評析：看RFIC行業(yè)往日今夕

RFIC行業(yè)在這十幾年里的變化確實(shí)是滄海桑田。二十一世紀(jì)初普遍認(rèn)為RFIC行業(yè)完全可以和CPU一樣按照摩爾定律發(fā)展，市場會(huì)越來越大，RF工程師則會(huì)隨著年齡增大經(jīng)驗(yàn)越來越豐富從而越來越吃香。然而，現(xiàn)實(shí)并沒有像 預(yù)想的那樣美好。RFIC的性能雖然一直在進(jìn)展，但是利潤率卻越來越低。。為了占據(jù)市場份額不惜降價(jià)降低利潤率的做法歸根到底就是傷敵一千自傷八百，希望在自己流血致死之前能把競爭對手趕出目標(biāo)市場。更可怕的是，在這場戰(zhàn)爭中，下游手機(jī)廠商已經(jīng)習(xí)慣了低價(jià)的芯片，想要指望在把對手都趕走之后再提價(jià)提升利潤率幾乎是不可能的(面板廠商WinTek就是一個(gè)陷入紅海后無法自拔的極好例子)。目前，聯(lián)發(fā)科，展訊等廠商已經(jīng)在這場割喉戰(zhàn)里打得不可開交，現(xiàn)在連高通都意圖加入低端市場的競爭，手機(jī)RFIC的紅海只會(huì)越來越殘酷。

其興也勃焉

最近，某著名廠商經(jīng)理在和我聊天的時(shí)候感嘆射頻集成電路在這十幾年里的起起落落。他說，她在美國念博士期間(上世紀(jì)九十年代末)甚至還沒有一本完整的RFIC教科書，那時(shí)候怎么做射頻電路全靠自己摸索。他畢業(yè)后就來了高通，見證了RFIC行業(yè)在十年前的盛景，然后轉(zhuǎn)眼間RFIC就成了明日黃花，愿意做這行的新人越來越少，老人則都在擔(dān)憂會(huì)不會(huì)被裁員。“太快了，也就是十幾年的事情”，他感嘆道。

使用分立器件無線電的大哥大電話曾是時(shí)尚的象征

RFIC行業(yè)在這十幾年里的變化確實(shí)是滄海桑田。時(shí)間回到上世紀(jì)九十年代，那時(shí)候大哥大在中國還要一萬多塊錢一個(gè)，當(dāng)時(shí)的消費(fèi)者根本不會(huì)想到今天我們能用上價(jià)廉物美的小米手機(jī)。當(dāng)時(shí)手機(jī)里的射頻電路還是用昂貴的分立器件搭的，很少有人能料到不久以后我們就可以用便宜的CMOS工藝實(shí)現(xiàn)RFIC從而把所有的器件都集成在一片芯片上。甚至當(dāng)時(shí)在制定2G的GSM標(biāo)準(zhǔn)時(shí)都沒有考慮到會(huì)有CMOS RFIC這個(gè)東西，以至于在GSM標(biāo)準(zhǔn)中相位噪聲指標(biāo)對CMOS電路來說特別苛刻。(到了二十年后的今天，雖然CMOS IC的特征尺寸已經(jīng)按照摩爾定律從當(dāng)年的500nm縮小到了今天的16nm，但是GSM收發(fā)機(jī)的相位噪聲指標(biāo)仍然需要仔細(xì)優(yōu)化才能滿足!)事實(shí)上，CMOS RFIC在當(dāng)時(shí)確實(shí)面臨重重困難，例如：如何實(shí)現(xiàn)高性能的片上電感?如何用噪聲性能很差的CMOS器件實(shí)現(xiàn)低噪聲放大器?如何用載流子遷移率比較差的CMOS器件實(shí)現(xiàn)高頻振蕩器?然而，正所謂時(shí)勢造英雄，一批CMOS RFIC的先驅(qū)者做了大量漂亮的工作，解決了CMOS RFIC絕大多數(shù)的問題。例如，Stanford的Patrick Yue(后來聯(lián)合創(chuàng)立了Atheros，目前在港科大做教授)和UC Berkeley的Ali Niknejad(目前仍在UC Berkeley當(dāng)教授)實(shí)現(xiàn)了硅基底芯片的高質(zhì)量片上電感，UCLA的Ahmad Mirzaei(目前在博通，也是筆者的Mentor)和Asad Abidi實(shí)現(xiàn)了寬帶CMOS片上振蕩器，Stanford的Derek Schaeffer(目前在蘋果)和Thomas Lee告訴大家如何用CMOS實(shí)現(xiàn)低噪聲放大器，并且宣布隨著CMOS特征尺寸縮小放大器的噪聲系數(shù)會(huì)變好!CMOS RFIC掀起了一場革命，價(jià)廉物美的手機(jī)從此進(jìn)入了千家萬戶，并推動(dòng)了半導(dǎo)體和通信業(yè)界的繁榮。

