华为Mata 50 Pro,缺失的5G

高网速、低延迟、多连接是5G的标签,5G俨然已经成为当前的大趋势,很多领域都在积极地向5G挨近,然而由于众所周知的原因,华为不能再生产具有5G功能的手机。

近日,随着华为Mate50系列的正式开售,线上平台热销机型10秒内售罄,有数码博主对华为Mate 50 Pro进行了拆解,发现其PCB上有个为5G射频芯片保留的位置,靠近射频芯片位置的滤波电容电阻也没有拆除,一时间众说纷纭:有人猜测留有的空位是为了后期增配,也有人怀疑华为会不会选择新的5G手机业务解决方案,通过把手机设计交给合作厂商生产,以获得关键零部件,也就是网友猜测的“鼎桥版”。

不外更多的人倾向于认为这是华为从未放弃5G的表现,预留的位置自然也是为未来做准备。

华为mate50 pro拆解图

要想使用5G通信,就必需有5G射频芯片。让我们梳理一下,为什么射频芯片如此重要,以及中国无法生产制造的原因。

射频前端芯片是通信设备的核心,具有收发射频信号的重要作用,其决定了通信质量、信号功率、信号带宽、网络连接速度等诸多通信指标。射频芯片种类很多,包罗射频前端和射频后端。射频前端芯片主要作用是实现信号发射接收。它包罗射频开关、射频低噪声放大器、射频功率放大器、双工器、射频滤波器等多种芯片模组,射频后端主要就是基带芯片。

众所周知,全球第一款5G基带芯片就来自华为,并内置于麒麟9000这款SoC芯片中,而苹果一直以来虽然在努力研发本身的基带芯片,甚至花费10亿美元整体收购英特尔的基带业务,但至今也未能研发成功,仍需给高通交付昂扬的授权费。既然华为可以设计出本身的基带芯片,为安在射频芯片受到这么大的制约?

01 射频芯片的掣肘

5G射频芯片的绝大部分市场份额主要由美国和日本垄断,原因就在于这两国掌握着其中的关键部件--芯片滤波器。

滤波器是射频前端模块最大的业务板块,也是5G产业的核心器件之一,主要起保留特定频段的信号和滤除特定频段外信号的作用。简单来说外界世界纷纷攘攘,鸡鸣狗叫、刮风打雷、汽车飞机等等,为了确保声音的准确传播,就要用到特定的频率,滤波器就可以起到保留特定信号的作用。

滤波器的工作频段直接决定了终端可支持的通信模式,其收发信号的强度和不变性直接影响了终端用户的体验。目前滤波器主要被划分有金属腔体滤波器、介质滤波器以及声波滤波器(SAW滤波器,BAW滤波器)四种产品。

SAW主要应用于1.5GHz以下的低频段,基本被Murata、TDK、Skyworks等巨头垄断,日本占据绝大部分市场份额。

BAW主要应用于2.5GHz以上的高频段,而5G新增频段也包罗Sub6G和毫米波等超高频频段,使得BAW将成为5G滤波器应用主流,但BAW滤波器只有博通、Avago、Qorvo等少数厂商掌握量产技术, 也占据着全球90%的市场份额,主要被美国垄断。

和SAW比拟,BAW滤波器的制造成本高、产品研发周期长,其制造工艺复杂程度也是SAW滤波器的10倍,各大厂商的多年积累早已铸造了厚厚的专利墙,中国厂商突破困难,高技术壁垒也使量产一致性成为一个致命的挑战。

5G射频芯片确实是一大难题,如果射频芯片得到解决,华为是不是就可以重返5G手机市场了?

02 处理器代工问题难突破

重回5G并不是依靠一个射频前端芯片就能够实现的,需要从SOC到射频芯片,从设计到生产的全产业解决方案才能实现,处理器也是制约5G发展的一个因素。

2020年,华为海思发布了基于台积电5nm制程的SoC芯片麒麟9000,作为世界首个5nm制程的5G手机SoC芯片,其集成了153亿个晶体管,比当时A14芯片还多出30%,直接威胁到美国手机制造业的地位。

先进制程成为卡住中国高端芯片发展咽喉的直接大手,没有5nm制造工艺的加持,也就意味着没有人可以为麒麟9000代工。

如今华为4G变5G的解决方式是通过外挂手机壳,带上手机壳后,就能通过eSIM的方式使用5G网络,并且信号栏显示等等会与系统深度融合,不会造成使用上的割裂,不外搭载物理外挂的方式会使手机的重量、功耗以及散热明显增加。可是未来呢?先进制程不能一直被卡脖子,高端芯片也不成能因此不制造,现阶段5G通信突围的发展情况如何了?

