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文檔簡介

1、 第 頁 HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分目錄 HYPERLINK l _TOC_250019 一、 5G 驅(qū)動射頻前端革命4 HYPERLINK l _TOC_250018 (一) 射頻前端是 5G 設(shè)備的核心部件4 HYPERLINK l _TOC_250017 (二) 三個維度看 5G 變化6 HYPERLINK l _TOC_250016 (三) 5G 給射頻前端帶來的三大改變10 HYPERLINK l _TOC_250015 二、 射頻市場保持高增,競爭格局暗流涌動15 HYPERLINK l _TOC_250014 (一) 5G 驅(qū)動射頻器件高增長15 H

2、YPERLINK l _TOC_250013 (二) 美日角逐,射頻前端格局初定17 HYPERLINK l _TOC_250012 (三) 5G 毫米波引入新玩家18 HYPERLINK l _TOC_250011 三、重點公司梳理20 HYPERLINK l _TOC_250010 (一) SKYWORKS20 HYPERLINK l _TOC_250009 (二) QORVO20 HYPERLINK l _TOC_250008 (三) BORADCOM21 HYPERLINK l _TOC_250007 (四) 三安光電21 HYPERLINK l _TOC_250006 (五) 東山精

3、密22 HYPERLINK l _TOC_250005 (六) 信維通信22 HYPERLINK l _TOC_250004 (七) 麥捷科技23 HYPERLINK l _TOC_250003 (八) 卓勝微電子24 HYPERLINK l _TOC_250002 (九) 唯捷創(chuàng)芯24 HYPERLINK l _TOC_250001 (十) 漢天下25 HYPERLINK l _TOC_250000 (十一)飛驤科技25 HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分圖表目錄圖 1:典型射頻前端結(jié)構(gòu)4圖 2:IPHONE XS 射頻部分4圖 3:5G 射頻前端器件數(shù)量和價值量大幅提

4、升5圖 4:5G 改變射頻前端6圖 5:基站和手機(jī)射頻系統(tǒng)比較6圖 6:典型 5G 基站 AAU 的形態(tài)與規(guī)格7圖 7:終端射頻模塊和射頻前端8圖 8:典型終端射頻器件分布8圖 9:5G SA 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)8圖 10:5G NSA 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)8圖 11:SA 與 NSA 對比9圖 12:SUB-6GHZ 與 MMWAVE 毫米波9圖 13:部署 SUB-6GHZ 和毫米波 5G 的國家和地區(qū)10圖 14:5G NSA 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)10圖 15:微波頻率范圍功率電子設(shè)備的工藝技術(shù)對比10圖 16:射頻前端各部件用到的工藝與技術(shù)10圖 17:RF SOI 技術(shù)已經(jīng)成為射頻開關(guān)主流11圖 18:不同射頻器件運(yùn)

5、用的技術(shù)與對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)11圖 19:5G 不同頻譜范圍的產(chǎn)品和技術(shù)11圖 20:采用 GAN 能大大降低基站相控天線陣列成本12圖 21:濾波器主要參數(shù)13圖 22: 5G 時代 BAW/FBAR 是趨勢14圖 23:BAW 濾波器是增長最快的射頻器件14圖 24:射頻前端隨著通信制式升級而越來越復(fù)雜15圖 25:射頻前端集成度逐步提升15圖 26:村田 PAMID 系列產(chǎn)品15圖 27:射頻前端模組進(jìn)化圖示15圖 28:愛立信 15 GHZ 基站系統(tǒng)16圖 29:通信基站發(fā)展趨勢16圖 30:手機(jī)射頻前端價值量隨通信制式復(fù)雜而提升17圖 31:手機(jī)射頻前端價值量隨通信制式復(fù)雜而提升17圖 32

6、:近年來射頻領(lǐng)域的并購事件18圖 33:高通推動 5G 射頻供應(yīng)鏈的整合變化19圖 34:QUALCOMM QTM525 毫米波天線模組和 SNAPDRAGON X55 5G 調(diào)制解調(diào)器19圖 35: QUALCOMM5G 射頻解決方案19圖 36: SKYWORKS 歷年營收與增速20圖 37: SKYWORKS 歷年凈利潤與增速20圖 38: QORVO 歷年營收與增速21圖 39: QORVO 歷年凈利潤與增速21圖 40: 三安集成工藝平臺22圖 41: 三安集成微波射頻代工服務(wù)22圖 42:艾福電子 900MHZ 4T4R 雙工器22圖 43: 艾福電子主要財務(wù)數(shù)據(jù)22圖 44:麥捷

7、科技產(chǎn)品在手機(jī)中的應(yīng)用23圖 45: 卓勝微產(chǎn)品結(jié)構(gòu)24圖 46: 卓勝微營收與利潤數(shù)據(jù)24 HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分一、 5G 驅(qū)動射頻前端革命(一) 射頻前端是 5G 設(shè)備的核心部件射頻前端(RFEE)是移動通信設(shè)備的的重要部件。其扮演著兩個角色,在發(fā)射信號的過程中扮演著將二進(jìn)制信號轉(zhuǎn)換成高頻率的無線電磁波信號,在接收信號的過程 中將收到的電磁波信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號。無線通信設(shè)備中的射頻部分包括射頻前端和天線,射頻前端包括發(fā)射通道和接收通道。具體的元器件包括濾波器(Filter)、功率放大器(PA)、射頻開關(guān)(Switch)、低噪聲放大器(LNA)、天線

