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华为5G芯片只能当4G用,主要是因为这个小零件

作者: 东方红丽 发布时间: 2021年08月24日 16:43:43

华为5G芯片只能当4G用,主要是因为这个小零件


当雷军骄傲地宣布小米超过苹果,成为世界第二之时,华为不仅不到一年就退出了世界前5的行列,而且这个5G时代的领导企业,还在为旗舰手机无法支持5G苦苦挣扎。
“我们尽管有非常优秀的5G芯片,但我们的5G芯片只能当4G用。”在华为P50发布会上,余承东黯然说道。
这位伴随华为28年风雨荣辱的老将恐怕没有想到,华为最高端的麒麟芯片,只能被迫“降维”使用。更讽刺的是,这主要是因为一枚名叫滤波器、单个售价不到1美元的小小元器件。
这个元器件听起来非常简单——一个由电容、电感、电阻组成的电路,属于手机射频前端芯片的一个部分,严格来说连芯片都算不上。
但如果没有这枚元器件,华为的麒麟芯片就无异龙困浅滩,不能发挥5G通信作用。今年3月份,美国在对华为最新一轮制裁中,卡住了这种元器件的出口资格。
不过,就在华为P50发布后不久,业界有消息称,射频芯片企业卓胜微正在攻坚全国产化的5G滤波器,或许能用在华为Mate 50中。
根据卓胜微公告,目前其正在推进高端射频滤波器芯片及模组研发和产业化项目。市界联络到华为方面并询问其对5G手机射频芯片技术的未来规划,对方答复称暂不方便回答。
看似由简单部件构成的滤波器为什么这么难以攻克?这家名叫卓胜微的公司又是什么来历,它凭什么成为华为的5G希望?
01、冲刺国产滤波器最后一公里?
如果把一部智能手机看成一个人,射频前端芯片就相当于是这个人的“感官系统”,与人接收、传递信息的过程息息相关。
一块手机的主板上,有1/3的空间被用于射频电路。手机射频前端芯片需要集成功率放大器(PA)、滤波器(Filter)、射频开关(Switch)、低噪声放大器(LNA)等元器件。
其中,滤波器是技术难度最高的核心部件之一,作用就相当于人的“耳朵”。
有许多人同时说话时,繁杂的声波传来,“耳朵”要准确捕捉到对象的音色、过滤掉其他人发出的噪音,并把需要的声音传递给大脑。滤波器作用与此类似,需要在手机通信时捕捉到所需的波段。如果没有滤波器,手机就无法准确接收到用户所需的信息,无异于一块砖头。
滤波器是射频前端芯片中价值量最高的细分领域,且增长最快。据半导体市场研究机构Yole统计,从射频前端价值分布占比来看,滤波器的价值占比高达53%。
从数目来看,4G手机通常需要搭载20~40个滤波器。到了5G时代,手机需搭载约80个滤波器。
目前,射频滤波器市场基本被美国厂商思佳讯(Skyworks)、博通(Broadcom)、Qorvo,日本厂商Murata、TDK等瓜分。中国企业占据的市场份额较少,通常躺在“其他”一栏。

华为5G芯片只能当4G用,主要是因为这个小零件


滤波器市场被海外垄断的原因,可以归结到专利高度集中上。根据国元证券2020年8月份发布的研报,目前Murata、博通、高通等厂商在滤波器专利申请数量方面处于全球领先地位,全球声波滤波器专利数目排名前12的厂商中,还没有中国企业的身影。

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2021年3月份,美国在对华为的第四轮制裁中,明确规定只要器件供应商使用了美国的技术,就不可以给华为供给5G设备,一举扼住了华为5G射频前端芯片供应链的“咽喉”。
目前国产厂商所能做出来的滤波器,无一能够完全摆脱使用美国设备。
因此,尽管华为P50系列手机的主芯片麒麟9000拥有对5G信号进行编解码的能力,却只能搭配4G滤波器使用,根本接收不到5G信号,被挡在了5G时代的大门外。
令人遗憾的是,早在2019年美国实施第一轮制裁时,华为就走上了射频前端芯片“自救”之路。但从结果来看,华为和国产射频元件厂商奋力奔跑的速度,还是没能赶上美国大棒落下的速度。
2019年11月,华为与三安集成达成合作,由后者量产华为自研的功率放大器,并逐步把国产的射频开关、低噪声放大器厂商引入供应链。但在全国产化的5G滤波器方面,国内市场还处于空白状态。

