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文檔簡介

1、2022年射頻前端行業發展現狀及未來趨勢分析1 PA 是射頻前端重要器件,LNA/射頻開關保障信號正常接收1.1 射頻前端簡介射頻前端指位于射頻收發器及天線之間的中間模塊,在這一段里信號以射頻形式傳輸。射頻前端主 要包含濾波器(Filter)、功率放大器(PA)、射頻開關(Switch/Tuner)、低噪聲放大器(LNA)四類 器件以及一些射頻連接和匹配電路,功能為無線電磁波信號的發送和接收,是移動終端設備實現蜂 窩網絡連接、Wi-Fi、藍牙、GPS 等無線通信功能所必需的核心模塊。射頻前端與基帶、射頻收發器 和天線共同實現無線通訊的兩個本質功能,即將二進制信號轉變為高頻率無線電磁波信號并發送

2、, 以及接收無線電磁波信號并將其轉化為二進制信號。基帶信號處理器能夠對需要的處理信號(如麥克風接收到的音頻)進行轉換;對數字信號、模擬信 號進行轉化。隨后經過射頻芯片進行調制,變成射頻信號。而射頻前端則是對射頻信號進行過濾和 放大。若沒有射頻前端芯片,手機等移動終端設備將無法撥打電話和連接網絡以及無線通信功能。 因此,射頻前端在無線通信中有不可或缺、至關重要的作用。1.2 功率放大器簡介射頻功率放大器是射頻前端信號發射的核心器件,主要用于發射鏈路,作用是將射頻前端發射通道 的微弱射頻信號進行放大,以便信號成功被天線發射、被通信基站接收,使移動設備有更高的通信 質量、更強的電池續航能力。在智能手

3、機等終端設備中,PA 芯片通常與其他射頻前端芯片集成為模組產品進行應用。根據集成的 芯片種類及數量,PA 模組可分為低、中、高集成度的模組,一般分為 SMSB/SMMB PA、MMMB PA Tx Module、L-PAMiD/L-PAMiF 四種。射頻功率放大器模組(PA 模組)是唯捷創芯最主要的生產產品,收入占公司主營業務收入比例超過 95%。經過通信技術的發展和多年的研發投入和產品迭代,唯捷創芯 PA 模組的集成度不斷提高, 目前已發展至以 MMMB PA 和 TxM 中集成度的 PA 模組產品為主。此外,公司已在高集成度的 L-PAMiF 等產品上實現了量產銷售。工作原理上,射頻功率放

4、大器(PA)的首先將接收到的不同頻段的信號分別通過對應的通道輸入模 組內部,繼而先后由驅動放大器(DA)以及 PA 芯片利用外部供電電壓兩次放大信號功率,使信號 功率達到發射饋送所需的水平,最終通過射頻開關分配到指定的頻段予以輸出。在智能手機等終端 設備中,PA 芯片通常與其他射頻前端芯片集成為模組產品進行應用。1.3 低噪聲放大器簡介低噪聲放大器(LNA)是一種噪聲系數很低的放大器,存在于 Wi-Fi 射頻前端模組、射頻接收端模組 等多塊組件中,一般用作各類無線電接收機的高頻或中頻前臵放大器,以及高靈敏度電子探測設備 的放大電路。在需要放大微弱信號的場合,信號放大器自身的噪聲對信號可能造成非

5、常嚴重的干擾, 減小這類無意義的噪聲便于提高輸出的信噪比,使通信更流暢與靈敏。1.4 射頻開關簡介射頻開關是用于切換射頻信號通路的電子開關,引導信號按照預定路徑輸入或者輸出至不同的模塊 或者天線端口實現電路的切換功能。射頻開關應用于射頻信號的接收和發射通路中,可減少不同信 號之間的相互干擾,提高信號收發的靈敏度。公司的射頻開關涵蓋了單刀多擲、多刀多擲等各種模 式的產品,用于各類通信設備;且均為射頻開關芯片裸片單獨封裝后的產品,與 PA 模組、Wi-Fi 射 頻前端模組中集成的射頻開關芯片裸片不可相互替代使用。射頻開關的基本工作原理為在:在同一時刻只有一個開關處于閉合狀態并與公共端鏈接導通、其余