8、調(diào)諧器等。射頻部分處于發(fā)射狀態(tài)時,開關(guān)的接收支路關(guān)閉發(fā)射支路打開,低噪聲放大器處于關(guān)閉狀 態(tài),從收發(fā)機(jī)(Tranceiver)發(fā)出的信號經(jīng)過功率放大器(PA)放大,再通過濾波器濾除雜波,通過雙工器(由兩個濾波器組成)后連接到開關(guān)的發(fā)射支路,信號通過天線 發(fā)射出去;當(dāng)射頻部分處于接收狀態(tài)時,開關(guān)的接收支路打開發(fā)射通道關(guān)閉,功率放 大器關(guān)閉,從天線接收到的信號,通過開關(guān)的接收支路到雙工器,經(jīng)過濾波后傳遞給 低噪聲放大器放大,放大后傳遞給收發(fā)機(jī)進(jìn)行信號處理,完成信號接收。圖 1:典型射頻前端結(jié)構(gòu)圖 2:iPhone XS 射頻部分資料來源:高通,太平洋證券整理資料來源:iFixit,太平洋證券整理圖

9、 3:射頻模塊各器件作用資料來源:太平洋證券整理 HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分射頻前端價值量隨著通信制式升級而提升。從手機(jī)終端單機(jī)價值量來看,2G時代射頻前端價值量約3美元,4G時代達(dá)到18美金,到5G時代將增長至25美金,增幅近40%。移動終端每增加一個頻段,需要增加1個雙工器,2 個濾波器,1個功率放大器和1個天線開關(guān)。未來5G手機(jī)將需要實現(xiàn)更復(fù)雜的功能,包括多輸入多輸(MIMO)、智能天線技術(shù)(如波束成形或分集)、載波聚合(CA)等,射頻前端價值量還將持續(xù)提升。圖 4:5G 射頻前端器件數(shù)量和價值量大幅提升資料來源:Skyworks,太平洋證券整理射頻前端在5

10、G時代的重要性日益凸顯。5G需要支持更多的頻段、進(jìn)行更復(fù)雜的信 HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分號處理,射頻前端在通信系統(tǒng)中的地位進(jìn)一步提升。同時射頻前端電路需要適應(yīng)更高的載波頻率、更寬的通信帶寬,更高更有效率和高線性度的信號功率輸出,自身需要升級以適應(yīng)5G的變化,在整體結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及器件數(shù)量方面都需要巨大的革新。射頻前端將是5G極具挑戰(zhàn)、又至關(guān)重要的領(lǐng)域,行業(yè)變革迫在眉睫。圖 5:5G 改變射頻前端資料來源:Qrovo,太平洋證券整理(二) 三個維度看 5G 變化我們從三個維度討論5G對通信環(huán)境的改變,分別是基站側(cè)與終端側(cè)、SA與NSA、Sub-6GHZ與mmwave

11、毫米波,以此來探討5G對射頻前端帶來的影響。1、基站側(cè)與終端側(cè)基站與手機(jī)終端都需要射頻前端,但是兩者有所差異:1、市場規(guī)模方面,終端數(shù)量遠(yuǎn)高于基站數(shù)量,相應(yīng)的射頻前端市場規(guī)模也高于后者。2、性能要求方面,手機(jī)終端要求耗電量低、尺寸小、功率低,基站對應(yīng)要求相對較低。對于移動智能終端,如3G、4G智能手機(jī)要求射頻前端具有高效率,使智能終端的通話時間延長,而基站系統(tǒng)要求射頻前端功放要有高輸出功率,提高信號的傳輸距離。3、單機(jī)射頻器件數(shù)量方面, 基站必須支持多頻段多通道同時發(fā)射接收,支持32、64通道,如華為基站設(shè)備64T64R, 需要用到的濾波器與功率放大器更多。圖 6:基站和手機(jī)射頻系統(tǒng)比較 HY

12、PERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分資料來源:太平洋證券整理對于基站射頻,4G基站采用“BBU+RRU”的組網(wǎng)解決方案,Base Band Unit(BBU) 是基帶處理單元,通常用于基帶數(shù)字信號處理,通過傳輸設(shè)備直接與基站控制器相連; Radio Remote Unit(RRU)是射頻拉遠(yuǎn)單元,包括收發(fā)信機(jī)的中頻和射頻模塊,主要用于處理中頻和射頻信號,射頻前端就位于RRU當(dāng)中。5G基站則采用“CU+DU+AAU”的結(jié)構(gòu),射頻前端位于AAU當(dāng)中。圖 7:典型 5G 基站 AAU 的形態(tài)與規(guī)格資料來源:華為,太平洋證券整理對于手機(jī)射頻,一般集成在手機(jī)射頻模塊里,主要包括天線、射頻

