產(chǎn)研：車載射頻前端面臨的挑戰(zhàn)？

現(xiàn)代汽車已不再是簡(jiǎn)單的交通工具，而是集成了復(fù)雜電子系統(tǒng)的平臺(tái)，具備自動(dòng)駕駛、網(wǎng)絡(luò)通信、輔助駕駛以及多樣化娛樂服務(wù)功能。在這一轉(zhuǎn)變中，車載無(wú)線通信技術(shù)起到了關(guān)鍵作用，而這離不開射頻前端技術(shù)的支持。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的加速智能化和網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，尤其是在我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用試點(diǎn)工作的持續(xù)推進(jìn)，射頻前端芯片的應(yīng)用領(lǐng)域正從傳統(tǒng)的手機(jī)、AIoT等領(lǐng)域加速向汽車市場(chǎng)延伸，并且市場(chǎng)需求日益增強(qiáng)。這一趨勢(shì)不僅推動(dòng)了汽車電子技術(shù)的發(fā)展，也為射頻前端芯片在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

射頻前端芯片在車身中主要應(yīng)用于衛(wèi)星通信、信息娛樂、V2X（車對(duì)萬(wàn)物通信）以及定位等功能。這些芯片包含功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）、濾波器（Filter）、射頻開關(guān)（Switch）等，分別負(fù)責(zé)發(fā)射通道的射頻信號(hào)放大、接收通道中的小信號(hào)放大、發(fā)射及接收信號(hào)的濾波，以及收發(fā)信號(hào)通道之間的切換。

射頻前端芯片是半導(dǎo)體技術(shù)集成的核心部分，是現(xiàn)代汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化不可或缺的基礎(chǔ)部件。資深且成熟的制造能力、高效率、低功耗，以及多協(xié)議系統(tǒng)共存條件下射頻信號(hào)的高度完整性。這些因素決定了射頻前端芯片在車輛智能連接系統(tǒng)中的表現(xiàn)，直接影響到車輛的通信質(zhì)量和穩(wěn)定性。

車載射頻前端市場(chǎng)分析

射頻前端產(chǎn)品占2022年全球市場(chǎng)比例，資料來(lái)源：與非研究院制表

車載射頻前端市場(chǎng)目前正處于快速增長(zhǎng)的階段。根據(jù) Strategy Analytics 的預(yù)測(cè)，隨著汽車處理和線性高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)射頻前端技術(shù)的進(jìn)步，以及電動(dòng)汽車的普及，相關(guān)市場(chǎng)規(guī)模將大幅擴(kuò)張。預(yù)計(jì)到 2027 年，全球汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)總額將接近 1,000 億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率保持在 30%以上。

其中，車載射頻前端市場(chǎng)在 2023 年的規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到 38.15 億美元，且由歐美日的龍頭企業(yè)主導(dǎo)。據(jù) IDC 預(yù)測(cè)，全球智能網(wǎng)聯(lián)汽車的出貨量將在 2023 年增至 7630 萬(wàn)臺(tái)，假設(shè)射頻前端芯片單車成本為 50 美元，這一市場(chǎng)的規(guī)模將在 2023 年達(dá)到 38.15 億美元。

預(yù)計(jì) 2027 全球汽車半導(dǎo)體射頻前端市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 19 億美元，來(lái)源：Yole

根據(jù) Yole 的預(yù)測(cè)，全球車用射頻芯片市場(chǎng)規(guī)模有望從 2021 年的 9 億美元增長(zhǎng)至 2027 年的 19 億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為 11.6%。此外，射頻前端市場(chǎng)在智能座艙市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)下，也迎來(lái)了新的增量市場(chǎng)。Yole 數(shù)據(jù)顯示，2022 年全球射頻前端市場(chǎng)規(guī)模約為 192 億美元，預(yù)計(jì)到 2028 年提升至 269 億美元。

車載射頻前端玩家盤點(diǎn)

