详解新基建下5G产业的机遇与挑战 | 云岫会客室Vol.04 回顾
“云岫会客室”是云岫资本一档全新的线上直播栏目，我们将围绕半导体、5G、人工智能、企业服务等领域，定期邀请业内知名投资机构的投资人与行业内专家，通过线上直播等形式，为大家带来最前沿的行业观察与深度探讨。
云岫会客室第四期，由云岫资本副总裁朱晨卉（专注5G、汽车电子领域）作主讲人，特邀上海交通大学教授吴林晟作为嘉宾，带来《新基建下5G产业的机遇与挑战》的主题分享，以下为直播实录内容，略作删减。
此次嘉宾讲演PPT，请在公众号后台回复“5G”获取下载链接。
特邀嘉宾：吴林晟
上海交大教授（科创板外聘专家毛军发原始团队成员），IEEE高级会员；射频前端异质异构、电磁场方针测量等方向研究，主持多项国家重点研发和知名通讯企业横向研发课题。
赋能5G的关键技术
从产业来看，全球主要国家目前都在强化5G产业，中国、美国、日本、法国以及欧盟相关国家也在探索5G网络建设。而其实大家真正关心的是5G背后能带动的产业。
2020年初，新冠疫情突如其来，各行各业受到不小的影响，5G不仅在助力疫情防控、复工复产等方面作用突出，而且在稳投资、促消费、助升级、培植经济发展新动能等方面潜力巨大。对于5G建设我们首先给出结论：5G商用比预期提前了1年，投入超过了预期的50%。这个预期指的是产业界的预期，产业界原先预期2020年商用，2019年5G基站建设10万台，而真实情况是在2019年就正式商用，2019年真实建设5G基站超过15万台，2020年预计5G基站建设将超过60万台，超预期对于投资来说很重要，也是5G投资热的原因之一。
从5G产业结构来看，可以分成基础器件、网络运维、终端。推动5G产业进步的本质推手是核心技术的演进，5G核心技术也是实现5G高速率、广连接和低时延三大特点的保障。总结起来可以看到，5G技术对于射频器件产业提出了很多的要求，也带来了很大的产业机遇。
首先我们来介绍下无线通信的收发系统。无线通信的收发系统包括基带、数模转换到模拟的中频，再通过上下变频到射频。通常把上下变频后的模块进入射频的部分称为射频前端。天线左边范围是电路，天线以外的区域是空间电磁波，离天线最近的就是射频前端。天线首先通过调制解调信号产生信号，通过上下变频，搬移到5G频段。发射要有个功率放大器（PA），需要做一个滤波，因为要保证频谱复合各种协议标准。后面涉及到开关，包括天线开关、天线调节器。而接收端就是反向的过程，外部的信号天线接收，也是通过调节器、开关、双工器，进入滤波器，滤波器要把接收的信号里除了所需要的信号频段以外的其它部分滤除。再通过LNA，达到特定电频，再送到混频器，变到中频，模拟信号变成数字信号，再去处理。通常通讯的收发有TDD和FDD，TDD是收发不同时工作，开关切换两个频带，3G、4G就是TDD系统。也有体系是频分的，比如WCDMA就是FDD。
2018年全球射频前端市场有150亿美金量级，包括PA模组、接收模组、滤波器双工器、开关、天线调节器、AIP，其中最大的是PA模组和分立的滤波器。在PA模组大规模增长之前，滤波器始终占据射频器件份额最大的部分，PA模组大量集成了滤波器。
5G终端射频的结构涉及到的东西非常多，一部5G的手机，第二代第三代第四代通信的频段都需要支持；还有WIFI、GPS，还有载波聚合和MIMO，MIMO每个天线都有对应的射频器件。把天线和电路集成在一起做成模块，终端系统非常复杂。