6、 開關均處于斷開狀態的前提條件下,射頻開關通過改變輸入控制端口的電壓,實現閉合或斷開狀態 的切換。2 集成電路政策東風至,PA 模組大顯身手2.1 集成電路行業概況2.1.1 發展歷程與市場規模集成電路行業作為現代信息產業的基礎和核心產業之一,已成為當前國際競爭的焦點和衡量一個國 家或地區現代化程度以及綜合國力的重要標志。我國大陸集成電路產業的雖起步較晚,但經過近 20 年的飛速發展,我國集成電路產業從無到有,從弱到強,已經在全球集成電路市場占據舉足輕重的 地位。據美國半導體協會(SIA)數據,2020 年中國半導體行業市場規模為 1517 億美元,占全球比 重 34.5%,雖然較 2019

7、年世界占比 34.9%有所下降,但仍是全球最大半導體消費國家。近年來,在國 內外市場需求拉動、國家相關鼓勵政策扶持、國家集成電路產業基金主導的資本推動下,我國集成 電路產業整體實現蓬勃發展,創新能力和產品質量不斷提高。2011 年至 2020 年,我國集成電路產 業銷售額從 1934 億元增長至 8848 億元,年均復合增長率為 18.41%。這主要受物聯網、智能汽車 高新能源汽車、智能終端制造、新一代移動通信等下游市場需求驅動。雖然我國集成電路產業發展迅速,但我國的集成電路的供給與巨量的集成電 路需求之間仍存在高度 的不匹配,大量的芯片仍然需要通過進口獲得。2020 年我國 集成電路進口金額

8、 3500 億美元,出口金額 1166 億美元,貿易逆差達到 2334 億美元。集成電路產業鏈主要可以分為上中下游三大模塊以及集成電路行業的支撐產業,上游為芯片設計行 業,中游是芯片的制造以及封裝測試,下游是芯片的終端應用。集成電路原材料以及制造設備是整 個行業的支撐產業。其中,中國集成電路產業的快速增長帶動了集成電路設計行業增長,中國集成 電路設計業 2020 年的銷售額達到 3778.4 億元,同比增長 23.3%,仍是增速最快的產業,占總體行業 比重為 42.7%;制造業銷售額為 2560.1 億元,同比增長 19.1%,占比為 28.9%;封裝測試業銷售額 2509.5 億元,同比增長

9、 6.8%,占比為 28.4%。集成電路設計行業位于集成電路產業鏈的上游,屬于技術密集型產業,對技術研發實力要求極高, 具有技術門檻高、細分門類多等特點。我國集成電路設計行業呈高速發展態勢,產業結構也逐步從 附加值相對較低的封裝測試領域向附加價值更高的設計領域轉型。2011 年至 2020 年,我國集成電 路設計行業的銷售額從 526 億元增長至 3778 億元,年均復合增長率為 24.49%,增速較為可觀。同 時我國集成電路設計行業規模占集成電路行業總規模的比例也在不斷提高。我國集成電路設計行業的發展離不開集成電路設計企業的涌現。我國集成電路設計企業數量從 2011 年的 534 家增長到

10、2020 年的 2218 家,呈現蓬勃的發展態勢。隨著我國經濟的高速發展和戰略性 新興產業的興起,集成電路產業將獲得更加廣闊的市場和創新空間,將出現更多層次的市場需求。 目前,國內外及集成電路行業間的整合兼并不斷涌現,隨著中國市場地位的日益提高和產業基礎的 不斷成熟,將有更多的境外公司選擇以并購的方式進入中國市場。中國集成電路設計企業未來將會 加大整合和重組力度,打造大型企業和龍頭企業。2.1.2 行業機遇與挑戰本土終端品牌商的崛起,帶給射頻前端芯片充足的市場發展空間。2020 年全 球前五大手機廠商為三星、蘋果、華為、小米、vivo,中國廠商占據三席,占據了 34.6%的市場份額。 國內終端

