2017年中興事件突發、中美貿易戰常態化，很多現實赤裸裸撲面而來，或激憤或無奈，唯有放眼全球兼反觀自身。“缺芯”讓人心痛，人們對集成電路半導體賦予了更多緊迫的期待。不管局外人關注與否，在這個領域裡一直有許多人在默默努力，有許多故事在不斷髮生。比如曹然先生創立的北京中電宏業科技有限公司，專注於以砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）材料為主的射頻集成電路研發與銷售。2018年末，寒冷襲捲北京，我們聽他分享企業的成長，認識他。曹然是一個海歸創業者，舉止間有蘇杭的文雅，眼中含著寧靜的專注，言語裡都是真誠的樸實。四十不惑歸國創業，立足砷化鎵（GaAs）射頻芯片，切入光纖入戶市場，貼近客戶需求，提供定製化服務，走另一條“國產替代”之路。
人物簡介
曹然，1975年出生，2001年留學美國，長期從事射頻集成電路開發工作，曾擔任全球最大的砷化鎵芯片製造公司美國RF Micro Devices（RFMD）設計師與項目負責人，領導開發了10多項砷化芯片產品併成功量產。客戶包括，摩托羅拉、思科、諾基亞、博通等。2014年回國創立了北京中電宏業科技有限公司，專注於砷化鎵、氮化鎵材料為主的射頻集成電路研發與銷售。
（一）四十不惑，歸國創業
2014年是曹然人生的第40個年頭，他做了一個重要決定——離開美國，回國創業。從2001年出國留學之後，他逐漸走進這個領域，併成為行業翹楚。歸國創業的抉擇對於曹然而言，是內在條件具備、外部環境成熟下的“水到渠成”。
2014年，在中國，《國家集成電路產業發展推進綱要》發佈，國家集成電路產業投資基金（“大基金”）完成設立。雖然國內的集成電路半導體產業基礎較之國際先進國家差距巨大，但是積極的宏觀環境十分有利於半導體產業發展。而在美國，當時半導體已是名副其實的“成熟產業”，初創公司銷聲匿跡，龍頭企業兼併不斷。這一年，RF Micro Devices, Inc.（RFMD）和TriQuint半導體公司（TQNT）兩家公司平等合併，這也正是當下全球射頻芯片三大家之一Qorvo的來源。對比之下，在美國半導體是充分競爭的高科技產業，在中國則是朝陽產業，蒸蒸日上的勢頭不容抹殺。
“喜歡折騰”的個性，不願拘於舒坦日子的想法，對事業成就的期許，加上對大趨勢的把握，曹然決定回國“做點事情”。他看好這個領域，來自他對市場的理性分析、對產品的精準判斷。首先，中國是一個大市場。中國對集成電路的需求量始終佔全球的1/3，自給率還不到10%，對外依賴相當嚴重，每年集成電路進口額超2000億美元，其中射頻芯片約佔10%，即200億美元，相當於1000多億人民幣。供需不平衡，需求充足、供應薄弱，“落後”往往也蘊藏著巨大的機會和無限可能。
圖1. 2014-2017年中國集成電路進口額及同比增長率
（二）鎖定砷化鎵，覓得突破口
自20世紀60年代以來，硅（Si）代替鍺（Ge）佔據了第一代半導體材料的主導地位，至今已成為應用範圍最廣的半導體材料。20世紀90年代，因移動通信、光纖通信的應用，第二代半導體材料逐漸登上舞臺，其中以砷化鎵（GaAs）技術最為成熟。而今，隨著應用領域的擴大，氮化鎵（GaN）為代表第三代半導體材料也受到越來越多的關注。
曹然創立北京中電宏業科技有限公司（簡稱，中電宏業），之所以立足砷化鎵射頻芯片，是綜合考慮了產品發展的產業鏈基礎、技術條件、市場需求、競爭環境等多方面因素。
首先，半導體產業複雜，完整的上下游供應鏈是基礎，砷化鎵（GaAs）技術成熟，能減少巨大的產業鏈風險。同時，相對成熟的技術條件，能快速產出有競爭力的產品向市場推廣。其次，射頻芯片市場體量大，中國的射頻芯片95%以上靠進口，進口替代迫切性大。雖然全球化合物射頻芯片設計呈現IDM 廠商（Skyworks、Qorvo、Avago）三寡頭格局，三巨頭在砷化鎵領域共佔據60%以上市場份額。而國內專注於砷化鎵（GaAs）射頻芯片，且擁有自主知識產權的企業較少，相對而言，國內企業競爭相對較小。再者，砷化鎵射頻芯片需求潛力大，未來可期，砷化鎵（GaAs）射頻芯片的應用範圍極廣，在移動通訊、高速光通訊、雷達衛星、無線物聯網等領域發揮不可取代的作用。