5G时代每个国家规划的频带都增加很多，sub 6G频段虽然在5G里面是低频段，但仍然高于2/3/4G。同时5G带宽占了500M，原来2、3、4G带宽只有100M。还有一个很颠覆性的应用频段就是毫米波频段，要运用毫米波大带宽的优势。总结下来频段增加了29个，每个频段都对应有射频器件需求，导致了射频器件爆炸式增长。看变化趋势，2、3、4G频带数量分别是3、9、37个，到了5G大于46个，开关数量要多于30个，每增加一个器件就会增加价值，一部手机要40美金的射频前端器件。
而在射频前端器件中有两个重点的方向，滤波器和PA模组。
滤波器：
频段上看SAW支持频段低，带宽窄，BAW的频段高一些；LTCC和IPD都是基于不同原理，所能承受频带都能到毫米波比如100G，适用频带的宽窄都宽一些，如果带宽小，滤波器损耗大一些。
应用场景上SAW和BAW起到频率选择，LTCC和IPD可以实现功分器、天线等功能,适用度更大，但是滤波器层面不能取代SAW和BAW，因为Q值低一些；窄带用SAW和BAW，中等或者宽带滤波器，就用LTCC和IPD。
射频模组：
调制解调到了PA，做滤波，到天线开关，手机天线发射出去。除了PA，后面都是无源器件，为了实现小型化，把两个不同功能的器件集成在一起，称为前端模组。如果带了PA，就把有源无源的集成在一起，就称为PA module，所以PA module不只包括PA。通常发射是PA模组，接收是接收PA分级模组。
这么做的好处是面积比买单个器件拼起来小很多，通过芯片后道工艺集成在一起。开发芯片的厂商对5G的移动通信架构了解也很深，把一大块功能整合在一起，降低了手机厂商的设计难度，所以模组成了发展很快的领域。
我们通过拆解华为p40 pro来展示下，首先看到是一块射频板，射频板放大里面有面积比较大的就是模组。蓝色的是海思的射频收发模组，红色的是Skyworks射频前端，绿色是Qorvo的。整个系统里包括3个PA，7个开关，12个滤波通道，这是很复杂的模块，整个面积是六点几毫米乘以8毫米，包含了大量的射频器件。
接下来我们看下Skyworks接收模组，里面金属条是SAW滤波器，有7个。细条是换能器，还有开关和低噪放；具体用哪个频带靠滤波器和开关选择。无源器件电容做去耦，电阻做直流偏置。
工艺角度讲分为两类，一类Sub 6G使用的方案，称为SIP，系统级封装，把多块芯片放在一起，上面做一个塑料的套起来，把裸片引脚露出来，做很多层互联。5G的毫米波在这种情况要把天线和芯片做在一起，在SIP基础上加做天线功能的射频单元，把射频芯片，包括CMOS、砷化镓、氮化镓、IPD器件做成多芯片组件，再通过上方做天线连接起来，形成了5G毫米波AIP，这就是5G射频部分两个趋势，滤波器和模组化。
总结5G前端这个市场上市公司不多，体量都不是很大，随着国产化率提升，会有很多公司生长起来，每个细分领域称为龙头。我们关注一个新兴的公司飞特尔，在手机端、网通段、基站端都有布局，国内为数不多消费端LTCC为主营的企业，少有的掌握设计到生产全套LTCC技术的企业，LTCC器件不仅可以作为单独的无源器件在射频前端中使用，还可以应用在模组里面与saw/baw/fbar等配合，并能广泛应用在手机、网通、基站等多个应用场景，在5G时代的市场前景我们是非常看好的。
问答环节
Q：国内厂商做FBAR有机会么？
嘉宾：技术层面上说，FBAR的难点在于材料和工艺，设计上难度小一些，主要目的是配合材料和工艺。除了国内个别企业和研究所，没有太多的布局和成功的案例。原来做SAW的企业在向FBAR发展。知识产权的壁垒还是比较严重，尤其是Skyworks、高通、Qorvo，在FBAR做了布局，专利还在保护期，技术上怎么避开专利是有一些难度。专利壁垒是比较难，商业化的更多的是打擦边球。