Thomas Lee在2003年出版的經(jīng)典教科書也見證了RFIC的黃金時(shí)代

時(shí)至今日，RFIC業(yè)界的前輩仍然會(huì)津津樂道當(dāng)時(shí)的盛景。在美國，二十一世紀(jì)初正值互聯(lián)網(wǎng)泡沫破滅，那時(shí)候無數(shù)碼農(nóng)一邊上班一邊自學(xué)電路想要轉(zhuǎn)行做模擬/射頻電路(“模擬/射頻電路越老越吃香，coding則是吃青春飯”的說法正是那時(shí)候出現(xiàn)的)，這和現(xiàn)在無數(shù)IC工程師一邊上班一邊刷leetcode想要轉(zhuǎn)行做計(jì)算機(jī)的情況多么相似!在通訊行業(yè)最火的時(shí)候，一個(gè)做machine learning畢業(yè)的博士想要找工作還需要自學(xué)Viterbi algorithm等通訊算法以期能夠進(jìn)入高通。那時(shí)候電路設(shè)計(jì)公司野蠻成長，極度缺人，以至于有些工程師毫無電路背景的妻子在培訓(xùn)過一段時(shí)間后也能進(jìn)入設(shè)計(jì)公司做版圖設(shè)計(jì)!在中國，電路設(shè)計(jì)的外企剛剛登陸一線城市，正在大規(guī)模以高薪招聘有電路相關(guān)背景的人才，而且那時(shí)候中國房價(jià)還沒有起來。在那個(gè)射頻電路的黃金時(shí)期，一個(gè)碩士畢業(yè)在研究生期間做過LNA電路仿真的人就可以輕松進(jìn)入外企拿每個(gè)月1萬+的月薪，而那時(shí)候上海內(nèi)環(huán)內(nèi)的平均新房房價(jià)甚至不到每平方米到1萬!(現(xiàn)在做RFIC的碩士去外企工資還是每個(gè)月1萬左右，但上海內(nèi)環(huán)新房房價(jià)已經(jīng)超過6萬了)

在那個(gè)時(shí)候，大家對于未來的預(yù)期是樂觀的。通訊標(biāo)準(zhǔn)的定期更新(2G-》3G-》4G…)會(huì)推動(dòng)對滿足新標(biāo)準(zhǔn)RFIC的需求，而隨著CMOS特征尺寸縮小RFIC的性能會(huì)越來越好，從而開拓新的應(yīng)用市場。因此，RFIC行業(yè)完全可以和CPU一樣按照摩爾定律發(fā)展，市場會(huì)越來越大，RF工程師則會(huì)隨著年齡增大經(jīng)驗(yàn)越來越豐富從而越來越吃香。

