2024年,為提升國內芯片企業在全球范圍的影響力,促進和記錄國內芯片的技術、市場應用進程,特別策劃射頻芯片產品領域進行調研。
通過分析射頻芯片領域技術概況、市場格局、發展趨勢、代表企業、代表產品概述,以及應用方向等,力求展示現階段國內半導體產業發展情況。
2023年國內射頻芯片產業報告及產品選型參考。以下為報告全文:
01國內射頻芯片產品綜述
1.1產品定義
射頻芯片是指將無線電信號通信轉換成一定的無線電信號波形,并通過天線諧振發送出去的電子元器件。在無線系統中,一般包含天線、射頻前端、射頻收發機、基帶信號處理器,從廣義上講,這些元器件均屬于射頻領域,從狹義上講,射頻則只包含射頻前端和射頻收發機。
其中,射頻前端負責天線和射頻收發機之間的射頻信號放大、濾波、頻段選擇等處理,以滿足通信系統對無線電波發射和接收的需求,是該系統的核心部件,也是半導體技術集成最重要的部分。國內射頻芯片企業主要業務也集中于射頻前端。
1.2射頻前端產品分類
按照功能,射頻前端可分為發射鏈路(TX)和接收鏈路(RX)
射頻前端簡化架構
(1)發射鏈路(TX)
在發射鏈路中,數字信號通過調制解調器(Modem)轉換成易于傳輸的連續模擬信號,隨后收發器(Transceiver)將模擬信號調制為不易受干擾的射頻信號,進入射頻前端進行射頻信號的功率放大、濾波、開關切換等信號處理,最后通過天線將信號對外發射。
(2)接收鏈路(RX)
接收鏈路則由天線接收到空間中傳輸的射頻信號,通過射頻前端對用戶需要的頻率和信道進行選擇,對接收到的射頻信號進行濾波和放大,最后輸入收發器和調制解調器得到數字信號。
按照組成器件,射頻前端包括功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)、濾波器(Filter)、射頻開關(Switch)。
功率放大器負責發射通道的射頻信號放大;低噪聲放大器負責接收通道中的小信號放大;濾波器負責發射及接收信號的濾波,去除非信號頻率的雜波信號;射頻開關負責收發以及不同頻率通道之間的切換。
02射頻芯片產品應用領域
射頻芯片能夠實現無線信號的發送、接收、放大、濾波、解調等功能,可廣泛應用于手機、電視、路由器、雷達系統、汽車中。按照產品類別分,射頻芯片應用領域基本可分為三大類:移動智能終端設備領域、WiFi領域、汽車電子和智慧醫療等領域。
2.1移動智能終端設備領域
移動智能終端包括智能手機、平板電腦、可穿戴設備等,因智能手機具有在無線環境下復雜的通信應用功能,使其成為射頻前端芯片的主要應用市場。在移動終端設備中,射頻芯片用于處理和調制無線信號,使得數據能夠在不同頻率范圍內傳輸。這類應用主要出現在手機、無線網絡和衛星通訊系統中。其中,以手機應用占比最為主要,隨著通訊技術的不斷迭代,手機對搭載射頻芯片的技術要求和數量要求都有不同程度提升。
根據Yole預測,全球移動終端的射頻前端市場規模將從2022年的192億美元增長到 2028年的269億美元,年均復合增長率約為5.8%,將在原始設備制造商和移動網絡運營商的推動下保持溫和增長。
2.2Wi-Fi 領域
Wi-Fi作為一種無線聯網技術允許電子設備連接到一個無線局域網交互通信,被智能手機、平板和筆記本電腦、路由器等廣泛采用。Wi-Fi射頻前端模組據Wi-Fi通信技術協議要求設計,無法適用于蜂窩移動通信技術,是移動終端設備通過Wi-Fi聯網實現無線通訊必不可少的器件。
Wi-Fi 射頻前端器件及模組受益于Wi-Fi市場持續增長及結構變化。2021年全球Wi-Fi芯片市場規模超過200億美元,2022-2028年,預計年均復合成長率為2.5%。國內Wi-Fi芯片市場2018-2025年將實現10.2%的復合增長率,到2025年,國內Wi-Fi芯片市場規模將超過43.8億美元,其中Wi-Fi6/7的市場規模將超過28.61億美元,占全部Wi-Fi市場的64%,實現56.9%復合增長率。
2.3汽車電子、醫療健康等領域
汽車早已從簡單的交通運輸工具變為復雜的電子系統,目前,許多汽車實現一定程度的自主駕駛、網絡通信,并提供多元化的娛樂服務。汽車實現網絡 通信功能離不開射頻前端的助力,根據 Strategy Analytics 的預測,汽車處理和線性高級駕駛員輔助系統射頻前端市場規模將大幅增長,2017年至2022年期間年均復合增長率達17%。
