特點，其中16Bit/ 100Ksps產品系列功耗可低至1.8 mW/ch，而成熟產品系列可兼容TI、ADI的競品, 并且在此基礎上簡化了設計流程，替代設計無需更改硬件設計及PCB layout。” 王偉剛表示，“該項目從去年開始啟動，到今年已經實現了多個系列芯片的小批量出貨，目前客戶反饋都比較好，預計明年會在此基礎上進一步放量，將會為我們帶來比較可觀的收入?！?/span>

物聯網射頻前端年出貨量已達千萬片量級，射頻收發芯片更是填補了國內市場的空白

無線通信的發展離不開射頻前端的進化，而射頻前端的變革始終追隨無線通信的演進。蜂窩移動通信技術從2G發展到現在的5G 時代，移動網絡速度越來越快，因此對射頻前端芯片的要求也越來越高。

在射頻前端芯片方面，地芯科技基于低功耗硅基CMOS技術，研發了FEM、PA兩大系列多款低功耗、高性能的產品，能夠廣泛應用于藍牙、Zigbee、WiFi、NB-IOT、WiSUN、LoRa等各類各種物聯網應用場景中，目前在綠米、安居寶、順舟科技、飛比、快住科技、立達信等下游客戶每年的發貨量已經達到千萬片量級，位于市場同類產品銷量前列。

以GC1101為例，該芯片是采用CMOS工藝實現的單芯片器件，其內部集成了射頻功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）以及芯片收發開關控制電路，是一款面向IEEE 802.15.4/Zigbee、藍牙無線傳感網絡以及其他2.4 GHz ISM頻段無線系統全集成的射頻前端單芯片。

王偉剛指出：“GC1101飽和功率可達到22.5dBm，輸出功率20dBm時電流僅有97mA，噪聲系數NF只有2.9dB，特別的架構設計使得ESD性能高達8KV，遠高于市場同類產品。除了具有上述高性能、低功耗、低噪聲的優點外，該芯片還采用QFN-16（3 x 3 x 0.75 mm）封裝，可兼容市場上Skyworks的RFX2401C產品，并且具有明顯的成本優勢。目前該產品已經在工業控制自動化、智能家居和符合RF4CE 協議的射頻系統中大規模應用，成為公司當前階段的主打產品和主要收入來源。”

地芯科技射頻前端芯片GC1101

資料來源：地芯科技

隨著5G時代的到來，運營商加速5G基站建設，而射頻收發芯片是基站系統的關鍵芯片，成本約占整個基站系統的20%左右。按照5年的建設周期計算，5G基站射頻收發芯片每年市場空間將超過100億人民幣，市場潛力巨大，然而國內基站側的射頻收發器芯片自給率非常低，市場幾乎被國外公司壟斷。

經過持續投入與潛心研發，地芯科技連續攻克5G小基站部署中RRU模塊的收發芯片在熱耗、低效、頻段沖突等方向的技術難題，實現高效射頻收發、高效功率放大、低耗射頻發射等技術效果，并通過一系列嚴苛的測試與規格審定，成功量產風行系列GC080X產品，可廣泛應用于用軟件無線電系統、5G/4G LTE及專網無線通信基站、多功能智能終端、點對點通信系統等幾乎所有現代化數字無線通信系統中。

地芯科技GC080X系列產品

資料來源：地芯科技

王偉剛指出:“GC080X系列是依靠我們完全自主的創新技術率先研發并量產的國產5G收發機，可廣泛應用在基站系統、專用電臺、無線圖傳、車聯網、衛星雷達等多個領域。該系列芯片通過設計優化和工藝升級，不僅在可以做到Die面積比國際領先競品縮小50%、功耗上低40%，而且也是現階段國內唯一一家能夠支持5G NR 100MHz帶寬的收發機，填補了國內市場在該領域的空白。最關鍵的一點是該芯片基本上全部采用國內供應鏈，在產業鏈上真正做到了自主可控，避免了被卡脖子的情況出現。從產品布局來說，收發機產品的成功上市，意味著我們的產品已經完成了從射頻前端、信號鏈到射頻收發芯片整個模擬射頻產業鏈的全覆蓋?！?/span>

射頻前端國產替代加速，地芯科技以物聯網作為切入點有望實現變道超車式發展

業內周知，射頻前端指位于射頻收發器及天線之間的中間模塊，其功能為無線電磁波信號的發送和接收，是移動終端設備實現蜂窩網絡連接、Wi-Fi、藍牙、GPS 等無線通信功能所必需的核心模塊。若沒有射頻前端芯片，手機等移動終端設備將無法撥打電話和連接網絡，失去無線通信功能。因此，射頻前端在無線通信中有不可或缺、至關重要的作用。