然而，現(xiàn)實(shí)并沒有像 預(yù)想的那樣美好。RFIC的性能雖然一直在進(jìn)展，但是利潤率卻越來越低。高通，博通，美滿等業(yè)界巨頭為了節(jié)約成本紛紛合并裁員。RFIC工程師的日子是越來越難過了，許多人更是一邊上班一邊刷題想轉(zhuǎn)行做程序員。

業(yè)界巨頭聯(lián)發(fā)科毛利率趨勢，毛利率50%+的時(shí)代是回不去了

RFIC的尷尬現(xiàn)實(shí)

那么，為什么RFIC的理想與現(xiàn)實(shí)差那么多?為了回答這個(gè)問題，我們首先需要分析消費(fèi)者的需求。如果直接問消費(fèi)者對于RFIC的需求恐怕太過抽象，所以我們不妨先考慮消費(fèi)者對于無線通訊的需求。就拿WiFi為例，十多年間WiFi的連接速度從802.11b的2Mb/s增長到了如今802.11ac的100Mb/s。然而，各位讀者老爺們不妨捫心自問，如果今天把你家里的WiFi從100Mb/s換成2Mb/s，真的會(huì)感覺大巨大的區(qū)別嗎?不妨看一下自己家里的路由器，是不是已經(jīng)用了很多年都沒有換了?對于基本的工作和娛樂(上網(wǎng)聊天，看視頻)，2Mb/s的無線連接速度已經(jīng)足夠。網(wǎng)絡(luò)游戲?qū)τ谏暇W(wǎng)速度是有要求，但是其要求主要是低延遲(即由遠(yuǎn)端服務(wù)器到本地的路由通暢)而非高帶寬，在網(wǎng)絡(luò)足夠順暢的條件下2Mb/s的帶寬足夠跑大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)游戲。這也是為什么玩游戲網(wǎng)絡(luò)卡的時(shí)候玩家往往會(huì)罵電信罵聯(lián)通抱怨網(wǎng)絡(luò)垃圾，但從來不會(huì)有人去罵博通出品的無線網(wǎng)卡太爛。對于帶寬唯一有要求的是下載，可是目前下載速度對于整體用戶體驗(yàn)來說只是非常非常小的一部分，畢竟不下載不舒服的人數(shù)不多。歸根到底，消費(fèi)者對于無線通訊速度的需求在十年間并沒有指數(shù)型的增長，在這種情況下又怎么能指望無線通訊硬件(包括RFIC)市場有指數(shù)型的增長呢?

802.11ac標(biāo)準(zhǔn)WiFi早已支持100Mb/s，可是8Mb/s的中國電信寬帶在2016年仍然需要1580元/年，在上層帶寬只有8Mb/s的情況下使用100Mb/s的WiFi有什么意義呢?