全球射頻前端市場(chǎng)目前由美系和日系企業(yè)主導(dǎo)。2019年，前五大射頻器件提供商（Murata、Skyworks、Broadcom、Qorvo和Qualcomm）占據(jù)了79%的市場(chǎng)份額。隨著無(wú)線通訊射頻前端模塊需求增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2023年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到313.10億美元。主要廠商分布在中國(guó)、東南亞、歐洲、北美、日本和韓國(guó)，前五大廠商占有約66%的市場(chǎng)份額，在技術(shù)和市場(chǎng)份額上均具有顯著優(yōu)勢(shì)。

2018-2019 年全球射頻前端競(jìng)爭(zhēng)格局，來(lái)源：Yole

目前，國(guó)內(nèi)射頻前端企業(yè)在全球市場(chǎng)份額占比較小，但隨著中國(guó)電動(dòng)化、智能化市場(chǎng)的引領(lǐng)，本土企業(yè)如唯捷創(chuàng)芯等正逐步進(jìn)入汽車賽道，并預(yù)計(jì)將在今年實(shí)現(xiàn)規(guī)模出貨。

車載射頻前端企業(yè)部分玩家，來(lái)源：與非研究院整理

近年來(lái)，射頻前端技術(shù)正逐漸成為推動(dòng)通信和汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力。各大企業(yè)都在通過技術(shù)創(chuàng)新、市場(chǎng)拓展和戰(zhàn)略合作等方式鞏固自身地位。在5G、物聯(lián)網(wǎng)和汽車電子市場(chǎng)的推動(dòng)下，射頻前端技術(shù)將繼續(xù)迎來(lái)新的增長(zhǎng)機(jī)遇。

唯捷創(chuàng)芯作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的射頻IC設(shè)計(jì)公司，早在2021年便戰(zhàn)略聚焦于5G射頻通信領(lǐng)域，并通過與比亞迪和移遠(yuǎn)通信的合作，正式切入車載射頻前端芯片市場(chǎng)。該公司基于已成熟驗(yàn)證的Phase 5N架構(gòu)，開發(fā)了全新的5G車規(guī)級(jí)產(chǎn)品，致力于為中高端車型提供低時(shí)延和高帶寬的通信解決方案。這一市場(chǎng)策略不僅滿足了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展需求，還使得唯捷創(chuàng)芯成為國(guó)內(nèi)首家推出全套5G車規(guī)級(jí)射頻前端解決方案的本土企業(yè)，進(jìn)一步加強(qiáng)了其在汽車射頻市場(chǎng)中的領(lǐng)先地位。

卓勝微作為射頻前端芯片領(lǐng)域的另一重要玩家，盡管其主要產(chǎn)品仍集中在智能手機(jī)和移動(dòng)智能終端，但該公司也在積極拓展通信基站和汽車電子等下游應(yīng)用領(lǐng)域。卓勝微在投資者互動(dòng)平臺(tái)上表示，部分射頻前端芯片產(chǎn)品已經(jīng)開始應(yīng)用于汽車電子領(lǐng)域，這表明公司正在逐步向更廣泛的市場(chǎng)拓展，盡管目前汽車電子領(lǐng)域的收入占比較小。

Skyworks作為全球射頻元件的龍頭企業(yè)，近期完成了對(duì)Silicon Labs基礎(chǔ)設(shè)施和汽車業(yè)務(wù)的收購(gòu)，這一舉措標(biāo)志著其從移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)向汽車和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的拓展。Skyworks通過這一收購(gòu)，不僅豐富了產(chǎn)品組合，還加強(qiáng)了在電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車、5G無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施等關(guān)鍵行業(yè)領(lǐng)域的市場(chǎng)份額。然而，盡管Skyworks通過擴(kuò)大目標(biāo)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)的多元化，其第三季度的營(yíng)收卻因汽車行業(yè)芯片需求疲軟而出現(xiàn)下滑。這顯示出，盡管市場(chǎng)布局廣泛，仍需面對(duì)不確定的市場(chǎng)挑戰(zhàn)。

