“編者按:隨著5G、智能物聯、云計算、大數據等的快速發展，對半導體底層技術提出了越來越多新需求、新挑戰。射頻器件如何適應5G時代頻率提升、帶寬增加的發展趨勢，射頻前端芯片如何兼融從2G到5G的持續升級。《中國電子報》特邀請創新型企業高層，探討半導體產業如何抓住這輪難得的技術革新機會。”

北京昂瑞微電子技術股份有限公司董事長兼總經理錢永學：

國產射頻芯片發展進入快車道

每一次通信制式的升級，都是射頻芯片價值提升的機遇。目前的5G手機必然要兼顧2G/3G/4G，因此在保留2G/3G/4G射頻芯片市場的同時，支持5G新頻段的射頻芯片成為了全新增量。據Skyworks數據，2G手機射頻前端芯片價值約為3美元，3G手機增加到8美元，高端4G手機18美元，而5G手機達到25至30美元。

近年來，國內射頻芯片廠商從相對成熟的分立射頻芯片起步，在5G手機廣泛普及前的窗口期，逐步實現了中低端機型射頻前端的本土化，同時積累了模組開發能力，逐步走向全品類供應。一些射頻芯片的明星企業開始覆蓋三星、小米、榮耀、VIVO、OPPO等全球領先手機品牌客戶，實現了射頻模組產品從無到有、從有到質的突破。

北京昂瑞微電子技術股份有限公司董事長兼總經理錢永學認為，5G是下一輪科技革命的制高點，對中國實現全球創新引領至關重要。射頻前端的技術創新是推動5G發展的核心引擎。在聯網設備大規模增長趨勢下，射頻前端是成長最快、最確定的方向之一。高度集成和模組化的射頻前端必將成為未來趨勢。

他指出：“射頻前端產業鏈呈現美日寡頭壟斷的格局，中國5G通信中，射頻前端已成為最大掣肘，必須加快本土化進程，保障供應鏈安全。”

對國內芯片設計公司來說，這樣的歷史時期，既是千載難逢的歷史機遇，也存在不少嚴峻挑戰。

昂瑞微一直堅持多產品線發展戰略，將手機射頻前端芯片和物聯網射頻SoC芯片作為重要產品類別。其2G/3G/4G/5G全系列手機射頻前端芯片包括射頻前端模組PAMiD/PAMiF、L-FEM、MMMB、TxM、PAM等，還有射頻開關、低噪聲放大器、天線調諧器等。其中5G系列射頻前端模組已經導入國內多家手機品牌企業。

正如錢永學所說：“只要堅守初心，勇于探索創新，就一定能夠撥云見日，創造出美好的未來。”

南京星火技術有限公司總經理陳熙：

射頻和人工智能協同創新助推5G通信

根據Yole預計，到2023年，全球射頻元件市場將增至2450億元，其中在5G產業中發揮重要作用的濾波器市場將提升至1575億元，5G射頻前端模塊市場規模將達350億美元，年復合增長率14%。由此可見，濾波器是未來幾年射頻前端元件中成長最快的元件。為助力5G產業，南京星火技術有限公司推出了全球首款基于人工智能的5G濾波器智能調諧機器人，利用全新升級的人工智能集成電路云平臺，填補了自動化調試濾波器的技術空白。

陶瓷介質濾波器的介電常數較高，Q值也高，損耗小且溫度漂移小，相比傳統金屬腔諧振器，它具有高抑制、插入損耗小、溫度漂移特性好等特點，是目前5G通信領域的主流濾波方案。

陶瓷濾波器結構非常復雜，生產過程中一直都是依靠人工進行調試，通常需要40多個高難度的調試動作，工人要手持磨頭對濾波器的表面銀層進行去除，再通過網絡分析儀進行實時監測，根據圖形的不斷變化進行調試，稍有差池，銀層一旦打磨過度即不可恢復，就會導致產品報廢。

在介質濾波器量產過程中，受不同批次材料一致性較差、生產裝配誤差等因素影響，每只產品必須由熟練工人反復調試，才能實現介質濾波器性能的一致和穩定。因此，對工人熟練度及實際操作經驗有很高要求，而培養調試人員需要一定周期，難度也大；由于調試效果因人而異，產品質量得不到有效保障。人工調試的生產成本和產能瓶頸大大阻礙了產品規模化生產。

星火技術總經理陳熙說：“最熟練的工人調試一個濾波器需要3分鐘，一天可調試100到150個，而機器人只需要60秒，24小時工作。一個機器人每天工作量相當于5名工人的總和。”