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现在看来,卓胜微是最有希望填补这块空白的选手。
目前,卓胜微为三星、小米、华为等手机厂商供应低噪声放大器等射频器件。在2020年报中,卓胜微写道,公司已经在国内企业中领先推出适用于5G通信制式sub-6GHz频段的射频低噪声放大器/滤波器集成模组,但是受制于国际政策无法向华为供货。
不过,有爆料人士透过社交媒体发声称,华为下一款旗舰机型Mate 50系列,有望用上5G,其中用到的滤波器,正是来自于卓胜微。
这意味着卓胜微正在发力自主产权的滤波器产品。
如今被视为华为5G手机希望、国产射频芯片龙头的卓胜微,最初的业务与5G滤波器并不相关。

华为5G芯片只能当4G用,主要是因为这个小零件


在名不见经传的那些日子里,卓胜微走过弯路、面临过资金短缺的困境,凭着对芯片创业的坚持,历经几度沉浮后才走到今天。
这一切,还要从2006年说起。
02、两度创业,两度波折
2006年时,许志翰牵头,和好友冯晨晖、唐壮创办了卓胜微。这三位都不是无名之辈,均是清北集成电路相关专业的毕业生,有美国留学经历。
其中,牵头的许志翰经历最为传奇。
1997年,许志翰赴美国密歇根州立大学计算机系攻读博士学位,但仅一年后,就辍学进入加州的芯片公司工作。
在一次采访中,许志翰讲到,不论做学术还是在美国工作,都不是他的兴趣所在,这些经历只是他回国创业的跳板。
“(攻读)PhD太遥遥无期,又不想做学术……当时我就看到,在芯片方面,美国领先国内技术水平比较多,在这点上适合以后回国来做事情。”

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到了2002年,许志翰终于迎来了梦寐以求的创业机会,参与创办了杭州中天微。公司主营嵌入式CPU产品,主要用于工业控制、信息安全、网络通信等领域。成立仅一年后,中天微就推出了首款产品。
遗憾的是,2004年,许志翰因理念差异、股权纠纷而被迫退出了中天微公司。不过,他并未因此消沉,而是在等待下一个创业机会。后来,中天微在2018年被阿里巴巴收购,最终成为阿里旗下芯片设计企业平头哥的一部分。
离开中天微后,许志翰进入主营网络信息安全芯片的杭州赛安微公司,担任副总经理职务,并等待下一个创业机会的出现。
到2006年时,许志翰等待的机会出现了。
这一年,科技部设立国家863计划“超大规模集成电路设计专项”,旨在鼓励芯片研发,为中国转变为集成电路设计大国奠定基础。
当时的手机还处在功能机时代,电视是人们获取信息的主要渠道之一。在一次朋友聚会上,许志翰意识到电视芯片创业大有可为。为此,许志翰将好友冯晨晖、唐壮召集起来,经过仔细分析后,选定了无线电视的赛道进行再创业。
按照信号接收方式,电视可分为无线电视、有线电视、卫星电视这三类。其中有线电视和卫星电视依赖人造卫星进行信息传播,相关标准制定由广电主导,是一个行政管制的市场。
无线电视又称地面电视,利用大气电波进行信息传输,收发信号都完全在地面完成,可用于进行应急广播。相比之下,这个市场更为自由,是当时大多数创业团队选定的赛道,卓胜微也不例外。
几乎在同一时间,广电与中国移动合作,推出了面向无线电视市场的手机电视芯片(CMMB)技术标准。

