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辰哥:5G大背景下这一细分领域将成为市场焦点

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发表于 2020-6-29 12:43:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
  5G时代射频作为硬件終端价值量提升最大环节之一,必将成市场焦点。

  射频器件是无线通信系统的核心零部件,主要负责高频无线电波的接收、发射和处理。

  由于5G信号将新增29个频段,而频段数量的提升需要增加射频前端器件数量。射频前端主要包括滤波器、PA(功率放大器)、射频开关、双工器、LNA(低噪声放大器)等器件。

  从国产化率来看,目前95%的射频市场被博通、Skyworks、村田、Qorvo等射频巨头垄断,国产化空间巨大,目前部分国内厂商在某些细分领域取得了一定的突破。

  从5G商业化来看,射频芯片在单机价值和5G换机潮的双重驱动下将迎来加速成长期。预计手机射频前端市场从2017年的150亿美元增长至2023年的350亿美元,年复合增长高达14%,其中滤波器的CAGR更是高达21%。

  从射频生态来看,传统IDM射频巨头Skyworks、村田、Qorvo等选择从Sub 6GHz向5G逐渐过渡,而高通则凭借5G基带的领先优势,选择直接切入5G毫米波市场。同时,三星、华为海思、联发科也在加速步入5G射频行业,射频行业的格局或将重新调整。

  1、什么是射频芯片?

  先来看什么是是射频。

  射频(Radio Frequency),表示可以辐射到空间的电磁频率,频率范围从300kHz~300GHz之间。射频是一种高频交流变化电磁波的简称。

  你就记住它是电磁波就行了。

  至于射频芯片,是能够将射频信号和数字信号进行转化的芯片。

  射频芯片有多重要呢?如果一台手机想打电话,维二需要的芯片,分别是基带芯片、射频芯片。

  也就是说,缺少了射频芯片,手机完全没法用。

  射频前端芯片包括5类,分别是射频开关、射频低噪声放大器、射频功率放大器、双工器以及射频滤波器。

  1)射频开关用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段间的切换。

  2)射频低噪声放大器用于实现接收通道的射频信号放大。

  3)射频功率放大器用于实现发射通道的射频信号放大。

  4)射频滤波器用于保留特定频段内的信号并将特定频段外的信号滤除。

  5)双工器用于将发射和接收信号的隔离以保证接收和发射在共用同一天线的情况下能正常工作。

  2、市场空间有多大?

  据Yole Development数据,2018年全球移动终端射频前端市场规模为150亿美元,预计2025年有望达到258亿美元,7年符合增速为8%。

  为什么行业会增长呢?

  因为每一次通信制式升级,都是射频芯片价值量提升的机遇。

  5G手机必然要兼顾2/3/4G,因此5G手机在保留2/3/4G射频芯片的同时,支持5G新频段的射频芯片为全新增量。

  据国信测算,5G时代手机厂商的射频元件平均成本大于50美金,相较4G时代的16.4美金,价值量成倍增加。

  刚说到射频芯片有5种,各自的空间如何?目前看,调谐开关、滤波器、低噪声放大器增速最快。

  1)射频开关空间

  射频开关的作用是将多路射频信号中的任一路或几路通过控制逻辑连通,达到共用天线、节省终端产品成本的目的。

  射频开关的主要产品种类有移动通信传导开关、WiFi开关、天线调谐开关等,广泛应用于智能手机等移动智能终端。

  2011年及之前智能手机支持的频段数不超过10个,而随着4G通信技术的普及,至2016年智能手机支持的频段数已经接近40个。5G应用支持的频段数量将新增50个以上。

  因此,移动智能终端需要不断增加射频开关的数量以满足对不同频段信号接收、发射的需求。

  这里面潜力最大的是天线调谐开关。

  天线调谐开关(Tuner)主要给天线做配套。

  全面屏的普及,紧凑的机身设计,导致天线系统的整体效率降低,需要天线调谐开关提高天线对不同频段信号的接收能力,天线调谐开关的重要性和需求也日益增长。

  4G手机一般需要4~6个天线,而5G手机至少需要6~10个天线,对应的天线需求适配性增长。

  据Yole Development预测,天线调谐开关的市场规模将从2018年的5亿美元增长至2025年的12亿美元,年均复合增长率为13%。

  2)滤波器

  射频滤波器的作用是提高信号的抗干扰性及信噪比。

  滤波器的市场驱动主要源于新通信制式对额外滤波的需求。在4G以及5G频段的逐步实现,Wi-Fi、蓝牙、GPS等无线技术的普及等,导致射频滤波器的需求增长迅速。

  从2018年至2025年,滤波器及双工器等市场规模将从约31亿美元增长至51亿美元,增长潜力较大。

  3)低噪声放大器(LNA)

