目前国内常见的超高频RFID空口协议有国际标准、国家标准、行业标准、企业标准等,最为流行的标准为6C和6D标准,即ISO/IEC 18000-6C(63)、ISO/IEC18000-6D(64)。
国际标准:ISO/IEC 18000-6系列标准,含ISO/IEC 18000-6A(61)、ISO/IEC18000-6B(62)、ISO/IEC 18000-6C(63,EPC C1 GEN2)、ISO/IEC 18000-6D(64);
国家标准:中国国家标准GB/T 29768-2013 信息技术射频识别 800/900MHz空中接口协议;国家军用标准GJB 7377.1-2011 军用射频识别空中接口第1部分:800/900 MHz 参数
行业标准:中国交通行业电子汽车标识(ERI)标准等,用于车辆的高速识别。
企业标准:IPICO 的IP-X标准,爱康普科技(大连)有限公司的汉协议等。
射频工程师的要求
近日,前瞻产业研究院发布《 横跨数个百亿赛道 国产射频微波领域仪器仪表如何破局 》专题报道:
频谱分析仪、矢量网络分析仪、射频信号发生器并称为射频三大件,受益于近年来5G商用化进程、新基建工程、智能网联 汽车 的快速推进,中国射频三大件市场规模快速增长,且规模增速快于全球市场。同时,射频三大件持续发挥着“小口径、大带动”的作用,通过自身的技术进步,带动下游5G、半导体、物联网等万亿级市场的进一步发展。
同时,随着中国市场的快速发展,国产替代已经成为大势所趋,如成都玖锦等国内厂商纷纷通过突破技术壁垒、倾力品牌打造、重视市场培育与建设等手段走出一条可持续发展的国产化替代之路。
1、中国射频三大件市场发展现状
——射频三大件(频谱分析仪、矢量网络分析仪、射频信号发生器)概述
频谱分析仪
根据国家标准《GB/T 11461-2013 频谱分析仪通用规范》,频谱分析仪是能够在频域上有效地显示出构成时域信号的各个单独频谱分量(正弦波)的仪器。
频谱分析仪能够以模拟或数字方式显示信号的频域特性,实现信号失真度、调制度、稳定度等参数的测量,在射频领域有“射频万用表”的美称。传统的频谱分析仪基于“扫频式”原理,前端电路是一定带宽内可调谐的接收机,输入信号经变频器变频后由滤波器输出,滤波输出作为垂直分量,频率作为水平分量,在示波器屏幕上绘出坐标图,就是输入信号的频谱图。随着集成电路技术、快速A/D变换技术、频率合成技术、数字信号处理技术、微处理器技术的飞速发展,频谱分析仪无论从功能还是性能都得到了极大的扩展和提升。
现代的高端频谱分析仪采用了快速傅里叶变换技术,这种技术一方面将被测信号分解成分立的频率分量,达到与传统频谱分析仪同样的结果,另一方面将被测信号数字化,使得频谱分析仪具备了矢量信号分析功能和实时频谱分析功能。基于此,当今的频谱分析仪也可称为矢量信号分析仪(或实时频谱分析仪)。
在具体下游应用领域方面,矢量信号分析仪广泛应用于卫星通讯、雷达、频谱监测、半导体、新能源、人工智能、物联网、 汽车 电子、医疗电子、航空航天和国防、电子对抗、教育科研等行业。
矢量网络分析仪
根据行业标准《SJ/T 11433-2012 矢量网络分析仪通用规范》,矢量网络分析仪是一种能完成复传输和复反射S参数测量和分析的仪器,能够对单端口、两端口或多端口网络的S参数进行测量和分析,具有按某种误差模型的要求,进行测量校准、自动修正误差的能力。
矢量网络分析仪结合了频谱分析仪技术、信号发生器技术以及矢量网络分析技术等各项技术,是射频微波领域必备的测试测量仪器,并且是诸多行业专用仪器的基础形态。
矢量网络分析仪会利用自带的信号发生器向被测件发射信号,再通过对折返的信号进行分析,获取待测件的信息属性。