华为5G芯片只能当4G用,主要是因为这个小零件

(CMMB手机电视)
所谓手机电视芯片,是指可以帮助手机接收无线电视信号的芯片。搭载了手机电视芯片的功能机,只需接上天线,就能观看地面电视节目。
虽然手机电视芯片市场尚不成熟,但卓胜微很快将这种产品调整为自己的主营业务,并立志要做“中国标准的移动电视和数字电视”。
许志翰曾对媒体CV智识讲述了创业团队当时的判断:一方面,当时大多数手机仅支持2G/3G通信,流量资费又较为昂贵,许多不知名的手机品牌会推出移动定制版手机,并将“能看电视”作为一个卖点;另一方面,当时是奥运会前夕,消费者对观看电视的需求较旺盛。
这一决定为卓胜微带来了大额盈利。奥运期间,卓胜微手机电视芯片出货量激增,曾获评“中国国际私募基金论坛2008年度中国最具投资价值企业30强”。同时卓胜微计划冲击境外市场,在2008年设立了卓胜香港,作为开展境外业务的主体。
但没想到的是,鲜花着锦的日子仅过了不到两年时间,随后公司就面对严峻的市场考验。
考验首先发生在2009年,广电开始对“手机观看地面电视节目”这一服务进行收费,挫伤了消费者对这类产品的购买热情。到了2010年左右,国内迈进了3G规模化商用时代,各大运营商开始推广流量视频服务,手机电视芯片也失去了中国移动的大力推广。
短短两年间,卓胜微感受到了世界的参差。一方面是下游市场的需求萎缩,另一方面是上游标准制定方不再支持,卓胜微失去了大批客户,陷入资金无法回流的窘境,甚至一度发不出工资。
03、备胎转正,打进三星供应链
痛定思痛,2010年,许志翰在反思失败原因的同时,开始引导公司艰难转型。
许志翰将手机电视芯片领域的创业失败总结为:“客观原因是选择方向的错误,对国内市场缺乏了解,做了高大上的东西,不接地气。”
所以,在转型过程中,选择适合的方向就尤其重要。
经过仔细考量后,卓胜微仍专注于通信市场,但将业务方向调整为蓝牙和Wi-Fi射频芯片技术,具体选定的产品则是射频芯片中的射频开关和低噪声放大器。
射频开关可分为传导开关和天线开关,前者用于将多路射频信号中的任一路或几路通过控制逻辑连通,以实现不同信号路径的切换;后者则用于调谐天线信号的传输性能,使其在任何适用频率上均达到最优的效率。低噪声放大器的作用是接收和放大天线从空中接收到的微弱信号。
博源资本投资总监吕和糠曾评价道,业内一般认为,功率放大器市场要大于射频开关和低噪声放大器,技术难度也高,因此国内很多在射频芯片领域创业的选择了功率放大器方向,选择射频开关和低噪声放大器的反而寥寥无几。
当时,许志翰认为功率放大器市场已经比较拥挤,做起来胜算不大,但市场对射频开关和低噪声放大器有实在的需求,竞争者又比较少,更为稳妥。
方向选定了,下一步是确定运营模式。
当时,市面上主流的手机品牌如苹果、三星等,主要向美日传统射频芯片厂商思佳讯、Qorvo、Murata等公司采购射频芯片模组。

华为5G芯片只能当4G用,主要是因为这个小零件


这些公司的业务不仅涉及了射频芯片集成的各类元件,而且普遍采用IDM的运营模式,也就是集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身。相应地,这需要射频芯片企业拥有自己的设备、厂房等,是一种重资产的经营模式。
这种模式无疑不适合资金紧张的卓胜微。因此,管理团队决定采用Fabless的运营模式,即仅仅负责芯片的研发设计和销售,将制造、封测等流程委托给专业的芯片制造厂和封测厂。
许志翰还曾在媒体采访中提到了他的另一层考虑,专业的芯片制造厂相比IDM厂商,在制造能力上有优势,产能调度也更为灵活。最终,公司和全球芯片制造龙头台积电谈成了合作。
这样,卓胜微就可以“把钱花在刀刃上”,将资金全数用在提升射频开关和低噪声放大器的设计能力上。
确定了转型目标,接下来就是着力攻坚研发。许志翰和两位合伙人自掏腰包,曾每个月借款一百万,前后共计借款约1000万元保证射频元件的研发。他说道:“每个月100万,我们熬了快一年。”这种情况一直持续卓胜微获得新融资。
艰难转型两三年后,卓胜微终于等到了绝佳的风口。
2012~2013年间,全球市场智能手机市场迎来风口。苹果公司2012年9月份推出的iPhone 5机型热卖,一再增产。

