射频前端国产率不足5%,5G手机全国产化最后一块关键拼图

最近,H W推出了新品P50系列

射频前端国产率不足5%,5G手机全国产化最后一块关键拼图


好消息是,H W又出新手机了,

坏消息是新手机不能用5G网络,只能靠4G+WIFI6,提升网速

那,为什么华为的手机不能用5G网络?明明华为是5G技术的老大, 而且部分P50,用了5G版麒麟9000处理器?

原因很无奈——薅羊毛国的ZC制裁

射频前端国产率不足5%,5G手机全国产化最后一块关键拼图


2021 年 4 月,美国开始了对华为的第四轮制裁,限制华为的器件供应商只要涉及美国技术的产品,就不允许供应给华为的 5G 设备。

简单说,要用5G网络,得有需配套的硬件设备,主要有两块,

用5G,基带芯片 + 射频芯片缺一不可,那么H W现状是

  • 基带芯片 麒麟9000,内置5G基带
  • 射频芯片 靠外购,如,美国skyworks,日本村田。(均未获得出货华为的许可)
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好了,结论说完了

知其然,还得,知其所以然,

下面我们来聊聊,具体的东西

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为什么5g信号需要使用基带和射频?

我经常开玩笑说,如果你搞懂了手机工作原理,再去看通信原理,有如神助

通信原理很枯燥,

我尽量用通俗的例子,把这事情简单说清楚

想要把看不见,摸不着的信号,变成你屏幕上的内容,手里玩的游戏,堆满内存的小电影,这需要通过,很多芯片,电路,配套硬件来实现,大致过程如下。



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先从接收信号来看吧,而发送信号就是把这流程反过来走一遍

  1. 你的手机可通过天线等设备,收到各种信号,虽然你看不见,也摸不着它们,比如5G的,蓝牙的,WIFI的,NFC的,还有广播信号,对讲机信号,专用频道无线电信号等等
  2. 信号进来时,是糅合在一块儿的,就像矿工在旧金山淘金沙一样.。需要射频芯片实现——筛选,净化,强化
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  1. 手机天线在接收到信号后,经过选频网络,剔除无效信号、留下手机可用信号。相当开车进单位,保安一看自己人,抬杠让你进去了。
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  1. 手机信号传输到天线开关,经比对,相应频段的信号会被放行。相当于,进了单位,你要去自己的那栋办公楼,一刷卡,滴,自己人,门开了。


  1. 特定频段信号继续走,下一站是滤波器,作用是将手机信号中的一些杂波信号滤除,留下纯净的通信信号。相当于,你进了单位涉密部门,进去前得放下手机。


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  1. 经滤波后,信号因为经过一系列传输、滤波后,会有明显的衰减,于是用信号放大器,对信号强度进行放大。相当于你折腾半天到了自己的办公室,觉得有点渴,去喝了一些水。


  1. 信号放大强化后,进入射频集成电路,信号在这里会经过混频,解调等,滤除高频载波信号,留下通话声音的模拟信号(基带信号)。相当于你坐到自己工位,打开电脑开始新的搬砖,创造新的社会价值。。。
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  1. 手机接受到的模拟信号聊的是波峰波谷,手机处理器只看0和1,白天不懂夜的黑。。。 所以得通过数模转换 A/D,换成对方能明白的话。


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  1. CPU 对数字信行处理后,转送到输出端,如听筒,屏幕,马达等等。


  1. .最终信号经过层等处理,由手机输出。实现了,打电话,玩游戏,下载小电影等功能
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整个过程,信号接收,处理到使用。

1—7 是射频和天线干的事

8 是基带干的事

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目前,

华为能搞定基带(生产靠代工)

问题主要出现在————射频中滤波部分


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射频芯片国产化的难度在哪?

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射频前端的构成非常复杂,技术难度仅次于CPU,甚至要超越基带。虽然它体积很小,但是价格占到了主板成本的1/3。


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华为m30p主板——图出自,微芯源科技

射频前端国产化障碍,在于滤波器

射频芯片由功率放大器 (PAs)、低噪声放大器 (LNAs)、开关、双工器、滤波器和其他被动设备组成。

一般来说,RF前端模组包括:

1)功率放大器(PA或LNA,分别对应收发端,负责信号的放大,往往是最耗电的芯片)

2)双工器及铁氧体滤波器,带外干扰抑制作用,保证不同频率上信号互相隔离,不受影响

3)高速RF开关,负责Tx与Rx,发送接受之间的物理通道隔离,避免收发干扰,造成自激等不良影响

4)包络跟踪ED(提高放大器效率)对应手机天线与基带处理器中间这一大部分。其性能决定了手机信号质量。

对于5G射频芯片

射频前端中,又以滤波器为核心元器件。

滤波器在射频前端市场价值的比重达到 56%,重要性可想而知。

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射频前端的其他部件,我国能够一定程度上实现自给自足,比如国内的京信通信、信维通信和硕贝德都可以量产 5G 天线,像卓胜微、慧智微等也可以量产 5G 射频开关、PA 和 LNA 等部件,这些部件相对来说不是那么重要,我们的技术和产业能力足够使用。


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最重要的,也是技术含量最高的滤波器,我国处于被卡脖子状态

滤波器按照工艺有三种

声表面波 SAW(Surface Acoustic Wave,SAW)

声体波BAW(Bulk Acoustic Waves,BAW)以及LTCC


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  • SAW滤波器市场基本被美日厂商垄断适用于2.5GHz以下频率,价格相对低。数据显示,主要玩家是村田(Murata) 47% ,TDK 东电化 21%。
  • BAW 滤波器性能更好,是5G首选,用于2.5GHz以上频率,性能好,价格高。日系厂商布局较少,基本美国垄断。

目前美国的博通(Broadcom,AVAGO)占 87% ,Qorvo 8% 。日本村田也得找美国代工。

所以,美国通过BAW滤波器,扼制了

H W的5G手机。


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据悉,华为海思已经在研究 SAW 滤波器,正逐步完善自主可控产业链。包括新型TC-SAW方向,同时也有投资LTCC方向的公司,比如麦捷。而三安已经可以提供中低端SAW滤波器。

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相信不久以后,国内企业必将实现射频前端滤波器的国产替代,补上国内手机5g全产业链,国产化的最后一块重要拼图!

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