射频信号发生器
射频信号发生器可在各种频率上产生射频信号,具有高光谱纯度、稳定的频率和振幅,不仅可以生成任意波形信号,还可以将任意波形信号上变频成射频微波信号,是无线电设备和射频微波器件研发、制造、维修、检测的必要设备,具体功能包括生成矢量调制信号、电磁兼容、微波信号产生、时钟测试和安规认证等。广泛分布于通讯、半导体、新能源、 汽车 电子、医疗电子、消费电子、航空航天、教育科研等行业。
——射频三大件市场规模稳步增长,中国市场增速快于全球市场增速
随着航空航天、5G商用化、 汽车 智能化、物联网、半导体等行业的快速发展,全球射频三大件产品的市场需求快速增长。结合弗若斯特沙利文、Technavio等机构的统计测算数据,测算2021-2025年全球射频三大件市场规模年复合增长率在5.7%左右,到2025年全球射频三大件市场规模将达到270亿元左右。
注:市场规模口径包含频谱和网络分析仪、信号发生器市场规模数据依据2021年人民币与美元平均汇率进行换算。
在中国市场方面,受益于5G商用化进程、新基建工程、智能网联 汽车 的快速推进,中国射频三大件市场在近几年快速增长,且市场增速快于全球市场增速。结合Technavio、弗若斯特沙利文、灼识咨询等机构测算数据,测算2021-2025年中国射频三大件市场规模年复合增长率在8%左右,到2025年中国射频三大件市场规模将接近100亿元。
注:市场规模口径包含频谱和网络分析仪、信号发生器市场规模数据依据2021年人民币与美元平均汇率进行换算。
根据灼识咨询的统计测算数据,在频谱分析仪、网络分析仪和信号发生器这三大产品构成的市场中,频谱分析仪市场占比最大,达到39.7%,接近40%信号发生器和矢量网络分析仪市场占比相近,均在30%左右,具体占比分别为30.5%和29.8%。
——射频三大件带动下游万亿级市场发展
射频三大件与下游应用领域的发展是相辅相成的,射频三大件本身市场规模虽然相对较小,但射频三大件产品是下游应用领域发展所必须的基础测量设备。
下游5G通信、商业航天、物联网、半导体、毫米波雷达、卫星通信等领域产品和技术的升级与发展需要更高性能的仪器来实现相关指标的测量与测试。射频三大件产品可以对复杂的信号进行频谱测量分析、频谱监测、调制与解调、电路网络分析、电磁兼容测试等,并且能够结合相关软件为下游应用提供全面的测量测试解决方案。因此射频三大件是典型的“小口径,大带动”产品,射频三大件产品技术与性能的提升,将辐射带动下游行业的快速发展。
典型下游应用领域的市场状况方面,物联网领域,根据赛迪统计测算数据,2021年中国物联网市场规模达到2.63万亿元5G领域,根据中国信息通信研究院统计测算数据,2021年5G直接带动经济总产出1.3万亿元半导体领域,根据美国半导体行业协会(SIA)统计数据,2021年中国半导体行业销售额达到1925亿美元汽车 电子领域,根据中国 汽车 工业协会统计测算数据,2021年中国 汽车 电子市场规模达到8894亿元卫星通信领域,根据赛迪无线电管理研究所统计测算数据,测算2021年中国卫星通信产业市场规模在900亿元左右。
在应用场景方面,射频信号发生器是对无线电信号进行测量的必备工具,在高频率范围的信号中应用尤其广泛频谱和矢量网络分析仪方面,主要用于研发、生产测试、现场维护和教育教学等,高端产品主要应用在高性能射频器件开发、毫米波通信系统和前沿研究。
从具体的应用领域来看,射频三大件的下游应用行业基本相同,具体包括半导体、消费电子、移动通信、 汽车 电子、自动驾驶、车联网、物联网、国防与航空航天、科研与教育等,其中多个下游应用行业加速发展,有望催化测量仪器需求的高速增长。
