中國國產通訊晶片廠商調查報告

作者 : 顧正書,EE Times China

本調查報告側重於通訊和網路領域的中國國產晶片廠商,主要從射頻與基頻、毫米波雷達、衛星通訊,以及網路交換等四個細分市場出發,精心挑選出每個領域的中國國產晶片廠商。

本調查報告側重於通訊和網路領域的中國國產晶片廠商,主要從射頻(RF)與基頻、毫米波雷達、衛星通訊,以及網路交換等四個細分市場,精心挑選出每個領域的中國國產晶片廠商。

射頻與基頻通訊

在無線通訊中,射頻表示可以輻射到空間的電磁頻率, 範圍從300kHz~300GHz之間。射頻晶片是能夠將射頻訊號和數位訊號進行轉化的元件,主要包括射頻收發器、功率放大器(PA)、低雜訊放大器(LNA)、 濾波器、 射頻開關(Switch)和天線調諧開關(Tuner)等。

 

圖1:基頻與射頻前端示意圖。

 

射頻前端模組主要包括濾波器、功率放大器、低雜訊放大器、射頻開關、天線調諧器、雙工器,以及接收/發射器等。其中,濾波器負責發射及接收訊號的濾波和頻率選擇,保障訊號在不同頻率上互不干擾地傳輸;功率放大器負責發射通道的射頻訊號放大;低雜訊放大器主要用於接收通道中的小訊號放大;射頻開關負責接收和發射通道之間的切換;雙工器負責雙工切換及接收/發送通道的射頻訊號濾波。

據 Yole Développement報告預測,2018年全球行動終端射頻前端市場規模為150億美元,預計2025年可望達到258億美元,7年間的年複合成長率(CAGR)為8%。

 

圖2:2018~2025年射頻前端晶片市場規模(單位:10億美元)。

 

行動通訊裝置中最重要的元件就是射頻和基頻晶片,射頻晶片負責射頻收發、頻率合成、功率放大;而基頻晶片負責訊號處理和協定處理。基頻晶片主要分為5個部分:CPU處理器、通道編碼器、數位訊號處理器、數據機、介面模組。其中CPU處理器負責對整個行動電台進行控制盒管理,完成所有的軟體功能,即通訊協定的實體層、資料鏈層、網路層、MMI和應用層軟體;通道編碼器主要完成業務資訊和控制資訊的通道編碼、加密等;數位訊號處理器主要完成通道均衡和基於規則脈衝激勵——長期預測技術(RPELPC)的語音編碼/解碼;數據機主要完成通訊系統所要求的調變/解調方案;介面模組包括類比介面、數位介面,以及人機介面。

全球行動通訊市場經過1G~3G時代的發展,到4G時代已有多家半導體廠商進入基頻晶片市場。然而,5G基頻晶片的性能要求和技術複雜程度要比前幾代高得多,目前全球只有高通、華為海思、紫光展銳、三星和聯發科研發出了5G基頻晶片。英特爾的5G通訊業務賣給了蘋果,到現在還沒有推出5G基頻晶片。

速度、延遲、頻寬和能耗是5G通訊的四大關鍵技術指標,而基頻晶片決定了通話品質的優劣、網速快慢、訊號強弱,直接影響使用者體驗。據Strategy Analytics資料顯示,全球基頻晶片市場規模將從2018年的215億美元增長至2023年的328億美元,CAGR為8.2%。

本調查報告收錄了4家有實力研發5G基頻晶片的中國廠商,其中海思依靠華為的通訊技術和專利積累,推出了巴龍系列基頻晶片,以及整合巴龍基頻的麒麟處理器;紫光展銳的虎賁T7520在中端市場將有一定的話語權;由RDA創始人戴保家創立的翱捷科技擁有全網通技術,也具有5G基頻研發能力;專注於衛星行動通訊的中科晶上具有全系列無線通訊協定堆疊軟體發展能力,但能否在5G基頻市場分一杯羹還不知道。

毫米波通訊

毫米波是指波長為毫米級(介於1~10mm)的電磁波,波長短、頻段寬,通常所處頻段為24~300GHz。毫米波通訊目前比較流行的有5G毫米波,以及車載毫米波雷達等應用。

5G網路需要毫米波來支援更高的速率和更低的延遲,為各種新型應用提供通訊基礎設施。隨著業務對頻寬需求的不斷增加,通訊頻譜不斷向更高頻譜延伸,5G毫米波具有豐富的頻率資源,是行動通訊技術演進的必然方向。其最重要的優勢在於頻率資源豐富、頻寬極大。5G毫米波比Sub-6GHz 頻段(FR1)具有更豐富的頻譜資源(圖3),是5G網路提供千兆連接能力的主要方式。要達到5G最高速率要求,就必須使用5G毫米波。

 

圖3:5G毫米波頻段頻率資源豐富且頻寬大。

 