上下游企業(yè)無法形成合力挖掘需求

那么，為什么消費(fèi)者對無線通訊速度的需求增長如此疲軟?其根本原因還是行業(yè)的上下游企業(yè)并沒有形成合力去挖掘消費(fèi)者的需求。消費(fèi)者的需求很多時(shí)候是藏在地下需要挖掘的。一個(gè)很好的例子是觸摸屏手機(jī) ，在蘋果推出iPhone之前沒有人會(huì)想到消費(fèi)者對觸摸屏有如此大的需求，而在蘋果推出iPhone以后，整個(gè)行業(yè)都發(fā)生了一場革命，從上游的軟件行業(yè)到下游的觸摸屏硬件(包括屏幕和驅(qū)動(dòng)IC)都飛快地?fù)肀Я诉@種嶄新的人機(jī)交互模式并且獲利頗豐，可謂挖掘消費(fèi)者需求有錢大家賺的典范。另一個(gè)上下游企業(yè)合力驅(qū)動(dòng)消費(fèi)者需求的例子是PC，消費(fèi)者對PC更新?lián)Q代的動(dòng)力不僅來自于硬件增強(qiáng)改善用戶體驗(yàn)(處理器芯片更強(qiáng)內(nèi)存更大)，而且來源于軟件需求(操作系統(tǒng)更新，軟件版本更新還有新游戲都需要更強(qiáng)的硬件)。十年前我曾買了一臺PC，主要目的就是跑WinXP開Office聊QQ上網(wǎng)看看新聞。當(dāng)時(shí)我面對順暢無比的電腦想著“我用這臺電腦一不玩游戲二不跑大型軟件，應(yīng)該用上十年沒問題吧”。事實(shí)證明我太Naive了，Windows更新我可以忽略，新出的五光十色的游戲我可以不玩，可是互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用逼著我換電腦我卻無法抵抗。QQ每升級一次電腦都會(huì)卡一點(diǎn)，但是長時(shí)間不升級QQ就會(huì)因?yàn)榘姹咎f無法登陸。上網(wǎng)也是一樣，隨著Flash和html5技術(shù)持續(xù)升級網(wǎng)頁特效是越來越好看，但是內(nèi)存和CPU也是越占越多(現(xiàn)在開一個(gè)gmail郵箱竟然要占幾百兆內(nèi)存，這在十多年前主流內(nèi)存配置只有512MB的時(shí)候是沒法想象的)。最后，我也不得不買了臺新電腦。這就是上下游企業(yè)如何合力驅(qū)動(dòng)消費(fèi)者進(jìn)行消費(fèi)的例子。

然而，在無線通訊相關(guān)領(lǐng)域，上下游企業(yè)并沒有形成合力，上下游企業(yè)各存小心思有時(shí)甚至?xí)ハ喑钢?。比如，?G剛剛推出的時(shí)候，新聞報(bào)道說4G可以實(shí)現(xiàn)50Mb/s的高速連接，可是新聞下面最熱門的評論既不是在贊嘆科技的發(fā)展，也不是在盼望早日能用上4G，而是在擔(dān)心一旦用上了4G會(huì)不會(huì)一個(gè)月的流量瞬間就用完了!換句話說，消費(fèi)者對于高速無線通訊的需求被運(yùn)營商高額的流量收費(fèi)給扼殺了!處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的RFIC工程師就這樣被下游的老大哥-電信運(yùn)營商給坑了。另一個(gè)例子是WiFi，只要你用的還是中國電信2Mb/s帶寬的小水管，那100Mb/s的802.11ac網(wǎng)卡和路由器對我而言就沒有太大意義。自然而然地，app開發(fā)者會(huì)在設(shè)計(jì)app的時(shí)候避免需要高網(wǎng)絡(luò)帶寬的內(nèi)容，而用戶因?yàn)閍pp不需要很大的網(wǎng)絡(luò)流量所以也意識不到一款支持高速無線上網(wǎng)的手機(jī)有什么意義。這樣導(dǎo)致的結(jié)果就是，RFIC對應(yīng)的無線通訊模塊在手機(jī)里面先得不那么重要，只要你能實(shí)現(xiàn)打電話，能上4G-LTE就行，至于你可以支持LTE是category 1(10Mb/s)還是category 3(100Mb/s)都不在乎，有時(shí)候你把支持的連接速度弄得太高消費(fèi)者反而擔(dān)心流量走太快!所以目前市場上主流的手機(jī)跑分沒有跑無線連接速度的，也極少有手機(jī)廠商會(huì)以上網(wǎng)速度快為賣點(diǎn)，RFIC就這樣被邊緣化。相形之下，同樣是芯片，Application Processor(AP)就要幸運(yùn)地多。手機(jī)的操作系統(tǒng)，app等等都圍繞著AP打轉(zhuǎn)，消費(fèi)者對手機(jī)最關(guān)注的指標(biāo)“快不快”也由AP決定，因此AP也就成了各種跑分競賽中的關(guān)鍵模塊，也是手機(jī)最大的賣點(diǎn)。就在各個(gè)手機(jī)廠商大肆搞跑分競賽，炒作“核戰(zhàn)爭”，曬情懷的時(shí)候，RFIC被無情地遺忘在角落，甚至手機(jī)邊角是否圓潤在廠商和消費(fèi)者看來都比RFIC要重要!