11、品牌廠商市場份額的提升,使我國集成電路行業迎來了廣闊的發展空間。但在射頻前端市 場,市場仍被美系和日系廠商牢固把控,多家國際射頻前端巨頭在中國市場取得巨大的收益。其約 1/3 的營業收入來自于中國市場。國內射 頻前端廠商仍有充足的發展及提升空間。本土手機品牌廠商市場份額的提升,以及全球貿易環境的 變化,給國內射頻前端集成電路企業帶來前所未有的快速發展機遇。國家政策大力支持。集成電路行業是信息化社會的基礎行業之一,行業發展水平是一個國家科技實 力乃至綜合國力的重要體現,對國家安全有著舉足輕重的戰略意義。為促進行業發展,政府部門先 后出臺了一系列鼓勵政策。2015 年 5 月,國務院發布中國制造

12、2025,將集成電路產業列為實 現突破發展的重點領域,明確提出要著力提升集成電路設計水平;持續攻克核心電子器件、高端通用芯片、基礎軟件、集成電路裝 備等關鍵核心技術;明確集成電路產業在信息產業中的核心地位,并從財稅、投融資、研究開發、進出 口、知識產權和市場應用等八個方面大力支持集成電路產業發展。2.2 集成電路政策梳理集成電路產業是信息技術產業的核心,是支撐經濟社會發展和保障國家安全的戰略性、基礎性和先 導性產業,到 2015 年,集成電路 產業銷售收入超過 3500 億元;到 2020 年,集成電路產業全行業銷售收入年均增速超過 20,企業 可持續發展能力大幅增強;到 2030 年,集成電

13、路產業鏈主要環節達到國際先進水平,一批企業進入 國際第一梯隊。2016 年,“十三五”規劃明確將集成電路作為核心技術超越工程,加快科技創新成 果向現實生產力轉化,充分釋放數字紅利實現信息化創新驅動轉型。2017 年,將集成電路芯片設計 及服務,列為戰略性新興產業重點產品目錄,分屬電子核心產業。2019 年,對依法成立且符合條件 的集成電路設計企業和軟件企業采取稅收優惠政策,支持集成電路設計和軟件產業發展,并大力鼓 勵集成電路設計。2020 年,集成電路產業和軟件產業作為信息產業的核心, 國家在財稅、投融資、 研究開發、進出口、人才、知識產權、市場應用以及國際合作方面均出臺政策優惠進一步優化集成

14、 電路產業和軟件產業發展環境,深化產業國際合作,提升產業創新能力和發展質量。2.3 射頻前端發展概況射頻前端產業鏈從上游到下游依次為:原材料、射頻前端分立器件、射頻前端模組、移動通信設備, 射頻前端模組普遍外包給 SiP 封裝廠商進行封裝。射頻前端是無線通信核心硬件之一,主要由濾波 器(Filter)、功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)、射頻開關(Switch/Tuner)四類器件組成。2.3.1 全球射頻前端市場規模根據數據顯示,2019 年全球射頻前端市場規模為 169.57 億美元,2011 年至 2019 年 年增長率均在 10%以上。根據預測,2025 年全球移動射頻前端市場

15、規模有望達 到 254 億美元,其中:射頻功率放大器模組市場規模預計將達到 89.31 億美元,分立射頻開關和 LNA 市場規模預計將達到 16.12 億美元,連接 SoC 芯片的市場規模預計將達到 23.95 億美元。射頻前端芯片的研發設計需要深厚的工藝經驗、實踐積累,需要具有豐富研 發實力的人員在相關領 域長年深耕。美國、日本等國家或地區在集成電路領域起步較早,在人才、技術、資本等各個方面 積累豐富。憑借深厚的技術積累、前沿技術的定義、對通信技術迭代的系統性把握,以及與頭部客 戶之間的緊密合作關系,美系和日系射頻前端企業在市場中占據了主導地位,引領全球射頻前端市 場的發展,并延續著一貫的市

16、場主導地位,占近 80%市場份額。根據數據,2019 年度,全球前五大射頻器件提供商占據了射頻前端市場份額的 79%,主要被美國四大巨頭 Skyworks、 Broadcom、Qorvo、Qualcomm 和日本廠商村田所壟斷。由于不同射頻前端器件的工藝技術差別很大, 海外龍頭并購合作,形成完整產品線重點布局。展望海外龍頭的未來發展,Qorvo 和 Skyworks 短期維 持“雙寡頭”格局,長期蓄力發展汽車、物聯網等非手機業務;Broadcom 定位高端產品,優勢產品 BAW 濾波器面臨競爭,射頻產品線逐漸邊緣化;Qualcomm 的基帶與射頻前端協同銷售,重點布局毫米波 模組、物聯網產品;