2、中国射频三大件市场竞争格局
——产品技术端:国内厂商实现了高端化突破,电科思仪和成都玖锦处于第一梯队
近年来,国内厂商在产品方面实现了高端化突破。成都玖锦、电科思仪等国内高端产品厂商信号发生器、信号分析仪和矢量网络分析仪等产品均突破了50GHz,均可对标国际一线品牌同类仪器指标。
综合来看,在射频三大件方面,国内厂商与国外厂商的技术水平差距已然不大,部分国内厂商具备一定的实力与国外厂商进行横向比较。
在具体企业的产品性能方面,电科思仪在射频三大件产品中均代表了国内厂商的最高水平,其次是成都玖锦,其射频三大件产品性能紧随其后,均接近国内厂商的最高水平。
根据国内企业各产品数据手册以及企业公告等公开资料的整理和分析,对中国射频三大件市场相关企业进行了技术层面的竞争格局划分。电科思仪和成都玖锦处于产品性能的第一梯队,鼎阳 科技 、普源精电、创远仪器、优利德等企业位于产品性能的第二梯队。
——市场布局端:国内厂商紧抓窗口机遇期,基本实现了高中低端市场的全面覆盖
市场端方面,新冠疫情带来的全球产业链重构为国内厂商带来了窗口机遇期,国内厂商例如普源精电、鼎阳 科技 、优利德等,纷纷通过IPO募集资金,以期抓住机会窗口,进一步扩大在国内市场的影响力。
在原本外国厂商垄断的高端市场实现国产化突破之后,以电科思仪、成都玖锦、鼎阳 科技 、普源精电等企业为代表的国内厂商已经基本实现了国内高中低端市场的全面覆盖。
——市场竞争端:上市企业营收快速增长,国内厂商地位不断提升,高端产品市场替代空间更为广阔
此处选取了电子测量仪器行业中对射频三大件相关业务进行数据披露的企业进行汇总分析,普源精电采用其射频类仪器业务营收,鼎阳 科技 采用其波形和信号发生器、频谱和矢量网络分析仪业务营收,创远仪器采用其信号分析与频谱分析、矢量网络分析业务营收。
通过汇总发现,2018-2020年选取企业射频三大件相关业务增长势头迅猛,2019年选取企业射频三大件相关业务营收增长29.92%,2020年选取企业射频三大件相关业务营收增长24.41%与此同时,选取企业射频三大件相关业务在中国市场中的占比也逐年提升。综合以上数据,从一定程度上说明了中国市场中国内厂商的市场地位在不断提升。
注:普源精电与鼎阳 科技 尚未发布2021年整年细分产品数据,因此此处2021年数据仅包含普源精电和鼎阳 科技 相关业务的2021年上半年数据。
根据弗若斯特沙利文的统计及测算数据,在整个中国电子测量仪器市场中,是德 科技 、罗德与施瓦茨、安立、泰克、力科等国外厂商的市场份额总和在40%左右,由于高端产品市场几乎被国外厂商垄断,由此可见在高端产品市场,国外厂商的市场份额远在40%以上。
上述上市公司产品主要定位于中端,但除此之外,国内已经实现高端化突破的企业,例如电科思仪、成都玖锦等,目前并未上市,其信号发生器、信号分析仪和矢量网络分析仪等产品均突破了50GHz,均可对标国际一线品牌同类仪器指标,已经成为了国外厂商在中国高端产品市场的直接竞争对手,因此在高端射频三大件产品领域,存在着广阔的竞争与国产化替代空间。
3、中国射频三大件国产替代路径:国产替代已是大势所趋,国内厂商如何破局
——突破技术壁垒
射频信号发生器、频谱和矢量网络分析仪技术核心主要基于射频微波电路和数字信号处理等学科,产品主要的技术门槛在于射频微波电路设计以及数字信号分析算法、软件平台等,涉及到较多的微波电磁波和通信理论,应用的射频芯片技术复杂且成本较高,前期研发投入大。