  低噪声放大器的功能是把天线接收到的微弱射频信号放大,尽量减少噪声的引入,在移动智能终端上实现信号更好、通话质量和数据传输率更高的效果。

  随着5G逐渐普及,智能手机中天线和射频通路的数量增多,对射频低噪声放大器的数量需求迅速增加,据数据统计,射频低噪声放大器市场规模将从2018年的约3亿美元增长至2025年的8亿美元,年均复合增长率将达到16%。

  3、什么是射频模组?

  刚谈到,射频芯片有5类。那么把部件做个集合,就叫射频模组。为的是提高集成度与性能并使体积小型化。

  根据集成方式的不同可分为——

  1)DiFEM(集成射频开关和滤波器)

  2)LFEM(集成射频开关、低噪声放大器和滤波器)

  3)FEMiD(集成射频开关、滤波器和双工器)

  4)PAMiD(集成多模式多频带PA和FEMiD)等模组组合。

  目前,射频前端器件数量持续增加,但是PCB板可用面积趋紧。这促进了射频前端模组化,越来越多的分立式射频前端芯片通过技术封装在同一颗大芯片里面。

  从博通(公司是全球领先的有线和无线通信半导体公司)的发展来看,2007~2010年主要是分立的射频前端器件,2011~2013年是单颗PA模组,2014年以来持续升级,已经实现多频段PA模组整合。与此同时,Skyworks、Qorvo、村田、高通等射频前端芯片大厂均已推出多品类射频前端模组产品。

  1)接收模组(FEM)

  接收模组主要指承担下载功能的射频模组,不含PA。接收模组主要是射频开关、滤波器、LNA等芯片产品的排列组合。

  预计射频前端接收模组市场空间将从2018年的25亿美元增长到2025年的29亿美元,年均复合增长率为2%。

  2)功率放大器模组(PAM)

  功率放大器模组主要指承担上传信号功能的射频模组,包含PA。功率放大器模组主要是射频开关、滤波器、PA等芯片产品的排列组合。

  预计功率放大器模组模组市场空间将从2018年的60亿美元增长到2025年的104亿美元,年均复合增长率为8%。

  3)AiP模组(毫米波天线模组)

  由于毫米波频率高,传输损耗大,因此天线和射频前端集成化,典型设计上,将毫米波天线与毫米波芯片封装在一起,业内称之为AiP。

  现阶段美国5G网络主推毫米波建设,三星美国版搭载AiP模组支持美国5G频段,预计2020年iPhone新品美国版本同样需要配置AiP模组。

  AiP模组于2019年开始产生销售,主要是美国市场,预计到2025年市场空间将达到13亿美元,年均复合增长率为68%。

  4)WiFi模组

  WiFi功能是智能手机的必备,最新一代标准为WiFi 6,小米10、华为P40、iPhone等2020年新上市手机全面支持。

  每一次标准升级都会带动相关芯片创新和价值量提升。

  随着WiFi 6新标准的普及渗透,预计WiFi模组市场规模将从2018年的20亿美元增长到2025年的31亿美元,年均复合增长率为6%。

  4、行业竞争格局

  全球射频前端芯片市场主要被Murata、Skyworks、Broadcom、Qorvo、Qualcomm等国外领先企业长期占据。

  国际领先企业起步较早,底蕴深厚,在技术、专利、工艺等方面具有较强的领先性,同时通过一系列产业整合拥有完善齐全的产品线,并在高端产品的研发实力雄厚。

  相比之下,国内射频芯片公司由于起步较晚,基础薄弱,并且主要集中在无晶圆设计领域,较之国际领先企业还存在较大差距。

  国内射频芯片厂商从相对成熟的分立射频芯片起步,在5G手机广泛普及前的窗口期,逐步实现射频前端国产替代,同时积累模组能力,逐步走向全品类供应。

  具体受益企业如下——

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