17、Murata 優勢產品 SAW 濾波器面臨潛在進入者威脅,接收模組份額將大概率下滑。相較于國外廠商,根據公開信息,除公司之外,卓勝微、慧智微、飛驤科技、昂瑞微等均已推出部 分 5G 射頻前端芯片產品,但相較于美日系領先廠商仍處于追趕者的地位,總體占據的射頻前端芯 片市場份額較低。2.3.2 我國射頻前端市場規模國內射頻前端廠商眾多,但是以低價值量的單一分立器件、低集成度模組為主,國產份額不足 10%。 主要由于我國集成電路產業整體起步較晚,而射頻前端產業具有較高的技術、經驗、 資金等各種壁 壘,我國當前射頻前端的整體發展水平與國際先進水平仍存在一定的差距。未來,四大因素驅動國 產替代機會崛起:

18、首先,終端廠商的自主可控、成本控制需求;其次,5G 滲透期晶圓產能短缺,海 外巨頭將重心投向高端產品;再次,迎來密集融資潮,資本優勢凸顯;最后,5G 模組難度降低,帶 來彎道超車機會。在模塊化趨勢下,國內龍頭崛起的前提是形成完整的產品線,國內射頻前端企業 遵循“單一器件5G 模組4G 接收模組4G 主集模組”的產品拓展邏輯。隨著我國集成電路需求的不斷增長、國家對集成電路產業日益重視,我 國射頻前端產業有了高速發 展,具有代表性的射頻前端企業不斷涌現。在射頻功率放大器領域,除公司外,國內參與者包括慧 智微、紫光展銳、 飛驤科技、昂瑞微等。在射頻開關和 LNA 領域,卓勝微憑借較早進入品牌客戶 和

19、 自身實力優勢,形成了和國際一流企業開展競爭的能力,在國內市場保持領先地位。此外,國內韋 爾股份、艾為電子等企業也在射頻開關、LNA 領域有所涉獵。在射頻濾波器領域,國內有好達電子、 德清華瑩等企業嶄露頭角。在中美貿易戰后國產自制芯片的政策鼎力支持和國內手機品牌占有率持 續增長的背景下,國內供應鏈廠商有望迎來重大發展機遇。國內廠商未來有望上升至第一梯隊,擴 大市場份額,成長空間廣闊。2.3.3 射頻前端未來市場趨勢公司所處的射頻前端行業最主要的下游應用領域為智能手機行業,智能手機使用蜂窩移動通信技術 實現網絡連接。因此,射頻前端行業的發展和趨勢順應通信技術的變化,并與智能手機及其他新應 用領域

20、的發展情況息息相關。根據 Yole 的預測,2020 年手機射頻前端市場規模約 185 億美元,2020 年通信基站射頻前端市場約為 27 億美元。隨著 4G/5G 在手機中滲透率的提升,2020-2025 年手機 射頻前端市場規模不斷增長至 258 億美元。而通信基站的射頻前端市場規模主要和運營商的資本開 支有關,2020 年基站射頻前端市場規模約為 27 億美元,預計在本輪 5G 基建周期中,基站射頻前 端市場將在 2023 年達到 42 億美元市場規模頂峰,之后逐漸回落至 2025 年的 36 億美元。射頻前 端對手機無線通信性能至關重要,射頻前端決定了移動終端可以支持的通信模式、接收信

21、號強度、 通話穩定 性、發射功率等重要性能指標,直接影響終端用戶體驗。除通信系統以外,手持設備中的 無線連接系統(WiFi、 GPS、Bluetooth、FM 和 NFC 等)對射頻前端芯片也有較強的需求。無線通信技術升級帶動射頻前端需求增長,5G 和 WiFi6 是近幾年主要增長點。無線通信傳輸包含 眾多技術,按照傳輸距離可以分為近距離和遠距離無線通信技術,手機支持的近距離無線通信技術 包含 WiFi、藍牙、GPS、 NFC/RFID、UWB、Zigbee 等;遠距離無線通信技術包含 2G、3G、4G、5G 等 蜂窩移動通信技術。蜂窩(2G5G)與 WiFi 的射頻前端價值量占比高,從內部構