与此同时,随着5G通信、雷达、物联网、 汽车 电子、卫星通信等下游应用领域的快速发展,使得频域信号测量的应用范围得到扩展,下游应用领域对于频域测量仪器的性能提出了更高的要求,因此要实现国产替代,必须需要突破中高端射频三大件产品的技术壁垒 ,例如当产品达到26.5GHz的测量频率范围后,产品的射频芯片、射频材料、射频连接、微波仿真、微组装电路工艺等相关技术的设计难度和成本也迅速提升,因此中高端的射频三大件产品具有较高的技术壁垒,需要迫切地实现中高端产品的自主可控。
突破技术壁垒就意味着需要投入大量的人力和资金,众多国内厂商纷纷加大投入,加快自主研发脚步。以成都玖锦为例,其投入大量的研发人员与研发资金,其中研发人员占比达到66%,研发费用占比达到35%,均领先行业内的其他企业。这样的做法带来的成效也是极其显著的,经过多年技术积累,成都玖锦通过自主掌握的“宽频段超带宽多通道信号生成及模拟技术”、“宽带高隔离激励源和多通道信号分离接收技术”、“宽频段大动态宽带信号接收和分析技术”、“高速数字采集与处理技术”等四大硬核技术,打破国际技术壁垒,开发了“信号分析仪”、“信号发生器”、“矢量网络分析仪”和“综合测试仪”等产品线,正在国内高端电子测试测量仪器市场迅速崛起。
——倾力品牌打造
近年来党和国家高度重视中国品牌的建设。自2017年起将每年5月10日设立为“中国品牌日”。新时代、新经济、新赛道背景下,品牌价值对于企业的重要性已毋庸置疑,从中国制造到中国创造,随着电子信息产业链的强化发展,高端科研仪器技术的国产替代,其难点不只在技术,更在于整个市场的一份“信任感”。
国产自主品牌的建设之道在于用互联网思维打造工业品牌,例如成都玖锦从诞生之日起,就定位高端技术,秉持“一群人、一件事、一颗心、一辈子”的人文主义和长期主义精神,投入到了高端电子测试测量仪器仪表的研发工作上。2022年成都玖锦也备受国家重视,入选了中国品牌日。
同时,在疫情防控常态化下,国产自主品牌紧密结合新时代传播渠道特色,创新打通线上线下进行国产品牌的传播与推广,打造自己的品牌阵地。
——重视市场培育与建设
在射频三大件所属的通用电子测试测量仪器领域,欧美有是德 科技 、泰克、力科和罗德与施瓦茨等行业优势企业,培育了更为成熟的使用者,其能够熟练理解和使用功能日趋复杂的通用电子测试测量仪器,在选择相关仪器时能够更好的鉴别产品的性能,选择一些性价比高的品牌。
由此可见,企业对于市场消费者使用习惯的培育与建设尤为重要,是打造市场和品牌护城河的一项有力手段。例如成都玖锦通过对国内客户消费/使用习惯的洞察,从市场需求和使用习惯的角度出发,使得其产品符合国内消费者的操作习惯,无需适应新的操作模式,极大地降低了产品使用的学习成本除此之外,成都玖锦产品具有出色的可扩展性和兼容性,极大地降低了用户相关产品生态的建设成本。上述两种方式均是快速实现国产替代的有效手段和途径。
再例如电科思仪最新发布的“天衡星”系列产品,除了在性能和功能方面具有优势以外,“天衡星”系列产品采用高清大屏呈现测量结果,多种参数一览无余,且支持多点触控、自定义操控界面、“一键搜索”等功能,使操作更为简洁高效。
4、总结:中国市场快速发展,国产化替代正当时
近年来中国射频三大件市场规模快速增长,并且带动下游万亿级市场进一步发展。与此同时,国内厂商无论是在市场地位方面还是产品性能方面均得到了不同程度的提升和发展,尤其是技术水平的差距进一步缩小。综合来看,万事俱备,国产化替代正当时。
在国产化替代方面,不同企业选择了不同的实施路径,部分企业着力于实现技术壁垒的突破,部分企业倾力于品牌的打造,部分企业重视市场培育与建设,部分企业则多管齐下,致力于走出一条可持续化发展的国产替代之路。
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手机射频测试国内外现状、水平和发展趋势?