13、前端和射頻芯片,目前手機(jī)射頻芯片多與基帶芯片集成在主芯片內(nèi),天線則設(shè)計為單獨的模塊,射頻前端因制作材料的不同難以與芯片集成,且射頻前端器件種類較多,因此會分成多個不同功能的射頻前端模塊。 HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分圖 8:終端射頻模塊和射頻前端圖 9:典型終端射頻器件分布資料來源:移動通信,太平洋證券整理資料來源:高通,太平洋證券整理2、SA與NSA隨著Rel-15標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié),擺在電信運(yùn)營商的難題是究竟選擇5G 獨立(SA)網(wǎng)絡(luò), 或者是折中部署由LTE網(wǎng)絡(luò)完善而來的非獨立(NSA)網(wǎng)絡(luò)。SA架構(gòu)提供完善的5G體驗,而NSA預(yù)計資本支出相對較低,在5G大規(guī)模應(yīng)用前

14、,NSA可以作為風(fēng)險較低的過渡方案。5G NSA作為過渡方案,增加了射頻前端的復(fù)雜程度。5G NSA需要4G LTE和5G雙連接,采用主從結(jié)構(gòu),即以4G節(jié)點為主結(jié)構(gòu),5G接入節(jié)點為從結(jié)構(gòu),意味著存在頻率互相干擾的問題。在所有移動運(yùn)營商轉(zhuǎn)換為SA之前,NSA將是全球許多運(yùn)營商的選擇,射頻前端比SA架構(gòu)更為復(fù)雜,至少在很長的一段時間內(nèi)繼續(xù)為終端射頻設(shè)計帶來挑戰(zhàn)。圖 10:5G SA 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖 11:5G NSA 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)資料來源:IHS,太平洋證券整理資料來源:IHS,太平洋證券整理 HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分圖 12:SA 與 NSA 對比SA 系統(tǒng)NSA 系統(tǒng)所

15、需投資短期高低到中長期N/A高波譜Sub-6GHZ 頻段優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋最佳選擇依賴 LTE 網(wǎng)絡(luò)完成覆蓋mmwave 頻段通過利用基于熱點的網(wǎng)絡(luò)部署完成需要基于熱點的網(wǎng)絡(luò)部署服務(wù)支持滿足 5G 三大應(yīng)用場景:eMBB、URLLC、mMTC僅支持 eMBB 應(yīng)用場景網(wǎng)絡(luò)性能速率(DL/UL)20Gbps/10Gbps20Gbps/10Gbps延遲1ms4ms網(wǎng)絡(luò)密度1mil devices per km1mil devices per km資料來源:IHS,太平洋證券整理3、Sub-6GHZ與mmwave毫米波Sub-6GHZ即低于6GHZ的5G新頻段,是現(xiàn)有LTE頻段的向上延續(xù),一定程度上能夠利

16、用現(xiàn)有的基站設(shè)施從而簡化5G部署。Sub-6GHZ又可分為低頻段(1GHZ以下)和中頻段(16GHZ),1 GHz 以下的超高頻 (UHF) 頻段非常適合高數(shù)據(jù)速率下的長距離傳輸,是實現(xiàn) 5G 大規(guī)模機(jī)器類型通信 (mMTC) 的理想選擇;1到6GHZ的中頻段則適用于需要至少 100 MHz 通道帶寬的 5G 增強(qiáng)型移動寬帶 (eMBB) 。mmwave毫米波指24GHZ100GHZ的5G新頻段,用于短距離、高數(shù)據(jù)速率的傳輸和交換,對應(yīng)的則是5G超高可靠低時延通信場景(URLLC)。圖 13:Sub-6GHZ 與 mmwave 毫米波資料來源:太平洋證券整理低高頻段協(xié)同,Sub-6GHZ與mm

17、wave毫米波合力促5G落地。一個關(guān)于5G發(fā)展的共識就是,高低頻段協(xié)同發(fā)展策略,以中低頻(Sub-6GHZ)為基礎(chǔ),高頻(mmwave HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分毫米波)為補(bǔ)充,同步開展研究驗證,合力促進(jìn)5G落地應(yīng)用。6GHZ以下頻譜面向廣域覆蓋、高移動性服務(wù)等業(yè)務(wù)場景,作為5G的基礎(chǔ)頻段具有重要意義。而對于24GHZ以上高頻段,可以滿足網(wǎng)絡(luò)高速高容量需求,作為5G的補(bǔ)充頻段。圖 14:部署 Sub-6GHZ 和毫米波 5G 的國家和地區(qū)圖 15:5G NSA 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)國家和地區(qū)已規(guī)劃Sub-6GHz 頻段用于 5G澳大利亞、捷克、法國、香港、拉脫維亞、墨西哥、荷

