湖州吴兴区南太湖高新区科创园招商推介产业规划乡村振兴新旧动能转换特色小镇
当前位置:首页 > 产业 > 分析 > 正文

5G产业链之射频前端芯片国产化机会深度分析

来源:华泰证券 2019-10-22 09:18中投投资咨询网 A-A+

  受益 5G 商用,射频前端芯片未来可期

  射频前端芯片主要组成部分及功能介绍

  射频前端芯片主要应用于智能手机等移动智能终端,其技术创新推动了移动通信技术的发 展,是现代通信技术的基础。射频前端模块(RFFEM:Radio Frequency Front End Module)是手机通信系?#36710;?#26680;心组件,RFFEM 的性能直接决定了移动终端可以支持的通 信模式,以及接收信号强度、通话稳定性、发射功率等重要性能指标,直接影响终端?#27809;?的通信质量。

  射频前端模组介于天线部分与收发组件之间。手机射频前端主要包括功率放大器(Power Amplifier)、天线开关(Antenna Switch)、滤波器(Filter)/双工器(Duplexer)、低噪声 放大器(LNA)等器件,再加上基带芯片组成了手机射频系统。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;射频低噪声放大器用于实现接收通道的射频信 号放大;射频功率放大器用于实现发射通道的射频信号放大;射频滤波器用于保留特定频 ?#25991;?#30340;信号,而将特定频段外的信号滤除;双工器用于将发射和接收信号的隔离,保证接 收和发射在共用同一天线的情况下能正常工作。

  按照信号传输路径来看,分为发射通路和接收通路。其中发射通路的器件主要包括功率放 大器、滤波器及天线开关等。接收通路的器件主要包括低噪声放大器、滤波器、射频开关 及天线开关等。

  目前,我国 5G 商?#23186;?#31243;已完成频谱分配,开启预商用序幕。频谱分配是 5G 商?#23186;?#31243;中 的关键节点,18 年 12 月初,国内三大运营商正?#20132;?#24471;全国?#27573;?5G 中频?#38382;?#39564;频率使用 许可,其中中国移动获 2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz 频段的 5G 试验频率资 源;中国联通获 3500MHz-3600MHz 共 100MHz 带宽的 5G 试验频率资源。中国电信获 3400MHz-3500MHz 共 100MHz 带宽资源。我们认为本?#31283;?#22269;?#27573;?#20869; 5G 频段频?#36164;?#29992;许 可的发放,为运营商开展 5G 系统组网试验奠定了基础,开启了我国 5G 预商用序幕。

  5G 除了推动传统移动频段<2.7GHz 的使用,也会推动 C-Band (3.3-4.9GHz) 和毫米波 Ka-Bands (24-40GHz)的广泛使用。5G 通信及物联网的发展为射频器件行业带来新的增 长机遇,同时也为射频器件设计企业提出新的挑战:射频前端器件需要支持的频?#38382;?#37327;大 幅增加;高频段信号处理难度增加,系统对射频器件的性能要求大幅提高;载波聚合及 MIMO 技术应用逐步普及要求各射频器件进行相应的技术更新。

  图 2 展示了 5G 时代大规模 MIMO 天线阵列中收发机的典?#22270;?#26500;。该图演示了一种数字/ 模拟波束形成的混合方法,是目前商业化的代表实例。这些表明 5G 时代对射频前端芯片 的数量和性能提出了更高要求。天线数量的增加,将带动射频开关、PA、滤波器等射频前 端芯片需求的增加。

  5G 时代带宽、时延、同步等性能全面提升。ITU 为 5G 定义了三类典型应用场景:增强 移动宽带(eMBB)、海量物联网业务(mMTC)?#32479;?#39640;可靠性超低时延业务(URLLC)。三大应用场景对 5G 网络的性能提出了更高、更全面的要求。根据《中国电信 5G 技术白 皮书》,未来 5G 网络的移动数据流量相?#26434;?4G 网络将增长 500~1000 倍,典型?#27809;?#25968;据 速率?#21830;?#21319; 10~100 倍,峰值传输速率可达 10Gbit/s 或更高,端到端时延缩短了 5~10 倍, 网络综合能效提升了 1000 倍。

  受益 5G 频段增加,射频前端芯片市场增长空间大

  射频前端芯片市场规模主要受移动终端需求的驱动。近年来,受益于移动互联网的快速发 展,随着移动终端功能的逐渐完善,手机、平板电脑等移动终端的出货量保持稳定。根据 Gartner 统计,包含手机、平板电脑、超级本等在内的移动终端的出货量从 2012 年的 22 亿台增长至 2018 年的 23 亿台,预计未来保持稳定。

  在基于移动智能终端实?#32456;?#20123;需求的过程中,移动数据的数据传输量和传输速度大幅提升, 并将?#20013;?#24555;速增长。根据 Yole Development 的?#33455;浚?016 年全球每月流量为 960 亿 GB, 其中智能手机流量占比为 13%;预?#39057;?2021 年,全球每月流量将达到 2,780 亿 GB,其 中智能手机流量占比亦大幅提高到 33%。

  移动数据传输量和传输速度的不断提高主要依赖于移动通讯技术的变革,及其配套的射频 前端芯片的性能的不断提高。在过去的十年间,通信行业经历了从 2G(GSM/CDMA/Edge)