射频工程师的要求
射频工程师是从事终端产品硬件射频部分设计开发,并对产品的实现过程进行跟踪确认的专业人员。
教育培训:
通信、电子、微波、计算机等相关专业本科以上学历。
工作经验:
熟悉整个射频研究的项目流程,可以独立设计调试整个射频掌握各种数字电路和模拟电路知识,熟悉移动通信的基本原理和相关知识能够熟练使用射频电路仿真工具、测试仪器等相关器件对工作耐心细致、认真负责,富有团队合作精神和创新精神。
负责射频相关设计方案的可行性分析和实施
制定和建立开发流程,完成相应产品相关文挡(如原理图、PCB板和BOM表和测试分析报告等)的拟制及评审
射频器件的新供应商、新元器件的评估
和结构生产等部门密切协作,保证整个产品的相关目标按期实现
项目量产后支持和维护生产线,解决与射频部分相关的问题
为其他部门提供所需要的`射频技术支持。
一般一个合格的射频工程师需要的成长年限是7到8年的时间。这不但需要包括基础的知识,还需要包括对分离元件、各个厂家器件的熟悉,以及各个通信标准的深刻认识。此外,射频工程师可以通过学习芯片设计的常用软件和熟悉芯片知识来进行行业转换。
RFID射频识别技术是什么?
射频器件是无线连接的核心,是实现信号发送和接收的基础零件,有着广泛的应用。随着5G的到来,射频器件的需求将大幅增加,预计到2025年射频前端市场规模有望突破258亿美元。快速增长的市场让行业看到了机会,新的射频公司在不断地涌现出来,尤其是在国内,打造自主射频供应链就成为很多厂商的追求,但纵观现状,似乎差距还是很明显。不过,若通过提升设计能力,辅助调试工作来提升射频性能,国内射频产业还有很大的成长空间。
射频器件是无线连接的核心,是实现信号发送和接收的基础零件,有着广泛的应用。射频前端芯片包括射频开关、射频低噪声放大器、射频功率放大器、双工器、射频滤波器等芯片。
5G带来量价齐升
5G的引入,使得已经很复杂的射频前端变得更加复杂,随着射频前端的价格压力增加,这种现象可能会加剧。预计5G发展到成熟阶段,全网通的手机射频前端的Filters数量会从70余个增加为100余个,Switches数量亦会由10余个增为超30个,使得最终射频模组的成本持续增加。从2G时代的约3美元,增加到3G时代的8美元、4G时代的28美元,预计在5G时代,射频模组的成本会超过40美元。
市场规模不断扩大
在LTE时代,射频前端市场的增长来自于载波聚合和MIMO技术。5G要求增加频段,实现双重连接,下行方向过渡到4 x 4 MIMO,上行方向发展到2 x 2
MIMO,这将促进射频前端市场增长。此外,伴随着5G的商业化,现在已经形成的初步共识认为,5G标准下现有的移动通信、物联网通信标准将进行统一,因为未来在统一标准下射频前端芯片产品的应用领域会被进一步放大。
根据Yole数据,2018年全球射频前端市场规模为150亿美元。5G射频前端物料成本价从4G的28美元提升至40美元,以假设2020年5G手机出货量占比为13%来测算,2020年射频前端市场规模预计达到160亿美元到2025年预计达到258亿美元,2018-2025年的复合年增长率为8%。
市场被四大厂商垄断
美日欧厂商长期垄断射频市场。射频前端领域设计及制造工艺复杂、门槛极高,现阶段射频前端市场主要集中在Skyworks、Broadcom、Murata、Qorvo四大IDM厂商,占据了超过九成的市场份额。此外,高通在LNA领域已经足够强大,通过整合TDK
EPCOS的滤波器业务,大有赶超Qorvo之势。
滤波器和PA是重头戏
射频器件包括射频开关和LNA,射频PA,滤波器,天线Tuner和毫米波FEM等。射频前端中价值量占比最高的是滤波器,其次是功率放大器,占比分别约为53%和33%,其余期间包括开关、谐波器、低噪声放大器等,合计占比约为14%。
数据表明,滤波器和PA是射频器件的重头戏,其中PA负责发射通道的信号放大,滤波器负责发射机接收信号的滤波。对于通信设备而言,没有PA,信号覆盖就会成为很大的问题没有滤波器的设备更是相当于一块砖头,通信设备上通常安装30-40个滤波器就是为了避免干扰,让设备实现正常通信。
滤波器——国产突破尚待时日
