Einleitung:

RF-Chips (Radio Frequency Chips) sind der Grundstein für drahtlose Kommunikationssysteme. Es handelt sich um integrierte Schaltungen, die HF-Signale in digitale Signale umwandeln und umgekehrt und im Frequenzbereich von 300kHz bis 300GHz arbeiten. Diese Chips, zu denen Schlüsselkomponenten wie Transceiver, Leistungsverstärker (PA), rauscharme Verstärker (LNA), Filter, HF-Schalter und Antennentuner gehören, sind für moderne Kommunikationsgeräte unerlässlich. Da sich die Kommunikationstechnologie von 4G zu 5G weiterentwickelt, steigt die Nachfrage nach verschiedenen HF-Chips weiter an.

RF-Chip Marktwachstum

Laut Yole Development wurde der globale RF-Front-End-Markt für mobile Endgeräte im Jahr 2018 auf $15 Milliarden geschätzt und soll bis 2025 auf $25,8 Milliarden anwachsen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 8%. Innerhalb des RF-Frontends sind RF-Chips die Schlüsselkomponenten, die das Marktexpansion vorantreiben, angetrieben durch die kommerzielle Einführung von 5G, den Aufstieg des Internets der Dinge (IoT) und die kontinuierlichen Upgrades der Kommunikationsstandards.

Haupttypen von RF-Chips

RF-Schalter
RF-Switches ermöglichen die Pfadumschaltung mehrerer RF-Signale, was die gemeinsame Nutzung von Antennen in verschiedenen Frequenzbändern ermöglicht. Dies verringert die Komplexität des Designs und die Kosten für mobile Geräte. Seit 2011 hat sich die Zahl der von Smartphones unterstützten Frequenzbänder von weniger als 10 auf über 90 erhöht, was die Nachfrage nach HF-Switch-Chips erheblich gesteigert hat.

Antennen-Tuner-Chips
Antennentuner-Chips sind entscheidend für die Verbesserung der Antenneneffizienz, insbesondere bei Smartphones mit begrenztem Platz für Antennen. Da 5G-Geräte in der Regel mit 6 bis 10 Antennen ausgestattet sind, ist die Nachfrage nach Antennentuner-HF-Chips entsprechend gestiegen, was sowohl die Nutzung als auch das Marktwachstum fördert.

Filter
Filter sind wichtige HF-Chips, die unerwünschte Signale blockieren und gewünschte Frequenzen durchlassen. Sie werden hauptsächlich in Technologien wie SAW- und BAW-Filtern eingesetzt. Mit der Einführung neuer Frequenzbänder für 5G und der zunehmenden Verbreitung von Technologien wie Carrier Aggregation haben diese HF-Chips ein schnelles Wachstum erfahren und sind heute eines der größten Segmente im HF-Frontend-Markt.

Rauscharme Verstärker (LNA)
LNAs sind wichtige Komponenten im Empfangskanal von HF-Chips. Sie verstärken schwache Signale mit minimalem Rauschen und verbessern so die Kommunikationsqualität. Die steigende Anzahl von Antennen in 5G-Geräten hat sowohl die Nachfrage als auch die Leistungsanforderungen an LNA-Chips erhöht.

Leistungsverstärker (PA)
Leistungsverstärker sind wichtige HF-Chips in der Übertragungsstrecke. Ihre Leistung wirkt sich direkt auf die Kommunikationsreichweite und den Stromverbrauch aus. Während das Wachstum insgesamt allmählich erfolgt, bietet die Entwicklung von Mehrfrequenz- und Multimodus-5G-Technologien strukturelle Chancen für High-End-PA-HF-Chips.

Integration von RF-Chips: Von diskreten Komponenten zu Modulen

Um der wachsenden Zahl von HF-Komponenten und dem begrenzten Platz auf Leiterplatten zu begegnen, werden HF-Chips zunehmend in Module integriert. In HF-Frontend-Modulen werden mehrere HF-Chips (z. B. Schalter, LNAs, Filter und PAs) mithilfe von Technologien wie System-in-Package (SiP) zu einer einzigen Einheit zusammengefasst. Diese Integration ermöglicht eine höhere Leistung bei geringerer Größe.

Derzeit machen HF-Module den größten Teil des Marktes für HF-Frontends aus. Laut Yole wird der Markt für HF-Module bis 2025 voraussichtlich $17,7 Milliarden erreichen, wobei diskrete HF-Chips immer noch einen Marktanteil von $8,1 Milliarden haben. Ob es sich um Empfangsmodule, Leistungsverstärkermodule, Antennen-in-Package-Module (AiP) oder WiFi-Module handelt, sie alle sind hochintegrierte Systeme aus verschiedenen HF-Chips.

Wettbewerbslandschaft bei RF-Chips

Der globale Markt für HF-Chips wird von internationalen Unternehmen wie Murata, Skyworks, Broadcom, Qorvo und Qualcomm beherrscht, die aufgrund ihrer Technologie, ihrer Patente und ihrer vollständigen Integration in die Industriekette erhebliche Vorteile haben. Aus den Teardowns von Flaggschiff-Geräten geht hervor, dass Antennentuner-Chips am häufigsten verwendet werden, was auf ihre Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Endgeräten hinweist.

Einheimische RF-Chip-Unternehmen haben später begonnen, expandieren aber allmählich in die Märkte für mittlere und einfache Module. Mit dem Vorstoß von Unternehmen wie Huawei in die Unabhängigkeit der Lieferkette bietet sich für inländische HF-Chipunternehmen eine große Chance, ausländische Produkte zu ersetzen und Marktanteile zu gewinnen.

Schlussfolgerung: Die Chancen für RF-Chips in der 5G-Ära

Jede Iteration der Kommunikationstechnologie bietet RF-Chips die Möglichkeit, ihren Wert zu steigern. 5G-Endgeräte unterstützen nicht nur 2G-, 3G- und 4G-Frequenzen, sondern führen auch neue HF-Chips zur Unterstützung von 5G-Frequenzbändern ein, wodurch ein klarer Wachstumsmarkt entsteht. Zwar hinkt die heimische HF-Chipindustrie noch immer hinter den internationalen Giganten her, doch die Kombination aus staatlicher Unterstützung und steigender Marktnachfrage stellt einen vielversprechenden Weg für lokale Unternehmen dar. Es wird erwartet, dass diese Unternehmen von diskreten HF-Chips zu voll integrierten Modulen übergehen und schließlich bei kritischen Technologien und Lieferketten Eigenständigkeit erreichen werden.