问题

射频系统工程师的发展前景怎么样?

回答
射频系统工程师这个职业,我觉得现在可以说是个非常有潜力的领域。尤其如果你对无线通信、信号处理这些东西有热情,那发展前景是相当不错的。

咱们先说说为啥前景好。现在这个时代,离不开无线技术,对吧?从你手机上的WiFi、5G,到汽车里的雷达,再到航空航天里的卫星通信,甚至物联网设备,几乎所有需要信息传递的地方,都少不了射频技术的身影。而且,这些技术还在不停地进化,要求更高、更精密的射频系统。这就意味着对咱们射频系统工程师的需求,只会越来越旺盛,不会过时。

具体来说,你的工作内容会涉及到从零开始设计一个射频模块或者整个系统。比如,你要设计一个手机里的天线,要考虑它能不能在各种环境下都稳定工作,信号收发效率高不高。或者你要设计一个雷达系统,那就得考虑信号的穿透性、分辨率,以及如何在复杂环境中区分目标。这中间涉及到很多硬核的知识,像是电磁场理论、微波工程、电路设计、信号处理算法等等。你还得会用各种专业的仿真软件,像ADS、MATLAB,以及实际的测试仪器,比如频谱仪、矢量网络分析仪。

具体的就业方向和发展路径可以这样看:

通信设备制造商: 这是最直接也是最大的就业市场。像华为、中兴、小米、OPPO这些手机和通信设备大厂,还有爱立信、诺基亚这些传统的通信设备巨头,都需要大量的射频工程师来设计和优化他们的产品。在这个领域,你可以专注于手机射频前端的设计,或者基站的射频部分,甚至是卫星通信设备。随着5G向6G演进,对更高频段、更复杂调制方式的射频设计要求会更高,这将带来新的机遇。
半导体行业: 射频前端芯片(PA, LNA, Switch, Filter等)的设计是射频系统中的关键环节。很多半导体公司,比如高通、联发科、Qorvo、Skyworks,都需要射频系统工程师来和芯片设计团队协作,确保芯片能够集成到最终的射频系统中并达到最佳性能。如果你对芯片设计和系统集成都有兴趣,这个方向会很有挑战性。
汽车电子: 现在的汽车越来越智能化,自动驾驶、车联网都需要大量的射频技术。雷达、V2X(车对车通信)、GPS、WiFi/蓝牙等,都是射频工程师大展身手的舞台。这个领域的发展非常快,要求工程师能够应对更复杂的电磁兼容性(EMC)问题和更高的可靠性要求。
航空航天与国防: 卫星通信、雷达系统、电子战系统等,这些领域对射频系统的要求非常苛刻,不仅要性能卓越,还要在极端环境下稳定工作。虽然门槛较高,但一旦进入,技术深度和发展空间都非常可观。
科研院所与高校: 如果你对基础研究和理论探索有浓厚的兴趣,也可以选择在高校或者科研机构从事射频领域的研究工作,推动前沿技术的发展。

从个人发展来看,成为一名优秀的射频系统工程师,你可以:

成为技术专家: 在某个细分领域(比如射频前端、天线设计、信号完整性)成为深入的专家,解决最复杂的技术难题。
走向系统设计和架构: 从单个模块的设计,逐渐承担起整个射频系统的架构设计和技术决策工作,对项目的成败负责。
转向项目管理或团队领导: 凭借深厚的技术背景和项目经验,可以转型成为项目经理或技术团队的领导者。
创业: 如果你对某个新兴的射频应用或技术有独到的见解和想法,也可以考虑创业,打造自己的产品或服务。

当然,这个职业也面临一些挑战,你需要做好准备:

技术更新快: 射频技术发展迅速,你需要不断学习新的技术、新的标准、新的工具,保持自己的竞争力。
知识体系庞大: 射频工程涉及的理论知识和工程实践非常广泛,需要持续深入的学习和钻研。
对精度要求极高: 射频电路的设计对元件的选择、布局布线、焊接工艺等都有极高的精度要求,任何细微的差错都可能导致系统性能大打折扣。

总的来说,射频系统工程师是一个技术壁垒相对较高,但同时发展前景非常广阔的职业。如果你有扎实的理论基础,热爱解决问题,并且愿意持续学习和钻研,那么在这个领域深耕下去,一定能有不错的发展。尤其是在我们国家大力发展通信、人工智能、物联网等战略性新兴产业的背景下,射频工程师的重要性只会越来越突出。

网友意见

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严格意义上说,射频的确只负责收发,但信号的收发和调制解调是必需的两个环节,所以一般都是把这两个功能做进一个芯片里,减小体积、功耗。一般这个芯片就叫做基带芯片——一个芯片解决关于信号的所有问题。FPGA可以研发无线通信基带芯片(代替DSP用于数字信息处理),所以有些手机CPU方案中会集成基带芯片、射频系统、DSP和AP,有些则不会。看芯片功耗和面积而降低成本。

