RF-Chips eröffnen ein neues Positionierungsrennen.
Während das lokale 5G-A-Netzwerk auf die Gigabit-Experienz zusteuert, ist das Weltraum-Niedrigorbit-Satellitenkonstellation dabei, das globale Kommunikationsgeschehen zu verändern.
Ende 2025 wurde eine Antragsstellung für Frequenz- und Bahnressourcen für 203.000 Niedrigorbit-Satelliten an die Internationale Fernmeldeunion (ITU) eingereicht. Dies hat die Branche in Fahrt gebracht und das Herzstück hinter dem Satelliteninternet – das RF-Chip – ins Rampenlicht der industriellen Konkurrenz gerückt.
Im gleichen Jahr 2026 erlebten die Raumfahrt und die Kapitalmärkte einen historischen Moment: Elon Musks SpaceX hat die Vorbereitungen für eine Börsengänge (IPO) offiziell in Gang gesetzt, mit einem Zielwert von 1,5 Billionen US-Dollar und einem geplanten Kapitalbeschaffungsbetrag von über 30 Milliarden US-Dollar. Für die Anleger geht es nicht um die gegenwärtige Situation von SpaceX, sondern um das langfristige Potenzial des Weltraumtechnologie-Ökosystems, das von Starlink, Starship und der Weltraumrechenleistung aufgebaut wird.
Ein Jahr zuvor hat der europäische Chiphersteller STMicroelectronics bereits über 5 Milliarden RF-Antennen-Chips an SpaceX geliefert, die für das "Starlink"-Satellitennetz von SpaceX verwendet werden. Ein leitender Angestellter von STMicroelectronics hat angegeben, dass die Anzahl der gelieferten Chips in den nächsten zwei Jahren (bis 2027) verdoppelt werden könnte. Die beschleunigte Umsetzung des Weltraumtechnologie-Ökosystems wird eng mit der RF-Chip-Industrie verschränkt.
In diesem strategischen Wettlauf um die Integration von Luft, Weltraum und Erde ist das RF-Chip nicht nur der Schlüssel für technologische Durchbrüche, sondern auch der Kampfplatz für die chinesische Industrie und die globalen Giganten.
01 RF-Chip: Der "Hals" des Kommunikationssystems
Das RF-Kommunikationssystem besteht aus Antennen, RF-Empfangs- und -Sendechips, Basisbandchips und RF-Frontends. Die Antenne ist für das Senden und Empfangen von drahtlosen elektromagnetischen Wellen verantwortlich, der RF-Empfangs- und -Sendechip übernimmt die Aufgaben der Frequenzumsetzung, Kanalauswahl und Signalverstärkung, während der Basisbandchip sich auf die Synthese und Decodierung von Basisbandsignalen konzentriert.
Das RF-Frontend, als der Schlüsselbestandteil, besteht aus mehreren Submodulen. Es besteht normalerweise aus Leistungsverstärkern (PA), Rauscharmeverstärkern (LNA), Filtern (Filter)/Duplexern (Duplexer), RF-Schaltern (Switch) und Antennenabstimmern (Tuner).
Antennenabstimmer (kurz: Tuner) wird zwischen dem Sender und der Antenne eingesetzt. Beim Abstimmen wird von einem Mikroprozessor ein Analog-Digital-Wandler gesteuert, um die von der Detektionsschaltung bereitgestellten Probenparameter in digitale Signale umzuwandeln, die dann in den Speicher eingelesen werden. Nach der Verarbeitung steuert es die Zustandsänderung des Anpassungsnetzwerks, um die Impedanzanpassung zu erreichen.
RF-Schalter verbindet eine oder mehrere der RF-Signale über die Steuerlogik, um die Umschaltung zwischen verschiedenen Signalpfaden zu ermöglichen, einschließlich Sende-Empfang-Umschaltung, Antennenumschaltung, Frequenzbandumschaltung usw., um die gemeinsame Nutzung der Antenne und die Kosteneinsparung für Endgeräte zu erreichen.
