Введение:

Радиочастотные чипы (RF-чипы) являются краеугольным камнем систем беспроводной связи. Они представляют собой интегральные схемы, преобразующие радиочастотные сигналы в цифровые и наоборот, работающие в диапазоне частот от 300 кГц до 300 ГГц. Эти микросхемы, включая такие ключевые компоненты, как приемопередатчики, усилители мощности (PA), малошумящие усилители (LNA), фильтры, радиочастотные переключатели и антенные тюнеры, имеют решающее значение для современных устройств связи. По мере развития коммуникационных технологий от 4G до 5G спрос на различные радиочастотные микросхемы продолжает расти.

Рост рынка радиочастотных чипов

По данным Yole Development, мировой рынок радиочастотных фронтэндов для мобильных терминалов оценивался в $15 млрд в 2018 году и, по прогнозам, вырастет до $25,8 млрд к 2025 году при совокупном годовом темпе роста (CAGR) 8%. В области радиочастотных фронт-эндов радиочастотные чипы являются ключевыми компонентами, способствующими расширению рынка, чему способствуют коммерческое развертывание 5G, рост Интернета вещей (IoT) и постоянное совершенствование стандартов связи.

Основные типы радиочастотных микросхем

Радиочастотные переключатели
Радиочастотные переключатели позволяют переключать траекторию нескольких радиочастотных сигналов, что дает возможность совместного использования антенн в разных частотных диапазонах. Это снижает сложность конструкции и стоимость мобильных устройств. С 2011 года количество частотных диапазонов, поддерживаемых смартфонами, увеличилось с менее чем 10 до более чем 90, что значительно повысило спрос на микросхемы радиочастотных коммутаторов.

Микросхемы антенного тюнера
Микросхемы антенного тюнера имеют решающее значение для повышения эффективности антенн, особенно в смартфонах с ограниченным пространством для антенн. Поскольку устройства 5G обычно оснащаются от 6 до 10 антеннами, спрос на радиочастотные микросхемы антенного тюнера соответственно увеличился, что стимулирует как их использование, так и рост рынка.

Фильтры
Фильтры - это важные радиочастотные микросхемы, которые блокируют нежелательные сигналы, пропуская при этом нужные частоты. В основном они используются в таких технологиях, как SAW и BAW фильтры. В связи с появлением новых частотных диапазонов для 5G и распространением таких технологий, как агрегация несущих, эти радиочастотные микросхемы переживают бурный рост и в настоящее время являются одним из крупнейших сегментов на рынке радиочастотных фронтэндов.

Малошумящие усилители (МШУ)
МШУ являются важнейшими компонентами в приемном канале радиочастотных микросхем. Они усиливают слабые сигналы с минимальным уровнем шума, тем самым улучшая качество связи. Увеличение количества антенн в устройствах 5G повысило как спрос, так и требования к производительности микросхем МШУ.

Усилители мощности (PA)
Усилители мощности являются важнейшими радиочастотными микросхемами в тракте передачи. Их производительность напрямую влияет на дальность связи и энергопотребление. Хотя общий рост происходит постепенно, развитие многочастотных и многомодовых технологий 5G открывает структурные возможности для высококлассных радиочастотных микросхем PA.

Интеграция радиочастотных микросхем: От дискретных компонентов к модулям

Чтобы решить проблему растущего числа радиочастотных компонентов и ограниченного пространства на печатных платах (ПП), радиочастотные микросхемы все чаще интегрируются в модули. Модули РЧ-фронтов объединяют несколько РЧ-чипов (таких как коммутаторы, МШУ, фильтры и PA) в единое устройство с помощью технологий типа "система в упаковке" (SiP). Такая интеграция позволяет повысить производительность и уменьшить размеры.

В настоящее время на долю радиочастотных модулей приходится большая часть рынка радиочастотных фронтэндов. По данным Yole, к 2025 году объем рынка радиочастотных модулей достигнет $17,7 миллиарда, при этом доля дискретных радиочастотных чипов по-прежнему будет составлять $8,1 миллиарда. Будь то приемные модули, модули усилителей мощности, модули "антенна в упаковке" (AiP) или модули WiFi, все они представляют собой высокоинтегрированные системы, состоящие из различных радиочастотных микросхем.

Конкурентный ландшафт радиочастотных микросхем

На мировом рынке радиочастотных чипов доминируют такие международные компании, как Murata, Skyworks, Broadcom, Qorvo и Qualcomm, которые обладают значительными преимуществами благодаря своим технологиям, патентам и полной интеграции отраслевой цепочки. Из разборов флагманских устройств видно, что наиболее широко используются микросхемы антенного тюнера, что свидетельствует об их ключевой роли в конструкции терминальных устройств.

Отечественные компании, производящие радиочастотные микросхемы, начали позже, но постепенно выходят на рынки модулей среднего и низкого ценового диапазона. С учетом того, что такие компании, как Huawei, стремятся к независимости цепочки поставок, у отечественных компаний, производящих радиочастотные микросхемы, появляется значительная возможность заменить иностранную продукцию и завоевать долю рынка.

Заключение: Возможности радиочастотных чипов в эпоху 5G

Каждая итерация коммуникационных технологий представляет собой возможность для повышения ценности радиочастотных чипов. Терминалы 5G не только поддерживают частоты 2G, 3G и 4G, но и представляют новые радиочастотные чипы для поддержки частотных диапазонов 5G, создавая очевидный рынок роста. Хотя отечественная индустрия радиочастотных чипов все еще отстает от международных гигантов, сочетание поддержки государственной политики и растущего рыночного спроса открывает перспективные пути для местных компаний. Ожидается, что эти компании перейдут от дискретных радиочастотных чипов к полностью интегрированным модулям и в конечном итоге достигнут самодостаточности в критически важных технологиях и цепочках поставок.