射频芯片很难研发吗?_射频芯片原材料

由网友 大漠过千里 提供的答案：

射频芯片虽然存在一定的技术成本,但并不是无法突破的。国内最早开始搞射频芯片的技术人员,基本都是从美国学习工作过之后,才选择回国发展技术,并且受到了美国的百般阻挠,跟当年的钱老一样。

这里不得不提到一个名叫张浩的技术人员,他在美国攻读博士,后来留在了美国的思佳讯通信技术公司任职。2009年的时候,张浩选择回国发展,他进入了天津大学,担任学术教授。并且他还跟天津大学合资了一个企业,专门研究薄膜体声波谐振器(FBAR)技术,也就是俗称的射频滤波器。

刚开始的几年风平浪静,张浩的公司在射频技术上面取得了一些技术成果,并且申请了专利。但是在2015年发生了重大变故,张浩受邀去美国参加学术研讨会,飞机刚到美国飞机场,张浩走出来之后,立刻被联邦调查局以技术间谍的罪名强行扣下了。

张浩随即就被关押在圣何塞监狱,面临着经济间谍等数十项罪名的指控。

美方政府认为,张浩曾经在美国的通讯企业工作过,他所掌握的技术手段就是美国的技术,现在用美国的技术来帮助中国进行技术发展,这已经触犯了美国的专利法律,属于是双方知识产权的竞争。

按照规定,张浩必须要找到美国相应的律师团队来为他辩护,才有可能脱身。但是美国本土数十万的律师费,张浩一个人根本拿不出来。

天津大学知晓此事,立刻发布声明,号召全校师生以及社会群体一起募捐,维护张浩的正当个人权益。

在获得了经济支援之后,张浩获得了取保候审的机会。

经过双方的不断交涉,美国法官允许张浩戴上电子脚铐,在固定的时间内去往其他区域处理事情。

就这样过了几年,中美两国不断就张浩事件进行商谈。在商谈期间,张浩的公司不断推出新技术,并且成功打入消费市场。经过各方面的研究,确认张浩公司的产品技术跟美国的思佳讯并没有专利侵权上面的问题。

最终,美国法院强行判决张浩罪名成立,处罚金47.7万美金,有期徒刑18个月。

如今张浩早就已经在美国刑满回国了,但是他回国之后,就没有任何消息了。

由网友 每日精彩科技 提供的答案：

很高兴能够看到和回答这个问题！

说实话,射频芯片还是蛮难研发的！

射频芯片包括发射装置和接收装置。发射装置的研究和开发比主芯片复杂。设计时必须保证射频信号在接收和转换电路中不失真。

设计射频芯片,科研人员必须明确需求,确定射频芯片的 "标准",确定指令集、功能、输入输出引脚、性能、能耗等关键信息,将电路划分为多个模块,并明确描述每个模块的需求。然后,"前端 "设计人员根据各模块的功能设计出 "电路",用计算机语言建立模型,并验证模型的准确性。后面的设计人员根据电路设计排布出数以亿计的电路,并根据它们之间的关系,定期在硅片上重新打印出来。在此之前,已经完成了射频芯片的开发。这种复杂的设计不能有任何缺陷,否则无法修复,必须先开始。如果进行后处理,通常至少需要一年时间,投资数百万到数百万。

作为手机,PCB面板功能多、位置有限、元件多、元器件多,对线材设计要求非常高。这一点说明射频芯片很难研发！

一些4-6层的设计,每一层都能发挥很大的作用。射频芯片在发射信号时,是用来将二进制信号转换成高频电磁波。相反,在接收信号时,不管是使用13.56MHz的信号载波还是900/1800MHz的信号,都是用来与射频模块建立连接 无线连接。

为了防止线性体之间的干扰,必须尽量减少线性体中产生的噪声,最好是放宽导线和铜材料。由于高频数字电路非常敏感,对模拟电路的细节要求很高,所以必须解决好电路与芯片中模拟电路的兼容问题。在晶振的内部结构中,晶格很窄,信号数据太大,需要大量的存储空间进行处理。

射频芯片开发的技术有很多。在传输线的匝数上,可以采用45度角来降低负线损耗,用数字隔离板来控制每一层,避免与相邻导线产生磁效应。

采用高精度的酸洗规格来设计PCB,切割和线盖,进行整体控制,解决微波频率的问题。电磁兼容设计应能在各种条件下正常工作,不受其他设备的干扰。

射频仪器的另一个关键要素是滤波器,国内与国外的差距更大。手机使用的高速滤波器,上千亿的市场,完全为国外射频仪器巨头所拥有,如 "沃尔沃"。高效率射频器件中新材料的使用,也要求设计人员熟悉相关的特殊技术和印刷。如果没有创新技术,即使使用了新材料,产品质量也会大打折扣。半导体材料实验持续的时间很长,不是一年到两年。"在这个领域,我们国家很多学校研究得很好,但有些材料无法量化。这一点说明射频芯片很难研发！