在汽車電子領域,國內射頻芯片企業面臨著來自國外大企業的競爭,如Infineon、Renesas等。但是,隨著汽車電子系統的不斷發展,國內射頻芯片企業也獲得了一些機會,如在汽車智能網聯、汽車安全等方面的應用。
03射頻芯片市場現狀綜述
3.1全球射頻芯片市場
無線通信的發展離不開射頻前端的進化,射頻前端的變革始終追隨無線通信的演進。蜂窩移動通信技術從2G發展到5G時代,移動網絡速度越來越快,需要不斷增長的射頻前端芯片的支持。移動終端設備從手機到平板電腦、智能穿戴產品的不斷豐富,移動醫療、智能家居等新興應用領域的逐步發展,以及移動終端設備的單機射頻前端芯片價值量的提升,全方位促進全球射頻前端市場規模高速增長。
Yole的報告顯示,2022年內由于5G普及率低于預期以及全球宏觀經濟下行導致智能手機市場下滑,地緣政治緊張局勢導致市場低迷,全年消費數據未達預期。根據Yole預計,2028年以前智能手機市場將保持溫和的增長,整體市場規模將從2022年的192億美元提升至2028年的269億美元。鑒于5G滲透率的發展潛力有限,預計射頻前端市場的復合年增長率為5.8%【8】。
2022年,射頻前端市場全球前五大廠商Broadcom(19%)、Qualcomm(17%)、Qorvo(15%)、Skyworks(15%)、Murata(14%)合計占據了超過80%的市場份額,頭部廠商集中效應明顯。
資料來源:Yole Intelligence
3.2國內射頻芯片市場
在市場規模方面,根據行業研究機構XYZ-Research整理統計,截止到2021年末,中國射頻前端芯片市場規模達到111億美元左右;到2022年,射頻前端芯片市場規模繼續呈現上升趨勢,已達125億美元左右,同比增長13%。
我國集成電路產業整體起步較晚,而射頻前端產業具有較高的技術、經驗、資金等各種壁壘,我國當前射頻前端的整體發展水平與國際先進水平仍存在一定 的差距。隨著我國集成電路需求的不斷增長、國家對集成電路產業日益重視,我國射頻前端產業有了高速發展,具有代表性的射頻前端企業不斷涌現。
報告將上文所述7家國內上市射頻芯片企業2022年營收與國際龍頭企業對比,可在一定程度上顯示國內廠商在全球市場中的產品份額。
04國內射頻芯片選型參考
射頻信號也可以按照頻段分,其中常用的433MHz和2.4GHz無線模塊屬于國內免許可的ISM(工業、科學和醫學)開放頻段,無需向當地無線電管理機構申請授權,因此這兩個頻段被廣泛使用。
433MHz射頻信號(433.05~434.79MHz):
這種無線收發模塊使用高頻射頻技術,有時也稱為433射頻小模塊。高集成度、低功耗。高頻信號接收功能全部集成于片內以達到用最少的外圍器件和最低的成本獲得最可靠的接收效果。因此它是真正意義上的“無線高頻調制信號輸入,數字解調信號輸出”的單片接收器件。
宇凡微433芯片,其中的頻率可調節,功耗極低,價格有市場競爭力三大優點坐穩寶座。
在細分領域中無鑰匙進入系統、遠程控制系統、車庫門開啟器、報警系統、安防系統、無線傳感器、無線自動抄表等領域得到廣泛應用。
2.4GHz射頻信號(2.4~2.5GHz):
對于簡單布局的場景,433MHz模塊是合適的選擇。而在復雜、需要高速傳輸和功能復雜的場景下,2.4GHz模塊則更為適合。在2.4GHz頻段下工作可以獲得更大的使用范圍和更強的抗干擾能力,廣泛應用于家用及商用、工業自動化、遠程遙控等。
高集成度的 2.4GHZ 的無線收發模塊,片上集成發射機,接收機,頻率綜合器,GFSK 調制解調器。發射機支持功率可調,在復雜環境和強干擾條件下,可以達到優良的收發性能。外圍電路簡單,只需搭配 MCU 以及少數外圍被動器。發射功率最大可以到8dBm。
我們可以根據不同的組網方式而選擇不同頻率的模塊。如果組網方式比較容易,要求也比較簡單,成本要求低,使用環境比較復雜,我們就可以使用433MHz的無線模塊;相對的來說,如果是網絡比較復雜、功能繁多、網絡健壯性強、低功耗要求、開發簡單、2.4GHz帶組網功能的產品會是您是不二的選擇。
在不同的產品應用中,不同頻段有不同的優勢,主要看實際應用在哪些項目上,要選擇適合的頻段的無線模塊才能發揮其最大的作用。
宇凡微電子提供433M和2.4G無線芯片模塊、和相應的合封芯片,可以聯系下方客服索要規格書和免費樣品。
宇凡微芯片在市場上可以滿足各種日常產品的MCU需求,提供可定制芯片開發、設計、封裝、生產等芯片服務。
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