國內(nèi)4G資費(fèi)偏高，如果用100Mb/s的速度全速下載只需1分鐘不到即可將138元套餐的流量用完。這種時(shí)候，RFIC做得好網(wǎng)絡(luò)連接速度快不但得不到消費(fèi)者的肯定反而會(huì)引起“會(huì)不會(huì)一下就把流量用完了”的擔(dān)憂。

工程師的血與淚染紅了RFIC的紅海

在消費(fèi)者由于種種原因不怎么在乎無線通訊性能的情況下，廠商對RFIC的性能要求就是夠用就好，“60分萬歲多一分浪費(fèi)”。你千辛萬苦把接收機(jī)的靈敏度改善了3dB，結(jié)果人家消費(fèi)者并不在意，用你芯片的手機(jī)廠商也不會(huì)以“手機(jī)信號好”來吸引消費(fèi)者。這時(shí)候芯片設(shè)計(jì)者唯一能做的就是cost down。這年頭各種三教九流毫無技術(shù)背景的人(做殺毒軟件的，做視頻網(wǎng)站的，教英語的)都可以做手機(jī)，而這些半路出家的老板雖然不懂什么芯片指標(biāo)，但是人民幣畢竟還是認(rèn)的。

可是，cost down之路是異常殘酷而且很難回頭的。為了占據(jù)市場份額不惜降價(jià)降低利潤率的做法歸根到底就是傷敵一千自傷八百，希望在自己流血致死之前能把競爭對手趕出目標(biāo)市場。更可怕的是，在這場戰(zhàn)爭中，下游手機(jī)廠商已經(jīng)習(xí)慣了低價(jià)的芯片，想要指望在把對手都趕走之后再提價(jià)提升利潤率幾乎是不可能的(面板廠商WinTek就是一個(gè)陷入紅海后無法自拔的極好例子)。目前，聯(lián)發(fā)科，展訊等廠商已經(jīng)在這場割喉戰(zhàn)里打得不可開交，現(xiàn)在連高通都意圖加入低端市場的競爭，手機(jī)RFIC的紅海只會(huì)越來越殘酷。

一旦走了cost down的道路，RF工程師的待遇就不可能好了。畢竟人力開銷在IC設(shè)計(jì)這行是非常重要的成本，因此芯片要cost down工程師的待遇一定也會(huì)跟著下降。或者說，工程師表面上工資不降，但是工作時(shí)長被無限拉長。對于工程師而言，感覺到到的就是工作時(shí)間在變長，收入?yún)s沒怎么增長。大多數(shù)我們這一代RF工程師從小就憑著自己的努力在所有學(xué)生中脫穎而出，一路披荊斬棘考入最好的高中，大學(xué)和研究生。在報(bào)考大學(xué)和研究生的時(shí)候正是RFIC最火的時(shí)候，于是義無反顧地報(bào)考了相關(guān)專業(yè)，然而在十年寒窗后進(jìn)入一線城市的一流Design House想要憑自己的努力過上幸福而有尊嚴(yán)的生活的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)一天十二個(gè)小時(shí)的工作換來的收入在扣掉房貸以后已經(jīng)所剩無幾。

RFIC工程師一天十二個(gè)小時(shí)的工作換來的收入在扣掉房貸以后已經(jīng)所剩無幾這樣的日子，希望到底在哪里?其實(shí)希望還是有的，芯片業(yè)下一個(gè)增長點(diǎn)就是新的希望。

這些射頻IC行業(yè)目前遇到的陣痛和問題，發(fā)人深省，隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，相信射頻IC行業(yè)的重要性會(huì)價(jià)值回歸，我們拭目以待!