滤波器可以去除目标频率范围外的信号。它们是电路的基本元件。4G手机适合使用更精确、更昂贵的滤波器,而移动电话适合使用10。这种基于压电效应的高灵敏度滤波器通过输入声波来工作；它的基础和涂层使用新材料（一些在最好的军用雷达中使用）,加工精度应该非常高,包括薄膜沉积和微机械技术。

射频芯片的内部结构并不复杂,这样最重要的是完成发射和接收。无线号码通过电子谐振器转换成预定的波形,再经过滤波频率放大,进一步解调。中间形成信息,所以设计难度很大。

在半导体基础材料研究方面,我国与西方还存在较大差距！

射频电路需要高电子迁移率,砷化镓、锗硅等化合物的半导体表现出比硅高得多的性能。我国虽然在60年代就开始研制以半导体化合物为基础的基础材料,但材料的商业兼容性和电性能的统一性并不理想。这方面有很多基础知识需要我们去体会,也有我们的不足之处。

贡献大,研发周期长。一颗复杂的芯片,从研发到量产,至少需要3-5年甚至更长的时间,需要大量的人力、物力、财力。微处理器也需要复杂的软件系统,需要大量的人力、物力去研发。每年的成本是1000元,工程师有5万多人。

综上所述,我们可以看出,射频芯片设计方方面面,开发射频芯片是一个系统工程,需要投入巨大的人力物力,需要长久地投入资金,需要协调好上下游供应商,保证各方面材料的供应。这些都导致了射频芯片开发不是一件易事,因为只要其中有一个环节有问题,就会深刻地影响整个芯片研发工作,前路仍需双脚走,我相信在国家的大力支持下,中国一定能够攻坚克难,牢牢把握射频芯片话语权！

以上便是我的一些见解和回答,可能不能如您所愿,但我真心希望能够对您有所帮助！不清楚的地方您还可以关注我的Html369号"每日精彩科技"我将竭尽所知帮助您！

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由网友 魔铁的世界 提供的答案：

射频芯片属于模拟芯片的一种（CPU、GPU等属于数字芯片）,被誉为模拟芯片皇冠上的明珠,可见研发确实有难度的,但难度没有CPU、GPU大,后两者超过射频芯片好几个数量级。这方面,华为给出了很好的答案,后面我会做详细分析。

在2017年,国产射频芯片市场占有率仅有2%。如此低的占有率,主要是因为中国进入射频芯片时间较晚,经验较少,芯片产品规划和市场推广都存在短板,而射频芯片又由于依赖研发人员的经验较多,使得其成为国内企业的弱项。

美国Skyworks公司曾是华为主要的射频芯片供应商。

但弱项不等于一片空白。没有经验,研发的人多了,时间积累到位,落下的课也就补上了。

说到底,射频芯片没有专利墙和生态圈构筑竞争壁垒,集中研发攻关是可以突破的。

早在2019年6月,华为被列入实体清单前,华为海思就开始自行设计射频组件,以弥补供应链短板。实体清单出炉后,华为内部人士透露,华为手机业务的自给率差距主要体现在射频芯片领域,这一块对美系厂商依赖严重,主要采购Skyworks、Qorvo、博通三家美国公司。

然而,不到一年过去,华为迅速补上供应链自给短板。

最新发布的旗舰手机P40拆机表明,在射频零配件上,从收发天线、开关芯片、PA（功率放大器）到滤波器,已经全面替代Skyworks、Qorvo、博通三家美国公司,"去美化"非常成功。

从上图可以看出,在关键的射频芯片上,包括LNA、RF开关芯片、PA、双工器、射频开关、RF收发芯片,华为实现了自研,其它非关键零配件,有国产供应商支撑。

上图中的外资供应商,包括NXP（恩智浦）、ST（意法半导体）、村田等,都是欧洲和日本供应商,和美国没有直接关系,而且它们是作为第二供货商的形式出现在供应商名单里,和过去外资供应商独当一面完全不同。

这说明,射频芯片研发没有想象中难,和CPU、GPU等复杂的数字电路比起来,完全不在一个量级。

由网友 汇聚魔杖 提供的答案：

绝大多数人关注手机,只会关注它芯片是哪个品牌的什么型号的,运行内存是多少,还有存储容量是多少,屏幕又是什么样的屏幕。但其实射频和基带才算是手机中最为核心的两个部分,并且我们的自给率非常低,不足5%。

虽然华为海思麒麟芯片已经有和高通一战之力,但世界上仍然有一半以上的手机用的是高通的芯片。在基带芯片领域上,高通的地位也是很难撼动的,其次还有华为、三星、MTK等的基带芯片。华为的基带虽然大有和高通一争高下之意,不过仅供给自家终端,其他手机厂商用高通的基带较多。

在射频芯片领域的核心技术仍然掌握在美国的Avago、Skyworks、Qorvo三大巨头手中,并且这也是经过了很长一段时间的洗牌、整合之后形成的格局,在这样的情况下想要再入行变得尤为困难。