在砷化鎵（GaAs）射頻芯片的諸多應用中，手機首當其衝。手機中的射頻器件主要包括功率放大器（PA）、雙工器、射頻開關、濾波器（包括SAW與BAW兩種）、低噪放大器（LNA）等等。歸結起來，射頻器件主要有射頻濾波器、射頻開關、PA芯片（功率放大器芯片）三大細分領域。PA（功率放大器）是手機中除主芯片外最重要的外圍元件之一，影響著手機的信號強度、通信質量以及基站效率。目前95%由歐美廠商主導，國內有漢天下、中普微、銳迪科等PA廠商。但移動通訊市場的射頻芯片在進口替代上競爭已白熱化，已然一片紅海。曹然避開手機市場，在射頻芯片的領域裡另闢蹊徑。
（三）射頻芯片定製化，另闢蹊徑替代進口
在國際市場上，射頻芯片供應高度成熟和集中。目前砷化鎵、氮化鎵射頻前端芯片幾乎全部依賴進口，為保證信息安全，需儘快實現國產。由於芯片依賴進口，價格高，用戶利潤被擠壓，用戶需要性價比更好的產品。再者，進口芯片基本都是通用產品，國外廠商無法快速的滿足國內用戶定製化的需求。面對不斷增長的市場需求，尤其是5G的發展，用戶需要價格低、性能好，並且能滿足定製化需求的射頻芯片產品。
正是基於這些用戶痛點，中電宏業建立了自己的三大核心優勢——立足通過自主研發、實現自主可控，提高產品性價比、提升下游客戶利潤空間，主動貼近客戶需求、提供定製化服務。經過慎重考慮，曹然選定光纖到戶/廣電網絡應用為突破口。
首先，中電宏業擁有十多項自主知識產權，技術團隊由芯片產業經驗豐富並追求事業成功的高科技人才為主導，擁有自主知識產權和獨立的研發能力，產品在性能上到達甚至超過國外同類產品，完全可以實現國產。
其次，中電宏業的產品性價比高。經過多年砷化鎵芯片領域的深耕，建立並掌握了砷化鎵芯片供應鏈，在產品打樣、量產交期、議價能力等方面，具有明顯優勢。產品具有全市場最高的性價比，同等性能的產品，價格較進口降低一半以上，為客戶實現利益最大化。
再者，中電宏業提供快速定製化服務，向客戶提供國外廠商無法提供的定製化產品和服務。可以結合客戶應用特點提供改進方案，定製開發滿足客戶需求的芯片。比如提供針光纖到戶的應用需求，中電宏業為客戶定製研發推出了三合一芯片，即在1顆芯片上實現3個功能，成本降低60%，幫助客戶節省成本提高利潤。
曹然堅信進口替代要通過創新實現，要真正滿足客戶的需求，解決客戶的痛點，才是真正的進口替代，才能形成良好的合作生態。
（四）光纖到戶、基站、WLAN等射頻芯片產品量產
在WLAN、無線基站、光通訊等射頻芯片市場上的競爭幾乎全都來自國外公司，如美國的Qorvo、MA/COM、Skyworks和韓國的Berex，Prewell等。國內參與競爭的企業寥寥無幾。
短短三年時間內，中電宏業已經完成了一些列產品的研發設計、驗證和量產，適用於基站、光纖到戶、無線網絡、無人機等。
主要的產品系列有：
1) 針對4G/5G移動基站，提供增益模塊（Gain Block）ZD6018(20dB)、ZD3018(15dB)、ZD3010(10dB)、ZD6012(12dB)，功率放大器（PA）ZD7025(0.25W)、ZD7050(0.5W)、ZD7100(1W)、ZD7200 (2W)、ZD7400 (4W)，低噪聲放大器（LNA）ZD6015、ZD6035、ZD3030，開關（SW）ZD5002(SPDT)、ZD5003(SP3T)、ZD5004(SP4T) ZD5006(SP6T)等茶農。
2) 針對光纖到戶/CATV，提供低噪聲放大器（LNA）ZD1003（20dB，NF1.8dB）、ZD1008（20dB，NF1.0dB），輸出放大器（Output AMP）ZD1003（20dB）、ZD1025（25dB)、ZD1030（30dB）、ZD1068（Push-pull，20dB）等產品。
