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現(xiàn)代汽車已不再是簡單的交通工具，而是集成了復(fù)雜電子系統(tǒng)的平臺，具備自動駕駛、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，尤其是在我國智能網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用試點工作的持續(xù)推進，射頻前端芯片的應(yīng)用領(lǐng)域正從傳統(tǒng)的手機、AIoT等領(lǐng)域加速向汽車市場延伸，并且市場需求日益增強。這一趨勢不僅推動了汽車電子技術(shù)的發(fā)展，也為射頻前端芯片在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇。
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（車對萬物通信）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，分別負責(zé)發(fā)射通道的射頻信號放大、接收通道中的小信號放大、發(fā)射及接收信號的濾波，以及收發(fā)信號通道之間的切換。
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。
車載射頻前端市場分析
射頻前端產(chǎn)品占2022年全球市場比例，資料來源：與非研究院制表
車載射頻前端市場目前正處于快速增長的階段。根據(jù) Strategy Analytics 的預(yù)測，隨著汽車處理和線性高級駕駛員輔助系統(tǒng)射頻前端技術(shù)的進步，以及電動汽車的普及，相關(guān)市場規(guī)模將大幅擴張。預(yù)計到 2027 年，全球汽車半導(dǎo)體市場總額將接近 1,000 億美元，年均復(fù)合增長率保持在 30%以上。
其中，車載射頻前端市場在 2023 年的規(guī)模預(yù)計達到 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，全球智能網(wǎng)聯(lián)汽車的出貨量將在 2023 年增至 7630 萬臺，假設(shè)射頻前端芯片單車成本為 50 美元，這一市場的規(guī)模將在 2023 年達到 38.15 億美元。
預(yù)計 2027 全球汽車半導(dǎo)體射頻前端市場規(guī)模達 19 億美元，來源：Yole
根據(jù) Yole 的預(yù)測，全球車用射頻芯片市場規(guī)模有望從 2021 年的 9 億美元增長至 2027 年的 19 億美元，年復(fù)合增長率為 11.6%。此外，射頻前端市場在智能座艙市場的快速增長下，也迎來了新的增量市場。Yole 數(shù)據(jù)顯示，2022 年全球射頻前端市場規(guī)模約為 192 億美元，預(yù)計到 2028 年提升至 269 億美元。
車載射頻前端玩家盤點
全球射頻前端市場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%的市場份額。隨著無線通訊射頻前端模塊需求增長，預(yù)計2023年市場規(guī)模將達到313.10億美元。主要廠商分布在中國、東南亞、歐洲、北美、日本和韓國，前五大廠商占有約66%的市場份額，在技術(shù)和市場份額上均具有顯著優(yōu)勢。
2018-2019 年全球射頻前端競爭格局，來源：Yole
目前，國內(nèi)射頻前端企業(yè)在全球市場份額占比較小，但隨著中國電動化、智能化市場的引領(lǐng)，本土企業(yè)如唯捷創(chuàng)芯等正逐步進入汽車賽道，并預(yù)計將在今年實現(xiàn)規(guī)模出貨。
車載射頻前端企業(yè)部分玩家，來源：與非研究院整理
近年來，射頻前端技術(shù)正逐漸成為推動通信和汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵動力。各大企業(yè)都在通過技術(shù)創(chuàng)新、市場拓展和戰(zhàn)略合作等方式鞏固自身地位。在5G、物聯(lián)網(wǎng)和汽車電子市場的推動下，射頻前端技術(shù)將繼續(xù)迎來新的增長機遇。
唯捷創(chuàng)芯作為國內(nèi)領(lǐng)先的射頻IC設(shè)計公司，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通信的合作，正式切入車載射頻前端芯片市場。該公司基于已成熟驗證的Phase 5N架構(gòu)，開發(fā)了全新的5G車規(guī)級產(chǎn)品，致力于為中高端車型提供低時延和高帶寬的通信解決方案。這一市場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)芯成為國內(nèi)首家推出全套5G車規(guī)級射頻前端解決方案的本土企業(yè)，進一步加強了其在汽車射頻市場中的領(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和移動智能終端，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平臺上表示，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Silicon Labs基礎(chǔ)設(shè)施和汽車業(yè)務(wù)的收購，這一舉措標(biāo)志著其從移動設(shè)備市場向汽車和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的拓展。Skyworks通過這一收購，不僅豐富了產(chǎn)品組合，還加強了在電動和混合動力汽車、5G無線基礎(chǔ)設(shè)施等關(guān)鍵行業(yè)領(lǐng)域的市場份額。然而，盡管Skyworks通過擴大目標(biāo)市場實現(xiàn)了業(yè)務(wù)的多元化，其第三季度的營收卻因汽車行業(yè)芯片需求疲軟而出現(xiàn)下滑。這顯示出，盡管市場布局廣泛，仍需面對不確定的市場挑戰(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，Qorvo不斷擴展其在UWB（超寬帶）、SiC（碳化硅）器件等方面的技術(shù)實力，并推出了針對汽車市場的多種解決方案。這些收購不僅增強了Qorvo在物聯(lián)網(wǎng)、汽車和工業(yè)市場的競爭力，還使其能夠為客戶提供更為完整的射頻前端解決方案。特別是在汽車智能化的背景下，Qorvo憑借其UWB技術(shù)，進一步強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，近年來也加快了在5G和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的布局。通過收購意大利的無線射頻技術(shù)新創(chuàng)企業(yè)ID-Solutions，Murata進一步擴大了其物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)版圖，并持續(xù)在高頻信號濾波器領(lǐng)域保持領(lǐng)先。隨著5G時代的到來，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繼續(xù)推動其市場份額的增長。