18、蘭、波蘭、韓國、西班牙、瑞士、泰國、英國、美國已規(guī)劃 6GHz 以上頻段用于 5G澳大利亞、加拿大、香港、波蘭、韓國、美國資料來源:中國電信,太平洋證券整理資料來源: microwaves&RF,太平洋證券整理(三) 5G 給射頻前端帶來的三大改變改變一:有源器件工藝轉(zhuǎn)向GaAs/GaN/SOI5G頻譜提升帶來射頻器件材料和工藝的兩大改變。射頻前端的有源器件由于要承接5G高頻率,材料和工藝都要發(fā)生變化。傳統(tǒng)的射頻工藝以以LDMOS、SiGe、GaAs 為主,未來GaN、SOI等工藝將逐步成為主流。圖 16:微波頻率范圍功率電子設(shè)備的工藝技術(shù)對比圖 17:射頻前端各部件用到的工藝與技術(shù) HYPE

19、RLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分資料來源:太平洋證券整理資料來源:CMCC,太平洋證券整理對于功放PA,目前針對3G和4G市場的PA主要有基于Si的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)和砷化鎵(GaAs)PA兩種,其中又以GaAs PA為主流。基于GaAs工藝的功放技術(shù)以其高耐壓、高功率、縱向電流特性和良好的襯底特性而特別適合于射頻功率放大器應(yīng)用,在3G、4G等移動通信終端和高端智能手機(jī)領(lǐng)域,GaAs功放芯片有著不可撼動的地位。而在基站領(lǐng)域,GaN有望取代LDMOS,成為PA的主流技術(shù)。對于天線開關(guān)/LNA,傳統(tǒng)是以GaAs技術(shù)為主,隨著通信世代更新,RF-SOI技術(shù)逐漸成為

20、主流。與GaAs相比,RF-SOI具有相同的性能和功耗,成本超過30%減少和50% 的模具面積。因此,RF-SOI逐漸取代GaAs。RF-SOI技術(shù)自2010年開始應(yīng)用后,目前已經(jīng)幾乎100%應(yīng)用于智能手機(jī),而且有望從射頻開關(guān)向PA、LNA等部件滲透。圖 18:RF SOI 技術(shù)已經(jīng)成為射頻開關(guān)主流資料來源:Soitec,太平洋證券整理工藝進(jìn)化在Sub-6GHZ和毫米波頻段有所不同。對于Sub-6GHZ,由于與現(xiàn)有4G頻段接近,雖然結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜,但是射頻工藝整體變化不大,基本工藝都可以作為可選項,更多的是漸進(jìn)式創(chuàng)新。而對于毫米波,由于射頻前端集成度更高,更容易實現(xiàn)集成的SOI技術(shù)應(yīng)用更為廣泛,

21、同時技術(shù)可選項大為減少。圖 19:不同射頻器件運(yùn)用的技術(shù)與對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)圖 20:5G 不同頻譜范圍的產(chǎn)品和技術(shù) HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分資料來源:Qrovo,太平洋證券整理資料來源:Skyworks,太平洋證券整理5G帶來的工藝改變在基站側(cè)與終端側(cè)也不一致,GaN有望成為基站射頻的主流技術(shù)。終端側(cè),GaAs技術(shù)由于成熟度高,性能足夠且成本較低,5G時代也將占據(jù)主流地位;而基站側(cè),GaN技術(shù)有望成為PA的主流技術(shù)。相較于基于Si的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(Si LDMOS)和GaAs,在基站端GaN射頻器件更能有效滿足5G的高功率、高通信頻段和高效率等要求。當(dāng)頻率擴(kuò)

22、展到Sub-6GHZ,適用于3GHZ以下的LDMOS不再滿足5G規(guī)范,GaN PA(以及部分LNA等)更有可能成為基站建設(shè)的主力。根據(jù)Yole 估計,大多數(shù)低于6GHz的宏網(wǎng)絡(luò)單元實施將使用GaN器件,到2023年,GaN RF器件市場規(guī)模達(dá)到13億美元。GaN在基站建設(shè)成本上亦有很大下降潛力。以基站的相控天線陣列為例,其成本包括射頻元件、PCB和天線本身,使用GaN前端可以使天線陣列大小減小8倍,也能大大減少相應(yīng)的材料成本。僅分析射頻元件,目前在4英寸SiC晶圓上制備的GaN材料是8 英寸SiGe的4.5倍,隨著6英寸GaN產(chǎn)線的大批量投產(chǎn),GaN成本有望下降至SiGe的3倍。兩種工藝的成本

23、比較如表。與全SiGe結(jié)構(gòu)相比,6英寸GaN技術(shù)可以節(jié)省35%的整體原材料成本。在SiGe工藝下,雖然每臺設(shè)備的與硅相關(guān)的成本較低,但是整體系統(tǒng)成本要高很多。圖 21:采用 GaN 能大大降低基站相控天線陣列成本單位全 SiGeGaN+SiGe每通道波束成型芯片面積mm2.32.3每通道射頻前端芯片面積mm1.25.2SiGe 芯片總面積mm1752144GaN 芯片總面積mm0344芯片成本單位備注全 SiG 芯片系統(tǒng)成本1752$/xGaN+SiGe 芯片系統(tǒng)成本(4-inch GaN)1647$/x4-inch GaN=4.5xGaN+SiGe 芯片系統(tǒng)成本(6-inch GaN)114

