在對性能不十分苛求的市場領域，CMOS PA正成為GaAs PA的替代產品

近年來，在終端設備設計持續小型化的趨勢下，射頻前端模組化的趨勢日益明顯。與此同時，隨著通信技術的不斷發展，在無線通信、雷達、導航、衛星通信、電子對抗設備等系統中具備無線通信功能的終端設備種類愈加豐富，這帶動了射頻PA市場的高速發展。

根據Yole的數據，2019年射頻功率放大器模組的市場規模為53.76 億美元，為射頻前端市場規模最大的細分領域。據其預測，未來6年PA市場將保持11%的增長率，到2025年市場規模有望達到89.31 億美元。

資料來源：Yole

作為最重要的射頻前端芯片，PA與射頻前端行業的整體市場格局相似。根據Yole 的數據，思佳訊、科沃、博通三家廠商占據全球80%以上的PA市場份額。國內市場方面，以唯捷創芯、慧智微、昂瑞微為代表PA企業已具備成熟的射頻功率放大器模組產品，其中唯捷創芯4G PA模組累計出貨超12億顆，實現了對小米、OPPO、vivo 等終端品牌廠商的大批量供應。

地芯科技副總裁張頂平表示：射頻前端雖然整體市場不大，但競爭也非常激烈，目前大概擠入了二十多家公司。這些公司不僅擁有相同的晶圓、架構設計和客戶，而且產品還PIN TO PIN 兼容。因此在這種背景下，如果想要脫穎而出，就要做出差異化創新的產品及服務，并且還要有一個比較大的應用場景去供公司成長，這樣才有可能在同質化的競爭中走出來。

業內周知，數字芯片主要依靠不斷縮小線寬的制程實現技術升級，而射頻前端芯片與數字芯片不同，它的技術升級主要依靠新工藝和新材料的結合。

發展至今，射頻領域已經經歷了多代材料及工藝的迭代。

具體來看，第一代射頻材料以硅（Si）為主要原料，工藝以RF CMOS為代表，包括Bulk-Si和SOI工藝，主要滿足智能手機、物聯網等中低頻段射頻前端芯片的性能要求；第二代射頻材料以砷化鎵（GaAs）為代表，在高頻領域有著較好的性能，是目前智能手機、路由器等射頻芯片主流應用材料；第三代射頻材料工藝以氮化鎵（GaN）為代表，其禁帶寬度更寬、擊穿電壓更高、飽和電子速率更快，能承受更高的工作溫度（熱導率高），主要應用在5G 基站及小基站領域。

資料來源：芯八哥整理

因為符合摩爾定律，并且具有低成本、低功耗和高集成度等優勢，CMOS工藝是集成電路中最為廣泛使用的工藝技術，在過去的數十年飛速發展。尤其在對性能不十分苛求的市場領域，CMOS PA的低成本優勢讓其在各大應用上極具競爭力，正成為 GaAs PA的替代產品。

從國外來看，思佳訊、科沃、博通、高通、村田等射頻前端大廠針對手機、基站、物聯網等場景此前都發布了一系列基于CMOS工藝的PA產品；國內市場方面，漢天下（現更名昂瑞微）、飛驤科技、紫光展銳（銳迪科）緊隨其后，也陸續研發出一系列CMOS PA產品，并順利推向市場。

值得強調的是，按照架構的不同，CMOS PA可分為飽和和線性兩大類別。其中在2G GSM、BLE、Zigbee等通信制式的恒包絡信號飽和CMOS PA領域，CMOS工藝已經成為主流；而在CDMA、3G WCDMA、4G LTE、5G、WiFi4/5/6等為幅度調制的寬帶信號線性PA領域，CMOS工藝鮮有建樹，各類公司目前都無法取得突破與成功，技術依然停留在飽和PA的水平。