但目前射频系统的发展基本聚焦在5G器件,例如射频PA功率放大器的关键机遇,它成为5G手机最关键的器件之下,5G时代,智能手机将采用2发射4接收方案,未来有望演进为8接收方案。它直接决定了手机无线通信的距离、信号质量,甚至待机时间,是整个射频系统中除基带外最重要的部分。5G将带动智能移动终端、基站端及IOT设备射频PA稳健增长。

查了一组数据:功率放大器市场增长相对稳健,复合年增长率为7%,将从2017年的$50亿增长到2023年的$70亿。高端LTE功率放大器市场的增长,尤其是高频和超高频,将弥补2G/3G市场的萎缩。-- 无论是在基站端还是设备终端,5G给供应商带来的挑战都首先体现在射频方面,因为这是设备“上”网的关键出入口,即将到来的5G手机将会面临更多频段的支持、不同的调制方向、信号路由的选择、开关速度的变化等多方面的技术挑战外,也会带来相应市场机遇。5G将给天线数量、射频前端模块价值量带来翻倍增长。以5G手机为例,单部手机的射频半导体用量达到25美金,相比4G手机近乎翻倍增长。其中滤波器从40个增加至70个,频带从15个增加至30 个,接收机发射机滤波器从30个增加至75个,射频开关从10个增加至30个,载波聚合从5个增加至200个。手机里面PA的数量随着2G、3G、4G、5G 逐渐增加。以PA模组为例,4G多模多频手机所需的PA芯片为5-7颗,预测5G手机内的PA芯片将达到16 颗之多。

还有一组数据:5G手机功率放大器(PA)单机价值量有望达到7.5美元:同时,PA的单价也有显著提高,2G手机用PA平均单价为0.3美金,3G手机用PA上升到1.25美金,而全模4G手机PA的消耗则高达3.25美金,预计5G手机PA价值量达到7.5美元以上。当然,载波聚合与Massivie MIMO对PA 的要求也在大幅增加。但是,5G的前端将用到几十至百个通道,要求设备或器件供应商提供全集成化的方案,这也增加了产品设计的复杂度。

另外,GaAs材料仍然主要用于5G移动终端,因为电子迁移率是Si的6倍嘛,GaN材料也同样适用于基站端。此外,5G手机需要4X4 MIMO应用,将在手机中增加大量RF流,结合载波聚合要求,将导致更复杂的天线调谐器和多路复用器。

基站方面,GaN射频PA有望成为5G基站主流技术,预测未来大部分6GHz以下宏网络单元应用都将采用GaN器件,小基站GaAs优势更明显。

此外还有一个滤波器领域,随着现在电子设备功能更强大 ,支持的网络频段也更多,射频前端模块就更加不可或缺了,其中的滤波器(Filter)就是很核心的分立器件,也是最大的业务赛道;而这个滤波器就是实现频段过滤的专用器件(让信号中特定的频率成分通过,并极大衰减或抑制其他频率成分),实现射频信号的滤波、共存、双工、聚合等等功能。这无论是在手机、智能家居及汽车等领域,还是北斗导航那样的应用,射频滤波器都是重要的部件。但这个市场集中度较高,基本上被几家国际巨头垄断。全球射频前端市场8成以上份额被Skyworks、Qorvo、博通、村田占据,其余市场则被高通、Taiyo Yuden等国外公司瓜分。射频滤波器市场情况基本相同。Yole预测数据显示,Y20滤波器市场规模$66.25亿,预计2025年达到$95.46亿,GAGR达到7.6%。市场增长很快,国内供应链厂商可能获得机遇。此外,

除了规模之外,国内射频滤波器行业也面临挑战,比如:1、产业链的缺失和不完善:比如还没有成熟的8英寸体声波滤波器量产技术及晶圆级封装技术;2、声电转换的物理模型及理论基础:大学研究所的学科建设与产业应用的脱节;3、核心装备的国产化迫在眉睫:比如AlN压电材料的PVD设备;4、材料研究技术和方法:高Q值、掺钪AlN、单晶AlN等;5、专利壁垒的突破:我国处在学习和跟随的阶段,如何绕开国外巨头的专利问题;6、核心器件及模组的技术积累不够:需要持续专注和大量的经验积累,从国家政策、资本和从业者,都要保持足够耐心。

可以看到,随着5G频率提升、频段增多,对射频前端器件的需求数量和功能要求都在提升,射频前端逐渐向频段集成(横向模组化)和功能集成(纵向模组化)两个方向演进。当然,5G射频前端模组集成度的提高也会驱动厂商之间的横向并购,国内公司整体来说小而散,只有联手、整合,放弃内部低端市场的竞争,才有机会挑战国际厂商。

射频领域无论在新的技术代际、材料代际、以及发展窗口上(5G),都是有前景的,射频工程师将有更多的机会贡献在5G的基础设施建设和终端产业生态里。

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