22、造來看,蜂窩無線 通信(4G/5G)射頻前端電路比 WiFi 要復雜得多。根據 Yole 對蜂窩、WiFi、GNSS 對應的射頻前端 市場空間的統計,2020 年蜂窩移動通信 (2G5G)射頻前端市場空間占比高達 84%,2025 年進一 步上漲到 85%;2020 年 WiFi 射頻前端市場空間占比為 14%,2025 年下降到 13%;而 GNSS(全球 導航衛星系統)射頻前端市場空間僅占 12%。5G 智能手機出貨量高速增長驅動射頻前端市場的發展。5G 商用的加速落地帶動 5G 手機出貨量的 快速增長。根據 Yole Development 的統計及預測,2020 年全球 5G 智能手機

23、出貨量為 2.14 億部, 到 2025 年全球 4G 智能手機出貨量為 6.85 億部,5G 智能手機出貨量為 8.04 億部,2020-2025 年 5G 智能手機的年均復合增長率將高達 30%。不同通信制式對應的射頻前端互相獨立,5G 與 WiFi 的 射頻前端、天線不能公用、是兩塊獨立的市場。其次,4G 與 5G 之間也有獨立的射頻前端和天線, 未來很長 一段時間 5G 手機都將會兼容 4G,為支持在 4G 頻段上新增的 5G 頻段,5G 手機的各 類射頻前端芯片數量遠超 4G 手機,PA 模組的價值量也將進一步提高。5G 智能手機出貨量的高速 增長將有力驅動射頻前端市場的發展,因此

24、5G 射頻前端及天線是一塊獨立的新增市場。汽車電子、醫療健康等領域成為射頻前端的新興市場。汽車實現網絡通信功能離不開射頻前端的助 力,根據 Strategy Analytics 的預測,汽車處理和線 性高級駕駛員輔助系統射頻前端市場規模將大幅 增長,2017 年至 2022 年期間年均復合增長率達 17%。 此外,隨著科技的進步,遠程醫療逐步成 為現實,遠程醫療的遠距離診斷、 治療和咨詢需要借助高速的網絡連接得以實現,遠程醫療的不斷 發展將有力促進健康醫療領域射頻前端的發展。2.4 PA 發展概況在公司主要產品射頻功率放大器所處的細分市場中,根據 Yole Development 數據顯示,2

25、018 年, Skyworks、Qorvo、Broadcom 占據了 93%的全球 PA 市場份 額;與射頻前端行業的整體市場格局相 似,射頻功率放大器作為最重要的射頻前端芯片,亦呈現由 Broadcom、Qorvo 和 Skyworks 等國際領 先企業占據絕大部分 PA 市場份額的格局。 2019 年,射頻功率放大器模組的市場規模為 53.76 億 美元,為射頻前端市場規模最大的細分產品領域;2019 年至 2025 年,PA 模組市場規模預計將保 持 11%的年均復合增長率,于 2025 年將達到 89.31 億美元,仍為射頻前端市場中規模 占比最高的 細分產品。我國功率放大器企業數量雖

26、多,但產品大多停留在中低端應用,布局高端應用的 PA 廠商 為數不多。我國功率放大器市場集中度相對較低,根據 Yole Development 數據顯示,TOP3 企業的市 場份額總計 13%,TOP 20 企業的市場份額總計 25%。國內射頻 PA 有手機、基站、Wi-Fi、NB-IoT 四大市場。根據 Yole Development 統計,手機 PA 市場約占 65%,Wi-Fi PA 市場約占 20%,基站市場約占 10%,其他為 5%。2.5 LNA 發展概況2018 年全球射頻低噪聲放大器收入為 14.21 億美元, 4G 的普及使得智 能手機中天線和射頻通路的數量增多,對射頻低噪聲放大器的數量需求迅速增加,而 5G 的商業化 建設將推動全球射頻低噪聲放大器市場在 2020 年迎來增速的高峰,達到 7.12%,預計到 2023 年市 場規模將達到 17.94 億美元。據 Y

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