03 5G通信的突围走到了哪一步?

5G射频芯片

华为事件之后,中国从政策到技术端都在加大力度,在射频器件领域打破封锁,力争突围。现下已有多家厂商表示在5G射频芯片方面已有突破。

本年3月,富满微在投资者互动平台上就投资者提出的“贵公司的5G射频芯片中使用的BAW声学滤波器是本身的技术还是国外的技术?是否可以向华为在内的所有中国公司供货?”等问题作出回应称,公司5G射频芯片完全基于自主开发,具有完整的自主知识产权。

当月卓胜微也在互动平台上表态:公司研发的5G射频芯片,完全自主研发,并将进一步提升公司的抗风险能力。不外近期卓胜微也表示,现在与华为没有芯片交易。

近日麦捷科技表示其5G射频芯片已向手机企业交付部分订单,这是国产射频芯片企业继卓胜微、富满微等芯片之后又一家实现量产5G射频芯片,之前麦捷科技在投资者互动平台作回应时就曾表示,相关产品拥有自主知识产权。

陆续已有三家企业表示自家5G 射频芯片已有独立自主产权,但是近期华为出售的Mate 50 Pro中射频芯片还是空白。国产射频芯片既已出货,为何未能应用?原因或有二。

首先,虽然多家厂商均表示其芯片为纯自主研发,但其生产制造过程是否用到美国技术,未曾可知,这也是不能供给华为使用的一个原因。

其次,富满微此前在业绩说明会上也曾提及,目前5G芯片已经量产,公司部分产品交付会受晶圆产能不足影响,就像上文所说昂扬的制造成本及制造难度使得芯片量产一致性非常困难,况且在使用之前需要经过严格的测试阶段,未能及时上车也不无可能。

可以看到的是,中国射频厂商在5G射频芯片方面的进步,毕竟华为已经向富满微订购了5G滤波器。虽然说订单量比力小,但是总归是一个好的开始。5G射频芯片技术应该很快就可以应用。

下一步要解决的就是突破代工掣肘。

代工

上海方面已经正式颁布颁发,国产90nm光刻机、国产CPU和5G芯片都取得了突破,14nm先进工艺也已经量产了。华为此前已获得了芯片堆叠技术专利,未来不排除会采用堆叠技术的芯片,通过外挂5G基带的方式实现对5G手机的支持,如此与顶级旗舰芯片的性能差距就可以得到大幅缩短。华为还早早布局了光量子芯片,和传统的硅基芯片不同,光量子芯片在传输效率和功耗都有更大的潜力,并且其不依赖EUV光刻机。加之3D封装、Chiplet作为先进制程的替代之光,也给了华为更多的选择。

不外14+14不成能等于7,在功耗这条路上,华为还有更多的路要走。

或许未来5G射频芯片无需采用先进的5nm工艺,纯国产的14、28nm工艺生产也可以生产制造。余承东曾明确表示过华为将会在2023年王者回来,也表示愿意牺牲面积换性能。明年就是三年之期,作为华为的消费者业务CEO,余承东的一番公开发话,想必他的立场足以代表华为。

04 结语

就像华为创始人任正非说的:“求生的欲望使我们振奋起来,寻找自救的道路”。华为作为中国科技的领头羊,在5G通讯方面技术遥遥领先。美国的制裁确实在必然程度上伤害到了华为,但是他们并不能完全阻止华为在全世界范围内的发展,随着外界对于华为5G的呼声越来越高,华为的射频芯片专利也在不竭涌现,结合余承东的宣言,比拟5G不久便会到来!

从整个半导体产业链来说,中国目前的境遇没那么乐观,也没那么悲观,因为华为断芯事件的发生,中国芯片短板问题才得到重视,无论是从晶圆代工,还是半导体设备、半导体材,中国也都在致力于国产化,这些从比来两年中国的芯片进口数量可以明显看出来。

中国必需坚定标的目的,在核心技术上不竭突破,不再受制于人,这样才能以厚积薄发带来的强劲势头,让中国经济和各个关键产业在全球范围内,一骑绝尘、走向胜利!

“半导体产业纵横”(ID:ICViews),作者:丰宁,经。

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