目前,滤波器市场也被国外厂商所瓜分。传统SAW滤波器市场的主要供应商为Murata、TDK、太阳诱电等几家日本厂商,总计占据了全球市场份额的80%以上。BAW滤波器市场被博通(Broadcom)和Qorvo垄断。安华高和博通并购重组后,博通拥有了最具竞争力的产品组合,其推出的BAW滤波器目前在高端智能手机应用市场中占据统治地位。
PA——国产化有望突破
手机频段持续增加,PA的数量也随之增加。4G多模多频手机所需PA芯片5-7颗,预计5G时代手机内的PA或多达16颗。4G时代,功率放大器材料主要以GaAs为主,而未来更高频段的功率放大器将以GaN材料为主。当前PA市场主要被IDM巨头垄断,前三大厂商Skyworks、Qorvo、Broadcom合计占有超90%的市场份额。
目前国产PA厂商也在积极地介入这一市场,国内厂商大多采用“Fabless+Foundary”的产业模式,主攻芯片设计,且产品主要集中在中低端市场,同质化现象比较严重。出于供应链安全角度的考虑,华为海思的射频前端团队于2018年成立,目前研发进展顺利,首款PA模组Hi6D03已在Mate
20X上出现,预计海思将成为未来PA市场的重要力量。
产业链完整 国内厂商奋起直追
4G到5G的演进过程中,射频器件的复杂度逐渐提升,产品在设计、工艺和材料等方面都将发生递进式的变化。国产射频器件替代空间大,但困难也大。目前国内射频芯片产业链已经基本成熟,从设计到晶圆代工,再到封测,已经形成完整的产业链。从国际竞争力来讲,国内的射频设计水平还处在中低端。
PA和开关厂商,射频芯片产品销售额加起来大约5亿美金,大陆射频芯片厂商销售额大约3亿美金。全球PA和开关射频产品需求金额大约60亿美金。可见,国内厂商依然在起步阶段,市场话语权有限滤波器方面,国内厂商销售总额不到1亿美金,全球市场需求在90亿美金。即以后通过提升设计能力,辅助调试工作来提升射频性能,国内射频产业还有很大的成长空间。
以上数据来源于前瞻产业研究院《中国射频器件行业战略规划和企业战略咨询报告》。
射频识别,RFID技术,又称无线射频识别,是一种通信技术,俗称电子标签。可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。射频的话,一般是微波,1-100GHz,适用于短距离识别通信。RFID读写器也分移动式的和固定式的,目前RFID技术应用很广,如:图书馆,门禁系统,食品安全溯源等。射频识别(RFID)是一种无线通信技术,可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场,把数据从附着在物品上的标签上传送出去,以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量,并不需要电池也有标签本身拥有电源,并可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)。标签包含了电子存储的信息,数米之内都可以识别。与条形码不同的是,射频标签不需要处在识别器视线之内,也可以嵌入被追踪物体之内。
许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车,厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上,方便对牲畜与宠物的积极识别(积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份)。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分,汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。某些射频标签附在衣物、个人财物上,甚至于植入人体之内。由于这项技术可能会在未经本人许可的情况下读取个人信息,这项技术也会有侵犯个人隐私忧患。
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