Filter ist eine Frequenzselektionsvorrichtung, die es ermöglicht, dass bestimmte Frequenzanteile im Signal durchgelassen werden, während andere Frequenzanteile stark gedämpft werden. Es ist ein frequenzselektives Zweiportnetzwerk, das aus Induktivitäten, Kapazitäten, Widerständen oder Ferritbauteilen besteht. Der Duplexer ist das Hauptzubehör für Funkgeräte und Repeater mit heterodyner Duplexfunktion. Seine Aufgabe ist es, das Sende- und Empfangssignal voneinander zu trennen, um sicherzustellen, dass sowohl das Senden als auch das Empfangen gleichzeitig normal funktionieren können. Es besteht aus zwei Gruppen von Bandpassfiltern mit unterschiedlichen Frequenzen, um zu verhindern, dass das eigene Sendesignal zum Empfänger übertragen wird.
Leistungsverstärker verstärken das RF-Signal im Sendekanal, während die Rauscharmeverstärker das RF-Signal im Empfangskanal verstärken, um die Empfangsqualität zu gewährleisten.
Das RF-Chip wird als "Juwel auf der Krone der analogen Chips" gefeiert. Das RF-Chip verarbeitet hochfrequente analoge Signale und erfordert die Entwicklung auf der Grundlage von speziellen Technologien wie Galliumarsenid, Bulk-Silizium, Silizium auf Isolator, piezoelektrischen Substratmaterialien usw. Die Signalfrequenz ist hoch, die Bandbreite ist groß und der Leistungsbedarf nimmt stetig zu. Dies gehört zu den Bereichen mit hohen Anforderungen und technischen Schwierigkeiten in den analogen Chips und erfordert eine lange Erfahrung und technische Präsenz von RF-Frontend-Unternehmen. Seit langem wird der globale Markt von internationalen Top-Herstellern dominiert. Die fünf größten Hersteller von RF-Frontends weltweit – Skyworks, Qorvo, Broadcom, Qualcomm und Murata – haben zusammen 84 % des Marktanteils, wobei Skyworks mit 21 % vorne liegt.
02 Satelliteninternet: 2026, China drückt die "Starttaste"
Während das 5G-A-Netzwerk auf der Erde auf Gigabitgeschwindigkeit zusteuert, rennen die Weltraum-Niedrigorbit-Satelliten um die Vorsprungsposition. Ob 200.000 Satelliten starten können, hängt von der Raketenkapazität ab. Die gute Nachricht ist, dass die Changzheng-12B (CZ-12B) erfolgreich die statische Zündung durchgeführt hat, und das chinesische "wiederverwendbare" kommerzielle Raketensystem ist kurz vor dem Start.
Das Satelliteninternet ist als die dritte Generation der Internet-Infrastruktur-Revolution nach der Kabel- und drahtlosen Vernetzung aufgebaut. Es basiert auf der Konstellation von Niedrigorbit-Satelliten und ist direkt mit der nationalen Sicherheitsstrategie verbunden. Es hat sowohl industrielle Impulse als auch strategische Verteidigungsfunktionen. Niedrigorbit-Satelliten haben die Vorteile einer breiten Abdeckung, einer großen Kapazität und einer geringen Latenz und ergänzen die Hochorbit-Satelliten funktionell. Sie werden die Entwicklung der nächsten Generation der Kommunikationstechnologie bestimmen. Derzeit sind die Bahnressourcen für Niedrigorbit-Satelliten knapp, und die internationale Konkurrenz wird immer heftiger. Dies zwingt China, den Bau des Satelliteninternets zu beschleunigen. Aus industrieller Sicht kann das Satelliteninternet in zwei Phasen unterteilt werden: die Netzwerkkonstruktion und die Anwendungen. Die Netzwerkkonstruktionsdienstleistungen wie Satellitenherstellung, -start, -vernetzung und -wartung werden als der Vormarkt in die Phase der hohen Investitionen in Hardware eintreten und zuerst in den Hochwachstumsbereich gelangen. Daten der US-amerikanischen Satellitenindustrievereinigung (SIA) zeigen, dass das Gesamtjahreseinkommen der globalen Satellitenindustrie 2018 277,4 Milliarden US-Dollar betrug, wobei der Umsatz des Satellitenherstellungssektors 19,5 Milliarden US-Dollar betrug und das Wachstum auf 28 % stieg, was eine starke industrielle Dynamik zeigt.