24、6$/x6-inch GaN=3x HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分資料來源:MWjournal,太平洋證券整理改變二:濾波器由SAW轉(zhuǎn)向BAW,由金屬轉(zhuǎn)向介質(zhì)濾波器通過對通信鏈路中的信號頻率進(jìn)行選擇和控制,抑止不需要的頻率信號, 解決不同頻段、不同形式通信系統(tǒng)之間信號干擾問題,提高通信質(zhì)量。其主要參數(shù)包括插入損耗、Q值、中心頻率、通帶帶寬等。圖 22:濾波器主要參數(shù)關(guān)鍵參數(shù)內(nèi)容中心頻率決定功能工作頻段通帶帶寬工作頻帶寬度插入損耗插入負(fù)載時對通帶產(chǎn)生的衰減品質(zhì)因素 Q描述選頻特征,Q 值越大則可實現(xiàn)越窄通帶溫度漂移由溫度變化導(dǎo)致的響應(yīng)頻率變化資料來源:OFweek,太平

25、洋證券整理5G背景下,基站端由金屬腔體濾波器向陶瓷介質(zhì)濾波器過渡。在3G/4G時代,金屬腔體濾波器憑借結(jié)構(gòu)牢固、性能穩(wěn)定的特征,Q值適中、高端寄生通帶較遠(yuǎn)、散熱性能好,且較低的成本,較成熟的工藝成為通信基站首選。但由于移動通信頻譜資源有限,隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展商用無線頻段非常密集,導(dǎo)致了高抑制的系統(tǒng)兼容問題。基站進(jìn)入Massive MIMO時代,RRU和天饋結(jié)合為AAU,對濾波器小型化、輕質(zhì)化、集成化、產(chǎn)量化、性能穩(wěn)定方面提出更高要求。此時,陶瓷介質(zhì)濾波器以更高Q值,更小損耗,同時尺寸也更小的優(yōu)點,有望成為基站濾波器主流。手機(jī)端,濾波器的選型將由SAW/TC-SAW 轉(zhuǎn)為 BAW/FBAR。

26、BAW(體聲波) 和SAW(聲表面波)分別代表不同階段的技術(shù)方向。聲表面波(SAW)技術(shù)六十年代末發(fā)展起來,其體積小、性能穩(wěn)定、使用方便、選擇性好、頻帶寬,一般工作1.9GHz 以 HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分下頻段,應(yīng)用上限為2.5GHz 左右,但存在工作頻率不高、插入損耗較大、功率容量較低等缺點。5G Sub-6GHz頻段下,SAW無法適用。BAW濾波器中聲波垂直傳播,最大可以工作到20GHz,功率接近40dBm(10W),具有對溫度變化不敏感,插入損耗小,帶外衰減大等優(yōu)點,適用于高頻率場景,但由于高Q值,成本較高。目前階段BAW和SAW 會分別在中高頻和低頻發(fā)

27、揮最優(yōu)性能優(yōu)勢。FBAR是一種基于BAW的諧振技術(shù),利用壓電薄膜的逆壓電效應(yīng)將電能量轉(zhuǎn)換成聲波形成諧振。FBAR濾波器綜合了介質(zhì)陶瓷的性能優(yōu)越和SAW體積較小的優(yōu)勢,并且克服兩者的缺點,是替代SAW濾波器的下一代濾波器。圖 23: 5G 時代 BAW/FBAR 是趨勢圖 24:BAW 濾波器是增長最快的射頻器件資料來源:GTI,太平洋證券整理資料來源:Akoustis,太平洋證券整理改變?nèi)呵岸四=M化程度日益復(fù)雜5G時代射頻前端模組化程度將越來越高。隨著通信制式升級,頻段變多,高一級的通信系統(tǒng)要向下兼容,導(dǎo)致射頻器件越來越多越來越復(fù)雜;同時要求增加電池容量, 壓縮PCB板面積,決定了模組化是必

28、然趨勢:1、終端小型化。射頻前端模組化降低了對PCB面積的占用,這對于寸土寸金的手機(jī)終端內(nèi)部尤為重要。2、大批量生產(chǎn)一致性。如果用分立原件搭建復(fù)雜需求的射頻電路,很難保證量產(chǎn)一致性,而模塊化將電路內(nèi)化,可靠性更高。3、縮短研發(fā)周期。射頻前端模組化提升了終端廠商的研發(fā)效率,縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期,使得后者能更快地推出新產(chǎn)品。Qorvo和Skyworks都推出了把多個射頻器件封裝到一起的SiP封裝產(chǎn)品,Qrovo的RF Fushion,skyworks的Skyone產(chǎn)品、高通與TDK合資公司推出的RF360產(chǎn)品,國內(nèi)銳迪科推出了集成功放、濾波器和開關(guān)的模塊,提供高度集成化的解決能力。 HYPERLIN