Q：集成化是一个趋势，国内的技术水平目前没有成熟方案，国内突破情况怎么预测？
嘉宾：不是纯粹集成的问题，从模组化的趋势来看，里面都会包含滤波器。模组不管是PA module还是LNA接收module，都含有滤波器。滤波器不突破，在模组上能做的就很少。国内有些企业PA有很好基础，有个别企业滤波器有很好基础，大多数是各管各的，跟国外趋势是不一样的。国外这些企业本来也是散的，发展后兼并重组趋势很明显，整合成全链条的厂商。做模组之前要把功放、低噪放、开关全部具备；还要有先进封装的能力，有些厂商可以在公司内部线上做集成，也有一些在国外一些优势的工艺线上。我们国家有发展潜力就是SMIC和长电等企业，他们有集成能力，但是他们又只是制造环节，跟器件设计又是两拨人。所以国内目前没有形成强力合力状态，要模组突破要很多厂商联手做这个。
Q：国内射频前端，IDM和fabless哪种更有利于发展？
嘉宾：我看到国外的厂商，这两种模式都有，有一部分产品，比如Qorvo的一些属于fabless类型，但是他们具备自己的线。一般是两种情况的结合，很难说哪种更占优势，从企业发展角度来说，如果要做到他们那样规模，全链条掌握自己手上，不是短期内做得出来的。比较捷径是fabless，一些企业形成联盟，跟一些研发机构做联合。
Q：华为做射频模组，会不会某一些环节采购，后面集成是自己，技术掌握在自己手里？还是集成也是第三方外包？
嘉宾：要自己开发一个模组，功放、开关等裸片（die）要做出来，海思也是设计为主，加工由foundry完成；进一步有了器件后，再设计模组，这个也是设计为主，再到外面做模组的封装，最后形成一个模块。控制在自己手上的还是自己设计的能力。华为为了培养生态链，让上游企业成长，也会故意扶持一些企业，派一些专家去合作，有一些封测企业其实是华为扶持下成长。
Q：LTCC粉体要求是不是很高？
嘉宾：粉体有要求，国内主要进口，但是成本占比不高，20%以内，更多成本还是加工上。而且粉体也不是很稀有，没有禁运的限制。
Q：基站滤波器市场情况？LTCC可以达到什么工艺水平？
嘉宾：可以用在宏基站，微基站，可以达到宏基站微基站功率水平的要求的。
Q：基站和终端侧transceiver和tuner区别？
嘉宾：手机强调的是小型化，高集成度，功率等级比较低。基站侧强调大功率，追求高性能。基站侧的transceiver等没有特别严格，追求的功率容量特别大，性能特别好。手机上可以允许滤波器无源器件差损大一些，基站上可以用很大的滤波器，但是差损只有零点几dB。手机上功放功率不会太大，用砷化镓，CMOS。基站用氮化镓高效率的功放，输出功率大一些，效率高一些。
（嘉宾讲演PPT，请在公众号后台回复“5G”获取下载链接）
云岫资本是中国领先的专注新兴科技企业的精品投行及私募股权投资机构。公司业务包括私募融资、兼并收购及私募股权投资，深度覆盖半导体、存储、人工智能、智能制造、IT基础设施、工业互联网、物联网、零售供应链、企业服务、金融科技等新兴技术驱动的产业，致力于为中国顶级的技术创业者提供最顶级的精品投行服务。
云岫资本总部位于上海，并在北京、深圳设有办公室，拥有20余位专业人士，团队核心成员来自斯坦福大学、清华大学、北京大学、中国科学技术大学等海内外知名高校以及微软、博通、海思等高科技企业。自2015年创立以来，云岫已帮助客户成功完成包括私募融资、并购等近百笔交易。