射頻前端的簡化架構圖

資料來源：臻鐳科技

近年來，隨著物聯網和5G通信的快速發展帶動對射頻前端芯片的需求不斷提高。根據QY Research的數據顯示，2021年全球射頻前端市場規模約為204.59億美元，預計未來6年將保持10.39%的年復合增長率，至2027年其市場規模有望達到370.27億美元。

資料來源：QY Research

雖然市場空間巨大，但由于射頻前端芯片的設計壁壘高、難度大，需要研發人員具備長時間的設計經驗和工藝經驗積累才能有所突破。因此，長期以來射頻前端芯片市場基本上被美國、日本擁有人才、技術、資本等各個方面優勢的國際頭部廠所壟斷。

根據Yole的數據，全球射頻前端市場集中度較高，2020年射頻前端市場全球前五大廠商合計市場份額高達84%。具體來看，思佳訊（Skyworks）市場份額排名第一，占比21%；村田（Murata）市場份額排名第二，占比17%；博通（Broadcom）市場份額排名第三，占比16%；科沃（Qorvo）與高通（Qualcomm）市場份額相當，均為15%；其他廠商合計占16%。

資料來源：Yole

自2018年以來，在國際貿易摩擦不斷加劇的背景下，國內主要智能終端廠商基于供應鏈安全及成本可控角度考慮，逐漸向國nei射頻前端企業開放其供應鏈體系，國產射頻芯片企業迎來難得的發展窗口期。

從國產替代的路徑來看，國產射頻器件首先從中低端機型以及2G、3G及4G產品展開，再逐步向中高端機型以及5G產品滲透。在此背景下，國nei射頻前端產業鏈涌現出一批快速發展的企業，其中射頻功率放大器領域有唯捷創芯、慧智微、昂瑞微等，在射頻開關及LNA領域有卓勝微、艾為電子等，在濾波器領域有好達電子、德清華瑩等。

“目前在全球射頻器件供應市場上，大部分市場份額被美國Qorvo和Skyworks所占有，原因主要有以下三個方面：首先，Qorvo、Skyworks主要以IDM模式運營為主，擁有自己的工廠，因此在成本上會有一定的優勢；其次，它們擁有先發的積累優勢，技術研發實力較強，產品性能以及對市場的引領都是比較領先的；最后它們深耕射頻領域多年，產品覆蓋非常全面，可以為客戶提供更多的產品型號選擇。”

針對當下射頻前端市場發展的現狀，王偉剛分析道，“不過，移動通信技術更新迭代較快，在4G 到5G 的演進過程中，射頻器件的復雜度逐漸提升，產品在設計、工藝和材料等方面都將發生遞進式的變化。因此，地芯科技也是抓住這個機會，適時推出硅基CMOS技術的射頻解決方案，目前該系列芯片在性能上不僅能夠匹配國外大廠，而且很多技術指標已經是遠高于同類對標產品，并且基于國內供應鏈還能夠實現一定的成本優勢。”

作為一家成立僅4年的公司，是如何能夠做到在短期內便研發出了卡脖子的射頻收發芯片并且在市場上直接與Qorvo、Skyworks等國際大廠競爭的？

或許從地芯科技的人員構成中不難找到答案。目前公司的核心研發團隊成員80%以上為碩士與博士學歷，具有10至20年的芯片研發與量產經驗，曾工作于高通、聯發科、三星、TI等國際知名半導體大廠，并且畢業于清華大學、浙江大學、加州大學洛杉磯分校、新加坡國立大學等海內外名校，涵蓋系統、射頻、模擬、數字、算法、軟件、測試、應用、版圖等技術人才，具有完備的芯片研發與量產能力。

王偉剛表示：“公司以研發為驅動，第一代射頻收發產品落地的同時，我們也已經開始了200MHz帶寬的第二代收發機產品的研發，目前大部分研發費用基本上都花在了這上面。雖然說公司現在已經實現了自我造血能力，但是如果想要加速發展并且在行業樹立絕對領先地位的話，仍然需要外部資本尤其是產業資本的支持，因此，我們現在正在推動B輪融資，應該不久后就會完成正式交割?！?/span>

目前，在國nei射頻前端市場，卓勝微、唯捷創芯、惠智微、飛驤科技等已經擁有先發優勢，如何找到自己的生存空間和快速發展壯大的突破口成為了地芯科技自成立以來一直就在思考的問題。

“整體來看，目前國nei射頻市場主要玩家并不多，整體自給率不到10%，在國產替代的大趨勢下，未來這一塊仍然有很大的市場發展空間”，王偉剛說道，“不過，目前其他公司已經做得很成熟并且優勢很大的領域，我們短期內肯定是不會再去競爭了。我們的思路還是選擇以競爭更少但是空間很大的物聯網市場作為切入點，并且持續強化在這方面的優勢，致力于在未來成為全球領先的5G物聯網以及工業電子的高端模擬射頻芯片設計公司?！?/span>