29、K / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分圖 25:射頻前端隨著通信制式升級而越來越復(fù)雜圖 26:射頻前端集成度逐步提升資料來源:Qrovo,太平洋證券整理資料來源:Qrovo,太平洋證券整理射頻前端模塊通常存在三種主流架構(gòu):PAMiD架構(gòu)、MMMB PA+ASM架構(gòu)、MMPA+ TxFEM架構(gòu),對應(yīng)了不同形式的模組化。MMMB PA集成2G/3G/4G PA,通過外部濾波器和雙工器與天線開關(guān)模塊ASM連接,即MMMB PA+ASM架構(gòu);MMPA+ TxFEM是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的射頻前端架構(gòu),MMPA只集成3G/4G PA,2G PA與ASM集成, 稱為“TxFEM”。PAMiD集成度最高,集

30、成了MMMB PA+ FEMiD。主流的旗艦機(jī)型因為要支持全球大部分頻段,大都采用PAMiD架構(gòu)。圖 27:村田 PAMid 系列產(chǎn)品圖 28:射頻前端模組進(jìn)化圖示資料來源:村田,太平洋證券整理資料來源:村田,太平洋證券整理二、 射頻市場保持高增,競爭格局暗流涌動(一) 5G 驅(qū)動射頻器件高增長基站側(cè):5G 基站天線進(jìn)化為 Massive MIMO 帶來射頻器件成倍增加。傳統(tǒng) 4G 基站所配置 MIMO 天線基本是 2T2R、4T4R 和 8T8R,5G 毫米波頻段,波長縮小到毫米級, MIMO 進(jìn)化為 Massive MIMO,可以達(dá)到 64T64R,甚至 128T128R。以 64T64R

31、 基站為例,每個通道需要一套射頻器件來計算,則射頻器件套數(shù)將為傳統(tǒng) 2T2R 基站的 HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分16 倍。同時由于 5G 通信頻段帶寬將大幅增加,濾波器、PA 等設(shè)計更為復(fù)雜,單體價值也會有較大提升。數(shù)量成倍增加疊加價值量提升,基站射頻市場潛力巨大。圖 29:愛立信 15 GHz 基站系統(tǒng)資料來源:Ericsson,太平洋證券整理圖 30:通信基站發(fā)展趨勢資料來源:NXP,太平洋證券整理手機(jī)側(cè):5G 射頻前端復(fù)雜化與 5G 換機(jī)潮,驅(qū)動射頻前端市場成長。全球智能手機(jī)市場已經(jīng)趨于飽和,但是從 3G 到 4G 以及未來 5G,射頻器件單機(jī)價值量逐步提升

32、; 加之 5G 驅(qū)動的換機(jī)潮,手機(jī)側(cè)射頻前端市場有望迎來加速成長。 HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分圖 31:手機(jī)射頻前端價值量隨通信制式復(fù)雜而提升典型 3G 設(shè)備區(qū)域性 LTE 設(shè)備全球漫游 LTE 設(shè)備SaW 濾波器1.2522.25TC-SAW 濾波器00.51.5BAW 濾波器01.53.5總濾波器數(shù)量1.2547.25PA、開關(guān)2.53.55.5RF 器件總計3.757.57.5資料來源:Triquent,太平洋證券整理根據(jù) Yole 的預(yù)測,智能手機(jī)射頻前端市場將在 2023 年達(dá)到 352 億美元,復(fù)合年增長率為 14。但是射頻部件增速不一,其中份額最大的

33、濾波器市場預(yù)計將以 19的復(fù)合增速增長,從 2017 到 2023 年幾乎增長 3 倍;LNA 市場預(yù)計將以 16的復(fù)合年增長率增長;隨著 44 及以上MIMO 技術(shù)的普及,預(yù)計天線調(diào)諧器市場也將實現(xiàn)顯著增長。圖 32:手機(jī)射頻前端價值量隨通信制式復(fù)雜而提升資料來源:Yole,太平洋證券整理(二) 美日角逐,射頻前端格局初定收購兼并熱潮下,射頻前端格局初定。傳統(tǒng)的射頻前端市場基本由美日巨頭占據(jù),主要是四家廠商:Broadcom、Skyworks、Qorvo和Murata。隨著通信制式的不斷復(fù)雜化與單機(jī)ASP提升,形成射頻部分一體化射頻解決能力才能占領(lǐng)最大的市場份額,自2014 HYPERLIN

34、K / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分年以來,海外巨頭進(jìn)行了一系列布局,來強(qiáng)化自己的射頻芯片布局;海外射頻芯片巨頭,通過一系列并購整合,完成了射頻芯片和濾波器的布局。主要是進(jìn)行了三方面的布局:1、基帶芯片廠商與射頻芯片廠商之間的整合,形成基帶和射頻一體化提供方案。典型的代表為Qualcomn與TDK設(shè)立RF360公司研發(fā)射頻部分;2、射頻芯片廠商收購濾波器廠商,形成射頻芯片與濾波器的一體化解決能力,典型的代表為skyworks收購Panasonic的射頻部門,組成新的skyworks; 3、巨頭之間的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合與整合,提供射頻終端的整體解決能力,典型的代表為2014年RFMD與Triquint

