Giới thiệu:

Chip RF (chip tần số vô tuyến) là nền tảng của các hệ thống truyền thông không dây. Đây là các mạch tích hợp có chức năng chuyển đổi tín hiệu RF thành tín hiệu số và ngược lại, hoạt động trong dải tần số từ 300 kHz đến 300 GHz. Những chip này, bao gồm các thành phần chính như bộ thu phát, bộ khuếch đại công suất (PA), bộ khuếch đại tiếng ồn thấp (LNA), bộ lọc, công tắc RF và bộ điều chỉnh ăng-ten, đóng vai trò quan trọng đối với các thiết bị truyền thông hiện đại. Khi công nghệ truyền thông phát triển từ 4G sang 5G, nhu cầu về các loại chip RF khác nhau tiếp tục tăng cao.

Tăng trưởng thị trường chip RF

Theo Yole Development, thị trường bộ phận đầu vào tần số vô tuyến (RF front-end) toàn cầu dành cho thiết bị di động được định giá ở mức 1.415 tỷ USD vào năm 2018 và dự kiến sẽ tăng lên 1.425,8 tỷ USD vào năm 2025, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 8,1%. Trong lĩnh vực RF front-end, chip RF là thành phần chính thúc đẩy sự mở rộng thị trường, được thúc đẩy bởi sự ra mắt thương mại của 5G, sự trỗi dậy của Internet of Things (IoT) và những nâng cấp liên tục trong các tiêu chuẩn truyền thông.

Các loại chip RF chính

Công tắc RF
Các công tắc RF cho phép chuyển đổi đường dẫn của nhiều tín hiệu RF, từ đó giúp chia sẻ việc sử dụng ăng-ten trên các dải tần số khác nhau. Điều này giúp giảm bớt độ phức tạp trong thiết kế và chi phí cho các thiết bị di động. Kể từ năm 2011, số lượng dải tần số được hỗ trợ trên điện thoại thông minh đã tăng từ dưới 10 lên hơn 90, từ đó thúc đẩy đáng kể nhu cầu về chip công tắc RF.

Chip điều chỉnh ăng-ten
Các chip điều chỉnh ăng-ten đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất ăng-ten, đặc biệt là trên các điện thoại thông minh có không gian lắp đặt ăng-ten hạn chế. Với việc các thiết bị 5G thường được trang bị từ 6 đến 10 ăng-ten, nhu cầu về chip RF điều chỉnh ăng-ten đã tăng lên tương ứng, từ đó thúc đẩy cả mức độ sử dụng lẫn sự tăng trưởng của thị trường.

Bộ lọc
Bộ lọc là những chip RF thiết yếu có chức năng chặn các tín hiệu không mong muốn đồng thời cho phép các tần số mong muốn đi qua. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các công nghệ như bộ lọc SAW và BAW. Khi các dải tần số mới được giới thiệu cho 5G và các công nghệ như kết hợp sóng mang ngày càng trở nên phổ biến, các chip RF này đã chứng kiến sự tăng trưởng nhanh chóng và hiện là một trong những phân khúc lớn nhất trên thị trường thiết bị đầu cuối RF.

Bộ khuếch đại tiếng ồn thấp (LNA)
Các mạch khuếch đại tín hiệu yếu (LNA) là thành phần quan trọng trong kênh thu của chip RF. Chúng khuếch đại các tín hiệu yếu với độ nhiễu tối thiểu, từ đó nâng cao chất lượng truyền thông. Sự gia tăng số lượng ăng-ten trên các thiết bị 5G đã làm tăng cả nhu cầu lẫn yêu cầu về hiệu năng đối với chip LNA.

Bộ khuếch đại công suất (PA)
Bộ khuếch đại công suất là các chip RF không thể thiếu trong đường truyền. Hiệu suất của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến phạm vi truyền thông và mức tiêu thụ điện năng. Mặc dù tốc độ tăng trưởng chung là từ từ, nhưng sự phát triển của các công nghệ 5G đa tần số và đa chế độ đang mở ra những cơ hội mang tính đột phá cho các chip RF bộ khuếch đại công suất cao cấp.

Tích hợp chip RF: Từ các linh kiện rời rạc đến các mô-đun

Để giải quyết vấn đề số lượng linh kiện RF ngày càng tăng và không gian hạn chế trên bảng mạch in (PCB), các chip RF đang ngày càng được tích hợp vào các mô-đun. Các mô-đun đầu vào RF kết hợp nhiều chip RF (như công tắc, bộ khuếch đại tín hiệu yếu (LNA), bộ lọc và bộ khuếch đại công suất (PA)) thành một đơn vị duy nhất bằng cách sử dụng các công nghệ như System-in-Package (SiP). Sự tích hợp này giúp nâng cao hiệu suất và thu nhỏ kích thước.

Hiện nay, các mô-đun RF chiếm phần lớn thị trường bộ phận đầu vào RF. Theo Yole, đến năm 2025, quy mô thị trường mô-đun RF dự kiến sẽ đạt 1.770 tỷ USD, trong khi chip RF rời vẫn giữ thị phần 810 tỷ USD. Dù là mô-đun thu, mô-đun khuếch đại công suất, mô-đun ăng-ten tích hợp (AiP) hay mô-đun WiFi, tất cả đều là các hệ thống tích hợp cao gồm nhiều loại chip RF khác nhau.

Bối cảnh cạnh tranh của chip RF

Thị trường chip RF toàn cầu đang bị chi phối bởi các tập đoàn quốc tế như Murata, Skyworks, Broadcom, Qorvo và Qualcomm, những công ty này sở hữu những lợi thế đáng kể nhờ công nghệ, bằng sáng chế và khả năng tích hợp toàn diện chuỗi giá trị ngành. Qua việc phân tích cấu trúc các thiết bị chủ lực, có thể thấy rõ rằng chip điều chỉnh ăng-ten là loại được sử dụng phổ biến nhất, cho thấy vai trò then chốt của chúng trong thiết kế thiết bị đầu cuối.

Các công ty sản xuất chip RF trong nước tuy khởi đầu muộn hơn nhưng đang dần mở rộng sang thị trường mô-đun tầm trung và tầm thấp. Với nỗ lực hướng tới sự tự chủ trong chuỗi cung ứng của các công ty như Huawei, các công ty sản xuất chip RF trong nước đang có một cơ hội lớn để thay thế các sản phẩm nước ngoài và giành thị phần.

Kết luận: Cơ hội cho chip RF trong kỷ nguyên 5G

Mỗi bước tiến mới trong công nghệ truyền thông đều mở ra cơ hội để các chip RF nâng cao giá trị của mình. Các thiết bị đầu cuối 5G không chỉ hỗ trợ các dải tần số 2G, 3G và 4G mà còn giới thiệu các chip RF mới để hỗ trợ các dải tần số 5G, tạo ra một thị trường tăng trưởng rõ rệt. Mặc dù ngành công nghiệp chip RF trong nước vẫn còn tụt hậu so với các gã khổng lồ quốc tế, nhưng sự kết hợp giữa sự hỗ trợ chính sách của chính phủ và nhu cầu thị trường ngày càng tăng đang mở ra một con đường đầy hứa hẹn cho các doanh nghiệp địa phương. Các doanh nghiệp này được kỳ vọng sẽ chuyển đổi từ chip RF rời sang các mô-đun tích hợp hoàn toàn và cuối cùng đạt được sự tự chủ về công nghệ và chuỗi cung ứng then chốt.