3) 針對無線網絡產品802.11ac/ax，提供功率放大器（PA）ZD7018(18dBm)、ZD7020(20dBm)、ZD7023(23dBm)，低噪聲放大器（LNA）ZD6015、ZD6035、ZD3030，前端模塊（FEM）ZD7518(18dBm)、ZD7520(20dBm)、ZD7523(23dBm)，開關（SW）ZD5002(SPDT)、ZD5003(SP3T)、ZD5004(SP4T)、ZD5006 (SP6T)、ZD1025（25dB)、ZD1030（30dB）等。
截止2018年底，中電宏業已有13款產品量產出貨。
其中已經量產出貨的光纖到戶/廣電網絡（FTTH/CATV）射頻放大器系列產品7款，涵蓋5MHz-3000MHz工作頻率，典型應用場景有光纖入戶接收機，有線電視信號放大模塊、有線電視網絡分配放大器，有線電視線路驅動放大器，射頻驅動放大，DVB接收機，DOCSIS應用，DOCSIS 3.x 應用，FTTB/有線電視網絡分配放大器，寬帶增益模塊等。
表1.已量產出貨的光纖到戶/廣電網絡（FTTH/CATV）射頻放大器系列產品
已經量產出貨的射頻增益放大器（Gain Block）系列產品4款，涵蓋5MHz-6000MHz工作頻率，典型應用有頻驅動放大，通用增益模塊，無線通訊、無線網絡、移動基站增益模塊等場景。
表2.已量產出貨的射頻增益放大器（Gain Block）系列產品
光纖入戶光接收芯片系列 （FTTH Optical Receiver）已量產出貨ZD2018，50MHz-1200MHz工作頻率，輸入光功率範圍-15~-3dBm，3.3或5V工作電壓，工作電流<200mA；差分輸入輸出，輸出75Ω阻抗匹配；最大43dB增益，2dB帶內增益平坦度；24dB增益控制範圍；0-3V增益控制電壓；QFN4x4-24封裝。
WLAN/藍牙/Zigbee功放（PA）、射頻前端模塊（FEM）系列已量產出貨ZD2408，2400-2500MHz工作頻率，2.4G功放；3V-5V 單電壓供電；23dB增益；飽和輸出功率Pout=21dBm @ 3V電壓，=25dBm @ 5V 電壓；Pout=15dBm，EVM<2.0 %，83mA@3V ；輸入、輸出50Ω匹配；關斷後漏電流0.15uA ，開啟電流30uA；DFN2x2 8PIN封裝。典型應用場景有WLAN 802.11b/g/n移動設備，ZigBee 功率擴展設備，Bluetooth 功率擴展設備，2.4GHz音頻設備，家庭和工業無線設備。
2019年中電宏業還將推出WLAN開關、WLAN FEM、WLAN功放、Small Cell開關、Small Cell 功放系列、無線物聯網網關、5G小站功放、低噪放、開關係列產品。
下表.2019年將出貨的產品系列及型號
（五）佔取先機，直奔5G
芯片難，因為它必須要做到“100%好”才能使用。它不像軟件，功能滿足80%就可以上線，bug可以不斷修復、更新升級。對芯片而言，即使1%的問題沒有解決，那依舊是零。對曹然來說，時間是最大的敵人，他們需要不斷跟時間賽跑，因為“時間耽誤市場就沒有了”。
在進口替代上，他們不斷通過改進應用來培育客戶，在現實中，他們不僅僅為客戶提供是芯片產品，他們還幫助客戶解決系統應用中出現的各種問題，即使問題不來自芯片。對中電宏業來說，因為這是客戶的問題，所以就是他們必須要幫助解決的問題。
雖然還是一個初創階段的企業，但曹然對自己的團隊充滿了信心，因為他堅信手握國際先進技術，高性價比、為客戶提供快速的定製化服務是他們的優勢。雖然業務還需不斷開拓，但曹然對市場、對未來充滿信心，因為在5G即將爆發的節點上，他們已經佔得先機，5G基站需求會給他們帶來量上的飛躍。
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