從消費到車規(guī)，射頻前端面臨的挑戰(zhàn)？
車載射頻前端的設(shè)計和應(yīng)用面臨著顯著的挑戰(zhàn)，主要源于汽車電子系統(tǒng)對穩(wěn)定性和可靠性的高要求，與消費電子相比有顯著不同。
- 可靠性和穩(wěn)定性要求：
車載設(shè)備在使用過程中需應(yīng)對極端的環(huán)境條件，如廣泛的溫度范圍、強烈的振動和沖擊。這些因素要求射頻前端組件具有高可靠性和穩(wěn)定性，以確保長期穩(wěn)定運行。例如，車規(guī)射頻前端器件必須通過AEC-Q100認(rèn)證，其溫度等級通常為Grade2 (-40℃+105℃)或Grade3 (-40℃+85℃)，遠高于消費電子產(chǎn)品的要求。消費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。
- 設(shè)計復(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)制信號的敏感性。如果不能有效控制這些因素，可能會影響汽車連接的可靠性。這要求設(shè)計人員在設(shè)計早期階段就考慮預(yù)測性連接管理，確保在復(fù)雜環(huán)境下射頻前端的性能。
- 溫度變化的影響：
溫度對射頻前端性能的影響不容忽視。不同于智能手機較為穩(wěn)定的工作溫度（通常低于85℃），汽車運行中的溫度變化更加劇烈。如果溫度控制不當(dāng)，會導(dǎo)致射頻前端性能下降，進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。
- 供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)：
車規(guī)射頻前端芯片的供應(yīng)鏈需要長時間的保障，以適應(yīng)汽車產(chǎn)品的長供貨周期（通常為5-7年，甚至10年以上）和長使用壽命（約15年）。但全球供應(yīng)商為滿足不同市場需求，常常提供高集成度的“大而全”方案，導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)在選型時受到限制。同時，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)，這使得國內(nèi)企業(yè)在選型時面臨困難。
- 射頻前端的特殊設(shè)計要求：
為了滿足車規(guī)級別的高可靠性要求，射頻前端芯片設(shè)計必須要在性能和可靠性之間找到平衡。高階調(diào)制信號（如5G）對噪聲非常敏感，降低干擾通常需要增加芯片面積，這又會影響功效。復(fù)雜的毫米波射頻前端設(shè)計需要在高集成度、高效率、低功耗和高串?dāng)_隔離度之間取得平衡，這對于設(shè)計人員來說是一個極大的挑戰(zhàn)。
國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)出臺，推動射頻前段國產(chǎn)化發(fā)展
在中美貿(mào)易摩擦的背景下，半導(dǎo)體國產(chǎn)替代成為市場關(guān)注的焦點，國內(nèi)射頻前端產(chǎn)業(yè)因此迎來了發(fā)展的絕佳契機。然而，國內(nèi)射頻前端產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展水平仍與國際先進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)驗和資金等方面的壁壘尤為明顯。因此，盡管國內(nèi)市場需求不斷增長，國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，目前國內(nèi)射頻芯片企業(yè)大多采用Fabless設(shè)計模式，無法獨立支撐IDM（集成設(shè)備制造商）運營，因此通過設(shè)計、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了國內(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)和市場份額上仍存在顯著差距。
在市場經(jīng)營方面，隨著通信、手機終端等傳統(tǒng)射頻市場呈現(xiàn)下滑趨勢，各大射頻芯片廠商也在積極轉(zhuǎn)型，尋求新的增長機會。車載射頻前端市場的進入門檻較高，因此目前進入其中的國產(chǎn)射頻廠商并不多，目前只有唯捷創(chuàng)芯等少數(shù)國產(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)合國內(nèi)多家上下游企業(yè)，發(fā)起制定了國內(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)要求及試驗方法》（下稱《標(biāo)準(zhǔn)》）。
《標(biāo)準(zhǔn)》組委會成員涵蓋了國內(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、主控芯片平臺提供商、零部件供應(yīng)商、測試設(shè)備供應(yīng)商和檢測機構(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、長安、嵐圖、移遠等企業(yè)，反映了行業(yè)對這一標(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)，填補國內(nèi)在這一領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)空白。這一標(biāo)準(zhǔn)的出臺，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)化道路上邁出了堅實的一步。
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