毫米波雷達是測量被測物體相對距離、速度和方位的高精準度感測器,早期主要應用於軍事領域。隨著雷達技術的發展,毫米波雷達開始應用於汽車電子、無人機、智慧交通等商業領域。目前各個國家對車載毫米波雷達分配的頻段各有不同,但主要集中在24GHz和77GHz,少數國家(如日本)採用60GHz頻段。由於77G相對於24G的諸多優勢,未來全球車載毫米波雷達的頻段會趨同於77GHz頻段(76~81GHz)。

24GHz的雷達測量距離較短(5~30m),主要應用於汽車後方;77GHz的雷達測量距離較長(30~70m),主要應用於汽車前方和兩側。毫米波雷達主要包括雷達射頻前端、訊號處理系統、後端演算法三部分。在現有的產品中,雷達後端演算法的專利授權費用約佔成本的50%,射頻前端約佔40%,訊號處理系統約佔10%。

在毫米波雷達領域,目前中國廠商以新創公司居多,主要應用就是瞄準汽車ADAS和自動駕駛市場,本調查報告收錄了7家毫米波雷達廠商。

衛星通訊

北斗晶片是中國北斗衛星導航產業的核心,實現自主可控一直是中國和企業的目標,目前中國自研晶片的製程已經達到28nm水準,22nm製程晶片即將量產。導航晶片的優劣很大程度上決定了衛星導航產品的性能,晶片技術更直接關係到終端的體積、重量、成本和性能,也會直接影響北斗下游產業發展。

北斗衛星導航晶片主要由射頻晶片和基頻資料處理晶片組成,其中前者主要包括天線、低雜訊放大器和混頻器,主要是對微弱的類比訊號進行接收、濾波、變頻及放大,其性能決定了後續訊號處理的效果。後者則包括GPS專用相關器、核心處理器等,主要實現對碼訊號的解算,其中相關器模組實現對碼訊號的「讀取」。

據統計,2019年底中國國產北斗相容型晶片及模組銷量已累計突破1億片,衛星導航定位終端產品總銷量突破4.6億台,具有衛星導航定位功能的智慧手機銷售量達到3.72億台。2020年6月,全國已有超過660萬輛道路營運車輛、5.1萬輛郵政快遞運輸車輛應用了北斗系統。如今中國國產廠商已經建構起集晶片、模組、板卡、終端和運營服務為一體的完整北斗產業鏈。

本調查報告收錄了10家中國國產北斗導航晶片廠商,包括北京合眾思壯和成都振芯科技這2家已經上市的北斗晶片和關鍵元件廠商。

網路交換與光通訊

在無線通訊核心網及資料中心等高階應用市場,具有高吞吐率的網路交換處理器晶片及各種光通訊元件和模組有著巨大的需求。但因為技術門檻高,很少有中國廠商在網路交換晶片市場競爭。本調查報告收錄了盛科網路一家公司。

China Fabless系列調查報告

Aspencore《電子工程專輯》中國版(EE Times China)分析師團隊對中國國產通訊晶片公司進行了第一手調查和網路彙編整理,從眾多廠商中挑選30家,分別從核心技術、主要產品、應用方案和目標市場等多個維度進行了分析。

這是China Fabless系列調查分析報告的一部分,感興趣的朋友可以查閱其他類別的調查報告,或直接與我們聯繫。已經發佈的調查報告包括:

1.中國IC設計行業30家上市公司綜合實力排名

2.30家中國國產MCU廠商綜合實力對比

3.30家中國國產電源管理晶片和功率半導體廠商調查分析報告

4.30家中國國產AI晶片廠商調查報告

5.50家中國IC設計新創公司調查統計

6.20家類比/混合訊號晶片廠商調查報告

7.30家中國國產數位晶片(CPU/FPGA/存儲)廠商調查報告

8.40家中國國產感測器晶片廠商調查統計報告

通訊晶片廠商基本資訊統計

在下表列出的30通訊晶片公司中,依公司註冊地分佈劃分:北京、上海和深圳各5家;廈門、蘇州、杭州和廣州各2家;天津、南通、武漢、南京、無錫、成都和長沙各1家。從通訊技術類別看,提供射頻和基頻晶片產品的最多,有12家;毫米波雷達晶片的有7家;衛星導航晶片有10家;網路交換晶片有1家。

 

 

結語

行動通訊終端和基地台是射頻和基頻晶片的最大需求市場,「中國國產替代」需求為中國國產射頻晶片廠商帶來了前所未有的商機。北斗導航產業鏈已經比較完整,導航晶片也基本實現了100%中國國產化。毫米波雷達將是未來的熱門應用市場,目前已經有一些新創公司涉足。而中國國產化最為薄弱的環節在於網路交換晶片和關鍵光通訊晶片,涉足這一領域的中國廠商將有獨特的競爭優勢和無限的發展空間。

本文原刊登於EE Times China網站

 

 

 

 

 

 

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