35、合并成立Qorvo,2014年Murata收購Peregrine,增強(qiáng)射頻前端的能力。海外巨頭通過一系列整合,進(jìn)一步拉高了射頻前端行業(yè)門檻,給后來者包括國產(chǎn)企業(yè)帶來很大困難。圖 33:近年來射頻領(lǐng)域的并購事件資料來源:Yole,太平洋證券整理(三) 5G 毫米波引入新玩家毫米波頻段下,基帶芯片廠商涉足射頻前端。在毫米波頻段下,由于可以根據(jù)CMOS或SOI技術(shù)設(shè)計每個構(gòu)建模塊,這將使得許多以前幾乎沒有無線電制造經(jīng)驗的數(shù)字芯片供應(yīng)商有機(jī)會參與到集成射頻SOC模塊的開發(fā)。典型代表是高通,其在2014年收購Blacksand進(jìn)入PA市場,2016年同日本電子元器件廠商TDK聯(lián)合組建合資公司進(jìn)入濾波器市

36、場,為5G時代射頻前端技術(shù)提前布局,同時發(fā)布全球首款5G調(diào)制解調(diào)器驍龍X50。2017年2月,高通推出了全新的射頻前端解決方案RF360,提供了從調(diào)制解調(diào)器到天線的完整解決方案。 HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分圖 34:高通推動 5G 射頻供應(yīng)鏈的整合變化資料來源:Yole,太平洋證券整理其后高通逐步完善了射頻前端產(chǎn)品線,于2019年2月推出X50的后續(xù)版本X55,能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)7Gbps的下行、以及3Gbps的上行速率。同時推出了相配套的射頻前端方案, 最突出的是支持全球毫米波頻段(26GHz、28GHz、39GHz)的 QTM525毫米波天線模組,其可以實現(xiàn)厚度小于

37、8mm的5G手機(jī)(相比之下,iPhone XS和Galaxy S9分別為7.7mm和8.5mm厚)。高通通過將收發(fā)器、開關(guān)等前端器件和天線陣列都集成在一個模組當(dāng)中, 極大地簡化了5G手機(jī)開發(fā)難度,并且有效控制模組尺寸。圖 35 : Qualcomm QTM525 毫 米 波 天線 模組 和Snapdragon X55 5G 調(diào)制解調(diào)器圖 36: Qualcomm5G 射頻解決方案資料來源: Qualcomm,太平洋證券整理資料來源:Qualcomm,太平洋證券整理 HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分三、重點公司梳理(一) SkyworksSkyworks(思佳訊)創(chuàng)立于

38、1962 年,總部位于美國馬薩諸塞州,是世界上領(lǐng)先的專注于射頻及無線半導(dǎo)體解決方案的公司。其產(chǎn)品包括用于手機(jī)和無線基礎(chǔ)設(shè)施的功率放大器、前端模塊等 RF 產(chǎn)品。工藝技術(shù)儲備豐富,涵蓋了 GaAs HBT、pHEMT、BiCMOS、SiGe、CMOS、SOI 及 TC-SAW 等各類數(shù)字與模擬工藝。受益于完善的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、在 IoT 及 WiFi 領(lǐng)域的拓展和在蘋果手機(jī)中的廣泛應(yīng)用,Skyworks 業(yè)績快速增長。Skyworks 在 SAW 濾波器、射頻功率放大器、射頻開關(guān)等產(chǎn)品上都有完善的產(chǎn)品覆蓋,并在將芯片集成為模組的方面有較強(qiáng)能力。圖 37: Skyworks 歷年營收與增速(單位:億美元

39、)圖 38: Skyworks 歷年凈利潤與增速(單位:億美元)5050%4040%3030%20%2010%100%0-10%12200%10160%8120%680%440%2營業(yè)總收入YoY00%-2-40%凈利潤YoY資料來源:Skyworks,太平洋證券整理資料來源: Skyworks,太平洋證券整理(二) QorvoQorvo 由 TriQuint 和 RF Micro Devices 兩家公司于 2015 年合并組成。Qorvo 在射頻產(chǎn)品領(lǐng)域提供商中占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位,在某些領(lǐng)域具備壟斷優(yōu)勢。毛利率較為穩(wěn)定,主要客戶有華為、三星等。公司 4G 時代獲得快速發(fā)展。優(yōu)勢在于高端射頻濾波器

40、產(chǎn)品, 特別是是BAW 濾波器方面,Qorvo 與 Broadcom 幾乎主導(dǎo)了該市場。2540%2300% HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分凈利潤YoY圖 39: Qorvo 歷年營收與增速(單位:億美元)圖 40: Qorvo 歷年凈利潤與增速(單位:億美元)3560%3050%2.5400%2030%1.5200%1520%1100%1010%50%0.500%0-10%營業(yè)總收入YoY-0.5-100%-1-200%資料來源:Qorvo,太平洋證券整理資料來源: Qorvo ,太平洋證券整理(三) Boradcom圖 41: Broadcom 歷年營收與增速(單

