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射頻技術的可重構,前端産業的“先驅者” [2016/11/16]

一直以來,在推進技術演進的道路上,國内半導體廠商多數扮演着跟随者的角色,通過經營客戶關系和提升運營效率來加強企業核心競争力,實現與國際大廠的差異化。當然,僅憑這兩項難以維持企業的長期競争力,隻有堅持技術創新,提升産品性能實現價格最優化才是企業提升核心競争力的制勝法寶,更是國内企業對國際大廠實現彎道超車的最佳機會。
  近期采訪到一家以技術創新為核心,在射頻微波器件領域走不同路線的國内半導體廠商慧智微,并與該公司 CEO 李陽博士做了深度交流。
  走上可重構
  李陽博士是國家千人計劃專家,長期從事高性能微波、射頻集成電路設計和産業化工作,尤其在多頻多模射頻前端方面,研發出颠覆性的混合可重構技術。他回國後從2012 年開始做可重構射頻功率放大器方向的研究,經曆過兩年的原型設計,在業内實現第一個可重構的 4G 多頻多模射頻放大器,進而又用一年的時間實現了産品化。
  以往的射頻前端解決方案,通常采用每個頻段用一個單頻段功率放大器的方案,随着頻段增多,功率放大器數目會快速上升,成本增加,面積增大。也許在 2G、3G 時期,智能手機需要支持的頻段尚不多,但随着 4G 時代的到來,業界迫切需要小面積、低成本的射頻前端産品。據李陽博士介紹,在學術界、工業界對可調諧高效率功放的研究已經許久,他帶領團隊開發出具有自主知識産權的基于可重構設計的 AgiPAM 技術,結合使用新型 CMOS SOI技術,創造性的開發出射頻器件方面的可重構颠覆性技術。
  與當前砷化镓的多組功率器件的解決方案相比,AgiPAM 技術使用同一組器件便能夠在多個頻段和多種模式間複用,使得基于該技術的功率放大器産品具有尺寸小、支持頻帶多、低成本等特點。以慧智微的 4G PA S303 為例,一組器件覆蓋了 34、39、38、40、41 和 7 共計 6 個頻段,性能優于 Skyworks 集成四組器件的同類産品,成本降低了足足一半多。
  在性能和成本優勢如此明顯的前提下,慧智微的産品是否經過市場和客戶的考驗呢?李陽博士對集微網說道,自 2015 年基于 AgiPAM 技術的射頻前端産品量産後,截至目前超過千萬顆的出貨,更獲得以中興為代表的品牌手機客戶在産品品質、一緻性等方面的驗證,廣泛應用在高通、聯發科、展訊等不同平台的智能手機和數據卡設備上。由于采用可重構技術的射頻前端産品仍屬少數,為滿足現有市場需求,慧智微的射頻前端産品采用與 Qorvo、 Skyworks等主流廠商 産品管腳兼容的方式設計,尺寸未實現真正的最小化,目前基于可重構方案的射頻前端産品仍處于市場發展的第一階段。在未來基于可重構技術的定制産品,可以為客戶提供更小尺寸,更好性能和更低成本,為客戶産品提供更大競争力。
  Gartner 研究報告顯示,預計 2016 年全球智能手機出貨量達到 15 億部,2020 年智能手機出貨量将達到 19 億部。以北美、西歐、日本以及亞太地區以“更新換代”為主,以印度市場為首的新興市場繼續推進 3G 和4G/LTE 的不斷升級。今年中國智能手機市場将以品牌客戶帶頭,引領消費者新一輪“換機潮”的到來,更加注重産品品質和質量,這也是慧智微的目标客戶群體。
  當然公開市場也是慧智微重要的另一類重要客戶,品牌客戶的認可對公開市場普及可重構解決方案的應用帶來更多促進作用。智能手機市場正處于快速發展期,由 4G 網絡向 LTE-A 和 5G 進一步延伸,如何縮短産品推向市場的時間,滿足市場需求成為手機客戶選擇供應商的理由之一。基于 AgiPAM 技術的射頻前端産品采用軟件可調的方式,對頻帶支持的可調性将有利于為客戶提供長期的價值,為産品提供持續的競争力。這就是技術創新帶來的産品差異化。
  可重構技術的市場前景
  過去幾十年來,軟件無線電實現無線硬件通路完成了數字電路可重構,模拟基帶可重構,射頻收發信機可重構。而具有自主知識産權的射頻前端混合可重構技術, 實現了射頻功率放大器的可重構。未來随着可重構技術的演進以及新材料的開發,将有希望在濾波器上液位計液位變送器電容式液位計電容式液位變送器物位開關上實現可重構,進而實現射頻前端可重構,完成軟件無線電缺失的一環。RFMD 等公司曾在2G時代以基于砷化镓HBT 工藝的單片集成技術重塑了整個手機射頻前端行業,慧智微在可重構技術的創新能否為中國企業提供一個彎道超車的機會值得期待。
  全球射頻前端市場的銷售額已經從 2016 年的每年近 50 億美金成長到 2018 年度的近 80 億美金。在智能手機終端産品中,射頻前端模塊的價格每日劇增。一方面坐擁無線技術的領先者地位,另一方面探索新市場的需求,Qualcomm 近些年來一直積極布局射頻前端産品方案,藉以強化 整體方案的競争力,實現公司業務成長。高通在射頻前端産品上不斷的做技術創新,在RF360系列産品中,使用CMOS RF-SOI等工藝推進技術的演進。以現有射頻産品廠商主要采用的砷化镓HBT工藝,其産品很難實現可重構,不适合多頻多模的發展趨勢。在新一輪射頻前端市場的變革中,高通有可能成為新晉的革命者。隻有在新技術領域早做儲備,才有可能在知識産權方面規避傳統方案的知識産權風險,并對後進者形成專利壁壘。這也是慧智微堅持技術創新的的理由之一。慧智微電子申請了幾十項國内外專利,構建核心專利池,目前已獲得 17 項專利授權。
  利于未來 5G 發展
  4G 技術的進一步演進和向5G發展會使射頻前端支持的頻段和模式将變得越來越多。李陽博士指出,慧智微的可重構方案不僅對6GHz以下的新頻段擁有良好的兼容性,同時通過工藝節點和技術内核的演進,可以很好的支持5G 應用中毫米波頻段 的需求,這對不斷滿足客戶未來産品演進需求,持續提供性能更好、成本更低的射頻前端産品擁有極大意義。

  2016 年 6 月,慧智微宣布 C 輪融資 9200 萬元,持續獲得知名風險投資公司金沙江創投(GSR Venture)以及祥峰投資(淡馬錫旗下風投公司),青雲創投等公司投資。李陽博士表示,慧智微将堅持不斷技術創新,投入下一代産品的技術研發以保持領先,也會在應用端、銷售和 FAE 等方面加大投入,希望在未來一年到一年半的關鍵時期實現市場快速穩健成長。
  作為一家初創企業,慧智微在智能手機多頻多模射頻前端産品化實現颠覆性創新,在過去一年實現四倍增長,僅用一年時間形成數千萬元的銷售額獲得市場成功。在一個規模達 1400 億規模的射頻前端産業,慧智微在擁有自主知識産權的專有技術前提下,在技術創新的道路上不斷堅持,将有機會成長為市場的革命者,重塑整個産業。