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同时,苹果作为全球消费电子领域的龙头企业,在供应链中拥有较大的议价权,要求思佳讯、Qorvo等射频企业签署了优先供应协议。一时之间,挤压了三星及其他手机厂商的射频芯片供货份额。
这时,卓胜微瞅准三星的缺货困境,参与了三星的低噪声放大器竞标。
经过两年的验证与磨合,卓胜微最终艰难打进了三星的射频元件供应链。许志翰曾回忆道:“我们做三星整整花了两年的时间,这中间的历程,你要有常人不能想象的忍耐、坚持和毅力。”
虽然艰辛,但进入一流手机厂商的供应链,是对卓胜微产品质量的绝佳证明。同时,在供方市场的背景下,卓胜微也一举打出了名气。至今,三星仍是卓胜微的客户之一。同时,卓胜微亦已切进小米、华为等手机厂商的供应链。
04、正向国际一流水平冲刺
许志翰曾在清华校友访谈中感叹到,卓胜微切进射频元器件的研发,是“在一个正确的路上”。
但是正确的道路走起来往往并不平坦。如同华为在5G技术上达到全球领先水平后被美国制裁一样,卓胜微在走出国门的路上同样面临重重阻挠。

华为5G芯片只能当4G用,主要是因为这个小零件


据市场研究机构Counterpoint统计,2021年第一季度,全球手机市场中,采用台湾联发科处理器的手机份额约为35%,采用美国高通处理器的手机份额约为29%。同时,安卓手机厂商一般会在旗舰款、高端定位的手机中搭载高通处理器,在中低端定位的手机中搭载联发科处理器。
而卓胜微的射频产品,大多用在联发科处理器的智能手机中。这是因为高通通常将整套端到端的射频解决方案打包出售给下游客户,且高通平台与其他厂商射频前端芯片无法兼容。
如果卓胜微想要获得市场增长,就需要在保证质量的情况下,向提供整套射频解决方案的方向“进化”。
这也正是卓胜微正在做的事情,2020年,卓胜微发布向特定对象发行A股股票募集说明书,将募资用于投资高端射频滤波器芯片及模组研发和产业化项目,5G通信基站射频器件研发及产业化项目。
推进产业化项目也意味着,除了补齐产品品类,卓胜微还在对标思佳讯、Qorvo等专业射频厂商,向补齐制造能力的方向发力。
根据卓胜微发布的2021年第一季度财务报告,目前射频滤波器芯片及模组研发和产业化项目投资进度已达到38.82%,预计项目达到预定可使用状态的日期为2026年1月1日。
从2006年到2021年,15年后,卓胜微终于要在各个层面对标国际巨头。
这段艰辛坎坷的创业历史,也映照出了一代芯片创业者如何砥砺前行,最终推动国产芯片行业与国际接轨。
2019年,华为被列入美国商务部工业和安全局的实体名单之时,华为海思总裁何庭波发布致员工的一封信。信中慷慨写道,为了应对这种情况发生,“数千海思儿女,走上了科技史上最为悲壮的长征,为公司的生存打造‘备胎’”。

华为5G芯片只能当4G用,主要是因为这个小零件


这场长征的结果,是海思芯片“一夜转正”,并在市场的试炼中,被证明是可以比肩美系的顶尖产品。
如今,与手机产业密不可分的国产射频芯片产业也在长征路上。从简单的分立器件切进市场、逐步完善品类,到慢慢成为能够在各方面对标巨头的企业,卓胜微已经走过十余年,还要继续走下去。
卓胜微董事长许志翰,将自己的微博昵称命名为“卓胜老许-不辞芯苦”。“不辞芯苦”四字颇让人动容,而未来国产芯片产业发展的主题恰恰仍将是:前路虽远,行则将至。
参考资料:
1.《对话许志翰:卓胜微是怎么崛起的》 CV智识
2、《5G驱动滤波器技术变革,国产滤波器厂商如何逆袭?》 爱集微
3、《5G创新大周期+供应链本土化,射频滤波器国产化机遇解析》 国元证券
(作者丨董温淑,编辑丨李曙光)