Qorvo在射頻前端技術(shù)領(lǐng)域的表現(xiàn)也值得關(guān)注。通過一系列收購(gòu)，Qorvo不斷擴(kuò)展其在UWB（超寬帶）、SiC（碳化硅）器件等方面的技術(shù)實(shí)力，并推出了針對(duì)汽車市場(chǎng)的多種解決方案。這些收購(gòu)不僅增強(qiáng)了Qorvo在物聯(lián)網(wǎng)、汽車和工業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，還使其能夠?yàn)榭蛻籼峁└鼮橥暾纳漕l前端解決方案。特別是在汽車智能化的背景下，Qorvo憑借其UWB技術(shù)，進(jìn)一步強(qiáng)化了在車載安全通信和智能鑰匙應(yīng)用中的領(lǐng)先地位。

Murata作為SAW和BAW濾波器的主要供應(yīng)商，近年來(lái)也加快了在5G和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的布局。通過收購(gòu)意大利的無(wú)線射頻技術(shù)新創(chuàng)企業(yè)ID-Solutions，Murata進(jìn)一步擴(kuò)大了其物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)版圖，并持續(xù)在高頻信號(hào)濾波器領(lǐng)域保持領(lǐng)先。隨著5G時(shí)代的到來(lái)，濾波器在射頻前端模塊中的作用愈發(fā)重要，Murata的這一布局有望在未來(lái)繼續(xù)推動(dòng)其市場(chǎng)份額的增長(zhǎng)。

從消費(fèi)到車規(guī)，射頻前端面臨的挑戰(zhàn)？

車載射頻前端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用面臨著顯著的挑戰(zhàn)，主要源于汽車電子系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)定性和可靠性的高要求，與消費(fèi)電子相比有顯著不同。

1. 可靠性和穩(wěn)定性要求：

車載設(shè)備在使用過程中需應(yīng)對(duì)極端的環(huán)境條件，如廣泛的溫度范圍、強(qiáng)烈的振動(dòng)和沖擊。這些因素要求射頻前端組件具有高可靠性和穩(wěn)定性，以確保長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。例如，車規(guī)射頻前端器件必須通過AEC-Q100認(rèn)證，其溫度等級(jí)通常為Grade2 (-40℃+105℃)或Grade3 (-40℃+85℃)，遠(yuǎn)高于消費(fèi)電子產(chǎn)品的要求。消費(fèi)電子中成本和性能常常被優(yōu)先考慮，但車載應(yīng)用更注重組件在不同環(huán)境中的穩(wěn)定性和耐久性。

2. 設(shè)計(jì)復(fù)雜性增加：

隨著汽車連接技術(shù)的發(fā)展，如5G、Wi-Fi 6、V2X等技術(shù)的大量應(yīng)用，射頻前端的設(shè)計(jì)變得愈發(fā)復(fù)雜。這種復(fù)雜性體現(xiàn)在頻段之間可能產(chǎn)生的非線性干擾以及由于多種噪聲源（如數(shù)字噪音）的影響下，高階調(diào)制信號(hào)的敏感性。如果不能有效控制這些因素，可能會(huì)影響汽車連接的可靠性。這要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)早期階段就考慮預(yù)測(cè)性連接管理，確保在復(fù)雜環(huán)境下射頻前端的性能。

3. 溫度變化的影響：

溫度對(duì)射頻前端性能的影響不容忽視。不同于智能手機(jī)較為穩(wěn)定的工作溫度（通常低于85℃），汽車運(yùn)行中的溫度變化更加劇烈。如果溫度控制不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致射頻前端性能下降，進(jìn)而影響汽車的連接可靠性。車載射頻前端器件必須能在極端溫度下保持穩(wěn)定的性能，以保證車輛在各種環(huán)境下都能正常通信。