Die Iteration der Kommunikationstechnologie und die zunehmenden Anforderungen an die informatisierte Kriegsführung treiben das drahtlose Kommunikationssystem in Richtung Multimode-Integration voran. Das US-Armee-Joint Tactical Radio System (JTRS) hat bereits die Integration von Selbstorganisierenden Netzwerken, taktischen Internetsystemen, Datenlinks, Satellitenkommunikation usw. in einem einzigen Terminal erreicht und unterstützt die modulare Erweiterung, was ein Beispiel für die Interkonnektivität von Kommunikationssystemen unterschiedlicher Systeme bietet. Dieser Trend bestätigt die Notwendigkeit der Integration von Luft, Weltraum und Erde – selbst die dichtesten Erdstationen können die weiten Ozeane, Wüsten und Pole nicht abdecken, und der Weltraum wird zum Kampfplatz für die nächste Generation der Kommunikation.
03 Warum ist das RF-Chip der "Schlüssel" des Satelliteninternets?
Die massenhafte Installation von kommerziellen Niedrigorbit-Satelliten ist die entscheidende Voraussetzung für den Aufbau des 6G-Netzwerks. Im Vergleich zu den früheren Generationen der Kommunikationstechnologie zeichnet sich das 6G am stärksten durch die Integration von Luft, Weltraum, Meer und Erde aus. Dies bedeutet, dass das 6G-Netzwerk und das Satelliteninternet integriert und tief miteinander verschränkt sind. Das Satelliteninternet wird nicht mehr ein unabhängiges System sein, sondern die Weltraum-Erweiterung des 6G-Erdnetzwerks. In Satellitenkommunikationssystemen sind die RF-Bauteile als die Kernträger für die Erzeugung, Verarbeitung und Übertragung von Signalen direkt für die obere Grenze der Netzwerkleistung verantwortlich.
Es ist bemerkenswert, dass die dreidimensionale heterogene und heterogene Integrations-Technologie für RF-Mikro-Frontend-Systeme einem tiefgreifenden Wandel unterliegt und der Schlüsselweg zur Überwindung der Leistungsschranken des herkömmlichen RF-Frontends wird.
Diese Technologie zielt darauf ab, die Beschränkungen der einseitigen planaren Integration zu überwinden, indem verschiedene Materialien, verschiedene Prozessknoten, verschiedene Funktionschips oder Bare-Chips in vertikaler Richtung (dreidimensionaler Raum) hochdicht gestapelt und miteinander verbunden werden – einschließlich hochleistungsfähiger III-V-Verbindungshalbleiterbauteile, Silizium-basierten CMOS-Steuer- / Digital-Schaltungen, hochwertigen passiven Bauteilen, Mikromechanischen Systemen (MEMS) und sogar Photonikbauteilen und anderen "heterogenen" und "heterogenen" Einheiten. Schließlich wird ein hochintegriertes, miniaturisiertes RF-System mit umfassenderen Funktionen, kleineren Abmessungen und hervorragenderen Leistungseigenschaften aufgebaut. Mit Hilfe fortschrittlicher Verbindungstechnologien wie Silizium-Through-Holes (TSV), Mikrobump, Redistribution-Layer (RDL), Hybrid Bonding usw. kann dieses System eine Signalübertragung mit ultra-kurzem Abstand, geringer Dämpfung und breitem Frequenzband zwischen den Chips ermöglichen, die parasitären Effekte der Verbindung effektiv reduzieren und die Gesamteffizienz und Integrationsdichte des Systems erheblich verbessern.
Diese Technologie zielt darauf ab, die einseitige planare Integration zu übertreffen, indem verschiedene Materialien, verschiedene Prozessknoten, verschiedene Funktionschips oder Bare-Chips in vertikaler Richtung (dreidimensional) gestapelt und hochdicht miteinander verbunden werden, um ein hochintegriertes, miniaturisiertes RF-System mit stärkeren Funktionen, kleineren Abmessungen und besseren Leistungseigenschaften aufzubauen. Durch fortschrittliche Verbindungstechnologien wie Silizium-Through-Holes (TSV), Mikrobump, Redistribution-Layer (RDL), Hybrid Bonding usw. wird eine Signalübertragung mit ultra-kurzem Abstand, geringer Dämpfung und breitem Frequenzband zwischen den Chips ermöglicht, die parasitären Effekte der Verbindung erheblich reduziert und die Gesamteffizienz und Integrationsdichte des Systems verbessert. Der Wert dieser Technologie ist besonders in der Raumfahrtbranche hervorzuheben.