自動化調試是將介質濾波器固定于調試平臺上，通過網絡分析儀讀取實時監測數據，將數據傳輸至計算機，與目標性能進行比對，通過調試算法軟件分析數據，產生控制信號，驅動去除裝置根據控制信號設定的銀層去除量去除定量諧振孔表面銀層，直至實時監測性能與目標性能相匹配。

星火技術集成電路云平臺利用最先進的耦合矩陣（couple matrix）技術提取濾波器參數，運用深度強化學習技術從零開始訓練Agent控制機器人動作。針對機器人建立了一整套虛擬仿真環境，用智能云平臺實現數百顆GPU協同訓練，算法迭代了1.2億次才實現了良好的收斂。

通過光學系統獲得環境信息的智能體可控制機器人對濾波器上任意位置進行調試。當智能體處理光學圖像時，將圖像編碼為潛在表示，然后將其用作狀態輸入來代替圖像本身。其中的關鍵在于圖像編碼過程中，模型學習緊湊的潛在狀態表示，實現對目標的精確捕捉。

陳熙表示：“近幾年人工智能、算法與其他學科交叉研究飛速發展，以前一個人一生可能恰好經歷一次或零次技術革新，而我們可能不止是一次。AI和設計手段的極致結合將對集成電路設計和測試產生巨大影響，也讓射頻產業鏈的智能化水平不斷提升。”

深圳飛驤科技有限公司創始人、首席運營官郭嘉帥：

國產射頻芯片趕超國外還需努力

從市場規模看，全球5G網絡新增30余個頻段，帶來了增量射頻需求，也使單個終端中射頻前端芯片的數量不斷增加，射頻價值量大幅增長。Yole的統計表明，入門及中檔智能手機年出貨量13億部，單個終端射頻前端用量約為10美元；4G高端手機射頻價值不到30美元，而5G機型可達40美元。基站方面，5G基站采用Massive MIMO及小基站，基站數量和單個基站射頻價值都有增加。總體上看，射頻前端市場每年的規模將超過百億美元，到2025年全球射頻前端的市場規模將達258億美元，年復合成長率高達8%。

深圳飛驤科技有限公司創始人、首席運營官郭嘉帥認為：“從技術趨勢看，集成化、模塊化是射頻前端的發展趨勢，不過，射頻前端分立器件制造相對比較容易，要集成在一個芯片中，就要具備強大的射頻設計能力了。高集成模塊化有助于5G射頻前端更好地處理干擾，大幅度減少射頻模塊的PCB面積，縮短終端射頻設計周期。”他也承認：“5G移動終端需要支持大帶寬新頻段以及MIMO技術來實現超高數據率，這使射頻實現的復雜度大大增加。”

作為一家專注射頻前端、功率放大器設計和解決方案的芯片設計公司，飛驤技術洞察到行業趨勢和市場需求，經過兩年全力研發，在2020年6月正式發布一套完整的5G射頻前端方案，實現了兩個第一：第一套全面支持所有5G頻段的國產射頻前端解決方案；第一套采用國產工藝實現5G性能的射頻前端模塊。

回顧創業經歷與研發歷程，郭嘉帥表示，2017年前，射頻芯片產業的霸主一直是SKY和Qorvo等美系廠商，其手機射頻芯片市場份額在90%以上。市場的發展為國產射頻芯片帶來了應用機會，特別是在當前的國際環境中。

他說：“經過了6年的發展，飛驤的射頻前端芯片取得了很大進展，但我們也看到了差距，這種差距會在中短期內存在。”他告訴記者，在2G/3G/4G等中低端手機市場，SKY和Qorvo基本是放棄狀態，因為國產射頻芯片的進步，性能與成熟度基本與美系廠商持平，甚至在部分2G/3G產品上已經成功趕超。但在5G產品等前沿高集成度產品方面，飛驤還需要一定的時間趕超。

談到核心技術能力，郭嘉帥表示，砷化鎵（GaAs）工藝是5G射頻和WiFi射頻的核心技術，飛驤已有10年研發歷史。飛驤和三安是深度戰略合作關系，砷化鎵工藝2017年開始穩定量產，已出貨4年，目前是三安最大客戶。飛驤的特殊技術能力在于，它是唯一能夠使用國產三安工藝做出5G產品的廠商，其他競爭者都必須依賴更高級也更昂貴的中國臺灣穩懋工藝才能達到同等級性能。砷化鎵技術可保證飛驤對抗美系及國內一眾PA廠商。

另外，飛驤從2013年開始發展SOI開關技術（SOI是CMOS的一個分支），2016年開始發展CMOS PA技術，2020年在CMOS PA方面與昂瑞微在市場上分庭抗禮。CMOS技術給飛驤帶來開關、LNA、CMOS PA三條產品線。

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