41、位:億美元)圖42: Broadcom 歷年凈利潤與增速(單位:億美元)250100%150800%20080%100600%15060%400%10040%50200%0%2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018-200%201020112012201320142015201620172018-50-400%資料來源:Broadcom,太平洋證券整理資料來源:Broadcom,太平洋證券整理Broadcom 是由原光電子廠商 Avago 以于 2015 年 370 億美元收購網(wǎng)絡(luò)芯片巨頭Broadcom 合并而成的公司。Broadcom 提供無

42、線嵌入式解決方案和射頻組件產(chǎn)品,包括全套的射頻前端產(chǎn)品。Broadcom 在射頻前端領(lǐng)域的布局較久,在射頻前端模塊和射頻濾波器方面的實力較強(qiáng)。營業(yè)收入YoY(四) 三安光電三安光電是 LED 芯片龍頭,在 2014 年進(jìn)入化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域,目前已經(jīng)搭建成涵蓋微波射頻、高功率電力電子、光通訊等領(lǐng)域的化合物半導(dǎo)體制造平臺,具備襯底材料、外延生長、以及芯片制造的產(chǎn)業(yè)整合能力,擁有大規(guī)模、先進(jìn)制程能力的 MOCVD 外延生長制造線。在微波射頻領(lǐng)域,當(dāng)前已推出具有國際競爭力的 GaAs HBT、pHEMT 以及GaN、SiC 等面向射頻應(yīng)用的先進(jìn)制程工藝,已建成專業(yè)化、規(guī)模化的 4 寸、6 寸 HYPE

43、RLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分化合物晶圓制造產(chǎn)線,來滿足射頻無線通信及毫米波客戶的代工需求,是國內(nèi)稀缺的5G 射頻器件代工商。圖 43: 三安集成工藝平臺圖 44: 三安集成微波射頻代工服務(wù)資料來源:三安集成,太平洋證券整理資料來源:三安集成 ,太平洋證券整理(五) 東山精密圖 45:艾福電子 900MHz 4T4R 雙工器圖 46: 艾福電子主要財務(wù)數(shù)據(jù)(單位:萬元)60005000400030002000100020152016資料來源:東山精密,太平洋證券整理資料來源:東山精密,太平洋證券整理公司旗下艾福電子是基站陶瓷濾波器生產(chǎn)商,產(chǎn)品主要包括陶瓷介質(zhì)濾波器、雙工器等,

44、間接或直接成為國內(nèi)外通信運(yùn)營商主力供應(yīng)商。2018 年 10 月公司發(fā)布公告, 子公司艾福電子取得華為的濾波器采購訂單,向其供應(yīng) 5G 陶瓷介質(zhì)濾波器等產(chǎn)品,訂單金額為 2538.08 萬元。據(jù)公司一季報業(yè)績預(yù)告,艾福電子陶瓷介質(zhì)濾波器產(chǎn)品已經(jīng)對主要客戶開始批量供貨。艾福電子是公司在 5G 通信設(shè)備市場領(lǐng)域的關(guān)鍵布局,盈利前景較為廣闊。0營業(yè)收入凈利潤(六) 信維通信公司是世界領(lǐng)先的射頻零部件解決方案提供商,為客戶提供移動終端天線及相關(guān)模組、音射頻模組、良好電磁兼容性能的連接器的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售與服務(wù)為一體的 HYPERLINK / 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分一站式創(chuàng)新技術(shù)解決方案。20

45、17 年 6 月,公司出資 1.1 億元入股德清華瑩,成為德清華瑩的第二大股東。德清華瑩成立于 1978 年,是國內(nèi)最早研制生產(chǎn)聲表面波濾波器產(chǎn)品的企業(yè)。通過此次投資,信維通信也順利打入 SAW 濾波器市場。結(jié)合自身的天線業(yè)務(wù),公司成為國內(nèi) 5G 射頻前端領(lǐng)域的重要標(biāo)的。圖 47:德清華瑩 SAW 濾波器產(chǎn)品資料來源:德清華瑩,太平洋證券整理(七) 麥捷科技麥捷科技主營業(yè)務(wù)為研發(fā)、生產(chǎn)及銷售片式功率電感、濾波器及片式 LTCC 射頻元器件等新型片式被動電子元器件和 LCD 顯示屏模組器件,并為下游客戶提供技術(shù)支持服務(wù)和元器件整體解決方案。公司一體成型電感及 SAW 濾波器、LTCC 濾波器在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平,目前已經(jīng)批量出貨導(dǎo)入終端品牌廠商,根據(jù)公司 2018 年業(yè)績快報, 相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)開始貢獻(xiàn)業(yè)績。其中 SAW 濾波器批量出貨并成功 Design in 知名

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