Bezüglich der Miniaturisierung und Leichtbauweise von Raumfahrtausrüstungen sind die Raumfahrtlasten äußerst empfindlich gegenüber Volumen und Masse. Das herkömmliche RF-System verwendet diskrete Bauteile und zweidimensionale planare Integrationstechniken und kann die strengen Anforderungen der Raumfahrzeuge an Miniaturisierung und Leichtbauweise nicht erfüllen. Beispielsweise bei den phasengesteuerten Antennen mit großer Fläche für die Synthetische Apertur Radar (SAR)-Last oder die Kommunikationslast werden die Masse und die Abmessungen der herkömmlichen RF- und Antennen-TR (TR)-Komponenten immer schwieriger für die neuesten Modelle zu erfüllen. Das RF-Mikrosystem integriert die RF-, Stromversorgungs-, Steuerungs- und andere Funktionseinheiten in mikroskopischer Skala hochdicht über die dreidimensionale heterogene und heterogene Integrations-Technologie, wodurch das Systemvolumen und die Masse erheblich reduziert werden können. Beispielsweise in Satellitenkommunikations- und SAR-Lastausrüstungen kann das RF-Mikrosystem komplexe RF-Frontends, Signalverarbeitungsmodule usw. in einem winzigen Raum integrieren, um wertvollen Lastraum für das Raumfahrzeug zu sparen und gleichzeitig die Startkosten zu senken.
Bezüglich der hohen Leistung und Zuverlässigkeit von Raumfahrtausrüstungen ist die Raumfahrtumgebung komplex und rauer, und die Satellitenressourcen sind begrenzt. Dies erfordert, dass das RF-System hervorragende Leistung und höchste Zuverlässigkeit aufweist. Das RF-Mikrosystem vereint mehrere fortschrittliche Technologien, wie die Verwendung von Verbindungshalbleiterbauteilen wie GaN und GaAs, um die RF-Leistung zu verbessern, die Nutzung der Silizium-basierten CMOS-Technologie, um eine hochintegrierte digitale Logikgestaltung zu realisieren, und die Anwendung von Technologien wie TSV und Wafer-Bonding (W2W), um eine Signalübertragung mit geringer Dämpfung und hoher Zuverlässigkeit zu ermöglichen. Die Anwendung dieser Technologien ermöglicht es dem RF-Mikrosystem, RF-Signale mit hoher Leistung, geringem Rauschen und breiter Bandbreite in begrenztem Masse- und Leistungsverbrauch zu senden und zu empfangen, um die Anforderungen an die hohe Leistung von Raumfahrt-Radar, Fernerkundung, Kommunikation und anderen Ausrüstungen zu erfüllen. Gleichzeitig reduziert die dreidimensionale Integrations-Technologie die Lötstellen und Leitungen der herkömmlichen Verbindungsmethoden, verringert das Ausfallrisiko aufgrund von Umwelteinflüssen wie Vibration und Temperaturänderungen und verbessert die Zuverlässigkeit des Systems.
Bezüglich der Multifunktionalität und Intelligenz von Raumfahrtausrüstungen werden die zukünftigen Raumfahrtmissionen vielfältiger und intelligenter. Dies erfordert, dass das RF-Mikrosystem die Fähigkeit zur multifunktionalen Integration und Selbstanpassung aufweist. Das RF-Mikrosystem kann die Funktionen flexibel konfigurieren, um verschiedenen Aufgabenanforderungen gerecht zu werden, durch die modulare Gestaltung und den rekonfigurierbaren Aufbau. Beispielsweise in den Kommunikations-, Radar- und Elektronikkriegssystemen von Raumfahrzeugen kann das RF-Mikrosystem die schnelle Umschaltung zwischen verschiedenen Modi und die Ressourcenfreigabe ermöglichen, um die Multifunktionalität und Intelligenz des Systems zu verbessern. Darüber hinaus kann das RF-Mikrosystem mit Steuerungs-, Sensor- und Energieeinheiten integriert werden, um ein miniaturisiertes elektronisches Informationssystem mit eigenständiger Wahrnehmung, Entscheidungsfindung und Ausführungskapazität zu bilden, das die technologische Grundlage für die Entwicklung von intelligenten Raumfahrzeugen bietet.
Daraus ist ersichtlich, dass die Kernkomponenten wie das RF-Chip von entscheidender Bedeutung für die industrielle Umsetzung des Satelliteninternets sind und direkt den Fortschritt der Strategie zur Integration von Luft, Weltraum und Erde bestimmen.