資料來源：地芯科技

張頂平指出：CMOS PA相較于GaAs PA，具有高集成度、低成本、漏電流低和導熱性好、設計靈活性高等優勢，但由于材料特性限制，CMOS PA的電流密度低、Vknee電壓高和效率低、擊穿電壓低和線性度差等劣勢也比較明顯。針對擊穿電壓低、線性度差兩大主要問題，我們做了大量的技術創新和突破，用架構的創新去彌補器件本身的一些弱點，然后應用在一些低功率的場景，這是我們看到的一個巨大的機會。

地芯科技成立于2018年，是一家新興的5G無線通信、物聯網以及工業電子的高端模擬射頻芯片供應商。在射頻前端芯片方面，地芯科技基于低功耗硅基CMOS技術，研發了多款低功耗、高性能的產品，并且在成本上和友商相比有明顯的競爭優勢，很快在射頻前端領域站穩了腳跟。

站穩腳跟后，地芯科技在過往的經驗基礎上開拓創新，發明了一系列線性CMOS PA技術，使得CMOS 工藝的PA進入主流射頻前端市場成為可能。

張頂平表示：通過對擊穿電壓和線性度的綜合考量，地芯科技以創新的設計架構，攻克了CMOS PA可靠性和線性度的主要矛盾，成功解決了世界級難題。以最新推出的GC0643 CMOS PA產品為例，在3.4V的電源電壓CMOS工藝難以企及的2.5G高頻段，該CMOS PA可輸出32dBm的飽和功率，效率接近50%；在LTE10M 12RB的調制方式下，-38dBc UTRA ACLR的線性功率可達27.5dBbm（MPR0），FOM值接近70，比肩GaAs工藝的線性PA；在4.5V的電源電壓下，Psat更是逼近34dBm，并在Psat下通過了VSWR 1:10的SOA可靠性測試。

地芯科技全新CMOS PA技術平臺-地芯云騰

資料來源：地芯科技

除了架構創新之外，GC0643 CMOS PA還有具有差異的線性化電路設計，擁有低功耗、低成本、高集成度的特點，支持FDD LTE Bands 1,3/4,5,8、TDD LTE Bands 34,39,40,41、WCDMA Bands 1,2,3/4,5,8等多頻段多制式，可廣泛應用3G/4G手機、低功耗廣域物聯網（LP-WAN）設備、以及無線IoT模塊等領域。

目前，在國內射頻前端市場，唯捷創芯、惠智微、飛驤科技等已經擁有先發優勢，如何找到自己的生存空間并快速發展壯大成為了地芯科技自成立以來一直就在思考的問題。而物聯網的蓬勃發展，為作為初創公司的地芯科技實現銷售額的快速增長打開了突破口。

物聯網是互聯網技術進一步的拓展應用和網絡延伸，目前已在智能家居、智能儀表、 遠程控制、智能音箱等領域已獲得較快的發展，深刻影響著家居、辦公、工業、 醫療、交通等眾多領域及行業。根據IDC的數據，2021年全球物聯網（企業級）支出規模達6,902.6億美元，未來5年將保持10.7%的符合增長率到2026年支出規模將達到1.1萬億美元。中國方面，2022年中國物聯網連接規模達56億個，市場規模在全球占比約為25.7%。據其預測未來5年CAGR為13.2%，將在2026年達到2,940億美元，繼續保持全球最大物聯網市場體量。

張頂平說道，隨著物聯網時代的到來，CMOS PA的曙光再現，利用其低成本的CMOS工藝，在低功耗、低速率的物聯網場景中有非常明顯的競爭優勢，去年我們在物聯網射頻前端年出貨量已達千萬片量級，未來這塊仍然將是地芯科技主要的營收來源。

除了剛發布的GC0643 CMOS PA新品外，地芯科技在射頻前端已經擁有GC0672、GC0609、GC0669、GC0631、GC1101、GC1103等飽和系列和GC0658、GCO60X等線性系列兩大完善的產品線，覆蓋藍牙、Zigbee、WiFi、NB-IOT、WiSUN、LoRa、Cat.1等各類應用，并且已經落地綠米、中國電信、紫光物聯等數家行業知名客戶，在2022年銷售額已達數千萬元。

地芯科技主要客戶

資料來源：地芯科技