他们起步早,大部分都是IDM模式,自己能够设计、制造、封装射频芯片,所以在工艺、技术、专利等各个方面都领先。华为在断供之前射频芯片的供应商主要是Murata、Qorvo、Skyworks、Epcos等,断供之后射频芯片主要来源于Murata、海思、卓胜微。

射频芯片到底是什么？

射频芯片对于手机来说是不可或缺的存在,它能将无线通信基带信号转化成一定波形的无线电射频信号,并通过天线的谐振发射出去,也能将接收到的无线电射频信号转化成基带能够处理的数字信号。总结一下就是射频芯片负责射频收发、功率放大、以及频率的合成,而基带芯片则负责信号的处理、协议的处理。

天线接收到通信基站发送过来的电磁波后,将其转化为微弱的交流电信号,再经过无线开关接收通路将信号送到高频滤波器中滤除无用的杂波,在经过LNA低噪声放大器放大后得到后级电路对信号幅度的需求,送入RF（RX）中产生符合手机工作信道的基带信息。

在发射时,语音输入的模拟信号首先会通过RF（TX）转化为数字信号,再通过PA放大,滤波器过滤,并且根据频段进行开关处理,再由天线模组发射出去。

视频芯片为什么很难研发？

大家似乎很难想象到将声音和信息编码成一秒钟会有几十亿波峰的正弦电波,再通过通过基站的中转输送给潜力之外的人的手机中,再将其还原为声音和信息,并且要做到低延时、丝毫不乱,想要实现起来是相当难的。

这并不是说你会设计一款芯片就可以的,它就像调教一块机械手表一样需要长时间积累下来的经验,才能校准。就如上面所说的那样,能做射频芯片的公司都是起步早、底蕴深厚的公司,这样才能长期地保持研发的实力。

射频芯片它也是芯片的一种,一提到芯片小伙伴都知道,芯片是很难攻克的技术。可以说芯片的光刻制造工艺是集目前人类智慧大成的产物,即使你拥有很多钱砸下去,也很难买到入场券。但可喜的是,即使射频芯片很难,我国也实现了从无到有的突破,打破了海外寡头在视频芯片上的垄断局势,未来是可期的。

以上个人浅见,欢迎批评指正。

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由网友 登高远望74184549 提供的答案：

射频芯片研发不算很难,难度在参数指标上,就是你可以做出来,但做得不一定好,要做得好,就要靠长时间的积累改进。比如电路板设计,每个设计师设计的都可能不同,即使都能用,但好坏还是有区别的,好的设计布局合理,元件不容易损坏,用料少,成本低,干扰少,接线方便。所以做得好才是关键。

由网友 乌龙街知事 提供的答案：

射频芯片包括几个部分：功放,滤波器,开关,分频器等。其实国内基本上都有,只是性能稳定性与国外有差距。功放美国做的最好,滤波器基本都是日本的,许多东西就像日本的不松动螺丝一样,别人的参数不断优化了几十年了才有现在的性能,我们从头做,一个是性能没法一下子做这么好,一个是成本没有那么快降下来

由网友 老乔通信工控BD6KF 提供的答案：

什么是射频芯片,频率高到一定程度的,发射用芯片,频率高功率大,制做这样的芯片,要求材料和工艺非常高,尤其是大功率芯片,目前在国内,买到的小功率器件,到几百兆,大功率芯片50兆以上就得买进口的,现实就这样,频率要求高,就要求,pn节的电子流动速度快,pn节博了之后,又会带来耐压低,节电容大,节电容大又会造成高频短路,总之,制造过程制约条件非常多。

由网友 浅谈机械 提供的答案：

射频芯片包括了发射装置和接收装置,研发比主要的芯片难度要小,在设计时要保证射频信号不失真传输到接收变频电路中。

像手机有很多的功能,PCB板位置又有限,元器件又很多,设计布线的要求就很高,有的会4~6层的设计,每一层可以工作发挥最大的作用。射频芯片在发射信号时要将二进制信号转换成高频的电磁波信号,在接收时就恰恰相反,不管是使用13.56MHZ的信号载体或是900/1800MHZ的信号载体,都需要配射频模块形成无线连接。

为了防止线体之间产生干扰,要将线体产生的噪音降到最低,最好是选择加宽的线体和铜体材料。由于高频的数字电路敏感,就要远离模拟电路的器件,所以要在芯片内部解决好数、模两种电路的兼容问题。在芯片内部结构中,网格狭小,信号数据又过于庞大,必须要有很大的存储空间来梳理这些数据。

射频芯片的研发有很多技巧,在传输线的拐弯处可以用45度的圆角,以减少线路回损的不良,绝缘电路板用数值进行每一层管控,可以避免与相邻线体产生磁场效应。使用高精度的蚀刻规范对PCB设计,布线的切断面和涂层进行总体管理,以解决微波频率相关的问题。电磁要兼容性设计,在不同的环境能够正常工作,不受其它设备的干扰。

射频芯片的内部结构没有那么复杂,最主要的就是完成发射和接收,通过电子谐振器将无线号转换成指定的波形,用滤波器高频放大进一步解调,形成基带信息,所以在设计上的难度不大。