射频芯片成专利新宠 中国企业尚处弱势

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目前,对智能手机产品性能的宣传中,主要集中在架构、CPU、GPU、基带、ISP(图形信号处理)等方面,其实手机的射频芯片才是影响智能手机性能的关键部件。

智能手机使用感受很重要的两点,都决定于射频芯片的性能:一个就是手机的信号好坏,射频是直接负责信号的收发;另一个是手机的待机时间,手机上耗电最大的部件就是功率放大器(PA),其效率将直接影响智能手机的待机情况。

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隐藏的蓝海市场

手机的射频部分中的关键元件主要包括:RF收发信机、功率放大器 (PA)、天线开关模块(ASM)、前端模块(FEM)、双工器、RF SAW滤波器等。4G手机的快速发展拉动了射频芯片市场的发展,一台标准2G手机的射频芯片部分只有大约0.55美元的成本,3G手机达2.75美元,4G手机达8美元,全球标准的4G手机达13美元以上。

2014年射频芯片市场规模大约75.16亿美元,2015年市场规模则达到100.80亿美元,比2014年增长34.1%。预计到2016年仍然能够保持17.3%的增幅。据INTERNATIONAL BUSINESS STRATEGIES分析,预计到2020年,射频芯片产品的市场份额达到466亿美元,收发信机和功率放大器将占有射频芯片市场的51%。

截止到2015年,全球移动智能终端射频芯片相关专利申请共3.6万余项。针对电路设计做出的专利申请3.2万项,涉及器件工艺的4000余项。这同目前行业内设计公司数量众多,而代工厂家较少的现状吻合。

无论在总申请量排名还是近十年、近五年申请量排名中,村田、三星和博通三家企业均处于前五名,是目前行业内专利实力最为雄厚的企业;华为、太阳诱电和RFMD三家企业尽管在总申请量排名中没有进入前十位,不过在近十年、近五年这三家公司的申请量较为可观,分别位列第六、第七、第十和第四、第八、第六;NEC、东芝、京瓷、三菱、LG在专利申请量排名中均进入了前十位,但反观近十年和近五年的申请量排名,这几家公司已经不见踪影。

这里要特别关注一家企业美国Skyworks公司。这是一家从事射频技术研发和模拟半导体的公司,于2010年成立。Skyworks公司是苹果公司的主要射频芯片提供商,其主要产品有功率放大器、滤波器、振荡器等射频前端模块以及集成的射频前端。Skyworks公司的客户除了苹果以外,还有三星、华为、LG、中兴等厂商。

中国的智能手机市场非常巨大,Skyworks的主要营收来源于中国,因此,作为除本土外最大的目标市场,该公司对中国进行了明确的专利布局。

崛起的FBAR势力

目前智能手机产品的设计要求可在全球多个频段工作,在射频前端电路的相同空间内加入更多的滤波器藉助Microcap微型封装技术,FBAR滤波器可以通过芯片级封装满足绝大多数的空间受限应用。同时FBAR滤波器可以支持高挑战性频段分配的陡峭滤波曲线以及具有非常好的带外抑制能力。

业界普遍认为未来几年无线通信技术的发展是围绕LTE-A和4.5G技术的,而最早在2020年,将迎来5G技术的时代,移动通信频带将达到惊人的6GHz~60GHz,在如此高频,如此宽带的频带上,现有的技术中最有可能被采用的滤波器件就是FBAR器件,现有实验室中制造的FBAR滤波器已经可以在20GHz以上的频带实现高性能的滤波。

可以预计在未来的几年内,将有大量的人力物力投入到相关的研究和产品开发工作中去,也一定会再一次掀起FBAR的热潮。

对于FBAR技术的专利要特别关注Avago公司,Avago作为FBAR技术的原创者,在这一领域一直处于世界领先地位,Avago在中国共有涉及FBAR的专利申请29篇。这29篇申请中有5篇待审,其余24篇全部授权,有2件专利在2015年因费用终止,22件专利申请仍在保护期内;这29件申请全部享有美国优先权。

Avago的这些申请质量非常高,进入中国的申请几乎每一件都是重要专利。重要专利如“CN01142499制造薄膜体声谐振器的改进方法和以该法实现的薄膜体声谐振器结构空气隙结构”、“CN01122139声波谐振器基于空气隙结构”、“CN03825078无晶体振荡器的收发器基于FBAR振荡器的RF收发器”、“CN200480029947具有可控制通带宽的解耦层叠体声谐振器带通滤波器叠层FBAR,叠层间形成声解耦器”、“CN200480029992稳固安装的层叠体声谐振器Bragg反射器”等。

同时要看到的是国内企业目前在FBAR的市场产品和专利储备同时比较薄弱。我国尚没有一家企业可以提供商业化的FBAR谐振器、滤波器或者双工器。

移动智能终端射频芯片领域技术发展迅速,市场前景巨大,竞争格局多变。芯片市场属于技术高度密集产业,国内申请人可以结合专利信息和产业信息,通过收购、合作等方式来提升研发实力。不断关注重点领域的技术分布、技术路线演进、研发团队形成模式,继续攻坚,积极布局,在跟随中谋求发展。

 

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