4. 供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)：

車規(guī)射頻前端芯片的供應(yīng)鏈需要長(zhǎng)時(shí)間的保障，以適應(yīng)汽車產(chǎn)品的長(zhǎng)供貨周期（通常為5-7年，甚至10年以上）和長(zhǎng)使用壽命（約15年）。但全球供應(yīng)商為滿足不同市場(chǎng)需求，常常提供高集成度的“大而全”方案，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)企業(yè)在選型時(shí)受到限制。同時(shí)，本土車載通信供應(yīng)鏈尚未成熟，缺乏統(tǒng)一的選型標(biāo)準(zhǔn)，這使得國(guó)內(nèi)企業(yè)在選型時(shí)面臨困難。

5. 射頻前端的特殊設(shè)計(jì)要求：

為了滿足車規(guī)級(jí)別的高可靠性要求，射頻前端芯片設(shè)計(jì)必須要在性能和可靠性之間找到平衡。高階調(diào)制信號(hào)（如5G）對(duì)噪聲非常敏感，降低干擾通常需要增加芯片面積，這又會(huì)影響功效。復(fù)雜的毫米波射頻前端設(shè)計(jì)需要在高集成度、高效率、低功耗和高串?dāng)_隔離度之間取得平衡，這對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。

國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，推動(dòng)射頻前段國(guó)產(chǎn)化發(fā)展

在中美貿(mào)易摩擦的背景下，半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)替代成為市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)，國(guó)內(nèi)射頻前端產(chǎn)業(yè)因此迎來(lái)了發(fā)展的絕佳契機(jī)。然而，國(guó)內(nèi)射頻前端產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展水平仍與國(guó)際先進(jìn)水平存在一定的差距。射頻前端作為集成電路產(chǎn)業(yè)中的重要組成部分，其技術(shù)門檻高、研發(fā)投入大、產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜，尤其是在技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和資金等方面的壁壘尤為明顯。因此，盡管國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求不斷增長(zhǎng)，國(guó)家也日益重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但射頻前端產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)射頻芯片企業(yè)大多采用Fabless設(shè)計(jì)模式，無(wú)法獨(dú)立支撐IDM（集成設(shè)備制造商）運(yùn)營(yíng)，因此通過設(shè)計(jì)、代工、封裝環(huán)節(jié)的協(xié)同合作，形成了所謂的“軟IDM”模式。這種模式雖然在一定程度上彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈一體化方面的不足，但在核心技術(shù)和市場(chǎng)份額上仍存在顯著差距。

在市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)方面，隨著通信、手機(jī)終端等傳統(tǒng)射頻市場(chǎng)呈現(xiàn)下滑趨勢(shì)，各大射頻芯片廠商也在積極轉(zhuǎn)型，尋求新的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。車載射頻前端市場(chǎng)的進(jìn)入門檻較高，因此目前進(jìn)入其中的國(guó)產(chǎn)射頻廠商并不多，目前只有唯捷創(chuàng)芯等少數(shù)國(guó)產(chǎn)射頻企業(yè)正在積極布局。不過，目前唯捷創(chuàng)芯已經(jīng)聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家上下游企業(yè)，發(fā)起制定了國(guó)內(nèi)首部車用射頻芯片技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《T/CACC JH0001-2024 車用芯片技術(shù) 射頻前端芯片技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》（下稱《標(biāo)準(zhǔn)》）。

《標(biāo)準(zhǔn)》組委會(huì)成員涵蓋了國(guó)內(nèi)多家知名整車廠、車載通信模塊方案商、車用射頻芯片方案商、主控芯片平臺(tái)提供商、零部件供應(yīng)商、測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商和檢測(cè)機(jī)構(gòu)等，涉及領(lǐng)域廣泛，具有廣泛的代表性。這些單位包括東風(fēng)、比亞迪、長(zhǎng)安、嵐圖、移遠(yuǎn)等企業(yè)，反映了行業(yè)對(duì)這一標(biāo)準(zhǔn)制定的高度重視。

這一標(biāo)準(zhǔn)的制定將為車用射頻前端芯片的選型和應(yīng)用提供重要的技術(shù)指導(dǎo)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)空白。這一標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，不僅是唯捷創(chuàng)芯自身發(fā)展的重要里程碑，也標(biāo)志著我國(guó)車用射頻芯片產(chǎn)業(yè)在技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化道路上邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。