  到 3G( WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA),再到 4G(FDD-LTE/TD-LTE)两次重大产 业升级。在 4G 普及的过程中,全网通等功能在高端智能手机中得到广泛应用,体现了智 能手机兼容不同通信制式的能力,也成为了检验智能手机通信性能竞争力的核心指标之一。

  为了提高智能手机对不同通信制式兼容的能力,4G 方案的射频前端芯片数量相比 2G 方 案和 3G 方案有了明显的增长,单个智能手机中射频前端芯片的整体价值也不断提高。根 据 Yole Development 的统计,2G 制式智能手机中射频前端芯片的价值为 0.9 美元,3G 制式智能手机中大幅上升到 3.4 美元,支持区域性 4G 制式的智能手机中射频前端芯片的 价值已经达到 6.15 美元,高端 LTE 智能手机中为 15.30 美元,是 2G 制式智能手机中射 频前端芯片的 17 倍。因此,在 4G 制式智能手机不断渗透的背景下,射频前端芯片行业 的市场规模将?#20013;?#24555;速增长。

  5G 为射频前端产业提供更大的市场机会。随着终端支持的无线连?#26377;?#35758;越来越多,从最 初的 2G 网络到现在的 NFC、2G/3G/4G 网络、WiFi、蓝牙、FM 等,通信终端的射频器 件单机价值量增长了数倍。展望未来,4G 的渗透率尚未饱和,渗透率提升将继续驱动射 频器件单机价值量增长。另外 5G 通讯为射频器件行业带来新的增长机遇,?#29615;?#38754;射频模 块需要处理的频?#38382;?#37327;大幅增加,另?#29615;?#38754; sub-6G、毫米波等频段信号处理难度增加, 系统对滤波器性能的要求也大幅提高。

  根据法国 Yole Development 报告预测,移动设备以及 WiFi 连接部分整体射频前端市场规 模将从 2017 年 150 亿美元增长到 2023 年 350 亿美元,年复合增长率达到 14%。其中作 为射频前端最大市场的滤波器从 2017-2023 年将增长 3 倍左右,复合增长率达到 19%。

  现阶段,全球射频前端芯片市场主要被欧?#26469;?#32479;大厂占据,国内移动智能终端厂商也多向 其采购射频前端芯片产品。根据 2015 年 5 月国务院发布的《中国制造 2025》, “到 2020 年,40%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障”,“到 2025 年,70%的核心基 础零部件、关键基础材料实现自主保障”,提出中国的芯片自给率要不断提升。在这?#36824;?#31243; 中,射频前端芯片行业因产品广泛应用于移动智能终端,行业战略地位将逐步提升,国内 的射频前端芯片设计厂商亦迎来发展机会,在全球市场的?#21152;新视型?#22823;幅提升。

  高频?#22270;?#25104;化为射频前端芯片技术发展趋势

  Yole预计全球移动设备和WiFi的射频前端芯片市场将在2023年达到350亿美元,较2017 年增长 133%,2018 年至 2023 年的 CAGR 为 14%;其中滤波器市场有望由 80 亿美金增 至 225 亿美金,6 年内的 CAGR 为 19%;PA(功率放大器)市场有望由 50 亿美金增至 70 亿美金,6 年内的 CAGR 为 7%;LNA(低噪声放大器)有望由 2.46 亿美金增至 6.02 亿美金,6 年内的 CAGR 为 16%;Antenna tuners(天线协调器)有望由 4.63 亿美金增 至 10 亿美金,6 年内的 CAGR 为 15%;Switches(开关)有望由 10 亿美金增至 30 亿美 金,6 年内的 CAGR 为 15%;新增的 mmW FEM(毫米波前端)市场有望在 2023 年达 到 4.23 亿美元。

  常用射频芯片用半导体材料有 Si、SOI、SiGe、GaAs、InP、GaN 等。两个非常重要的 ?#38382;?#30452;接决定了器件特性。首先是电子迁移率,电子迁移率的大小,直接决定了该半导体 材料是否?#35270;?#20110;更高频波段。因此我们可以看到 GaAs、InP、SiGe 等?#36824;?#27867;的应用于 3G、 4G、5G 的 PA 和 LNA。其?#38382;?a href="/reports/2008518bandaotichailiao.shtml" class='innerKeywords' target='_blank'>半导体材料的击穿场强,直接决定了器件工作时候的功率 密度。因此 GaN HEMT(高电子迁移率晶体管)?#36824;?#27867;的应用于 4G、5G 通讯基站。

  另外制造成本及是否易于实现系统集成也是一种半导体器件是否适合制作射频前端芯片 的重要考虑因素。既能满足高频需求,制造成本有优势,并且易于实现模组集成的半导体 器件是未来射频前端芯片发展的趋势。因此 SOI、SiGe 等材料在射频前端芯片领域的应 用越来越广泛,既能实现芯片的高频特性,又与 Si 的 CMOS 工?#21344;?#23481;是其最大优势。

  基于智能手机轻薄化、高屏占比的 ID 设计趋势,同时为了满足日益丰富的功能,手机内 部 PCB 板上留给射频前端功能区的空间处于?#20013;?#20943;少的趋势中,根据 IHS 数据,三星 Galaxy S8+的射频前端器件密度已经接近 48%,较 S7Edge 提升超过 6pct,而射频前端 占整个 PCB 的面积仅超过 8.2%,较 S7 Edge 下降约 2pct。

  按照集成度,手机终端设备射频前端模组可以分为高、中、?#22270;?#25104;度模组。高集成度产品 主要有 PAMiD 和 LNA DivFEM,主要用于中高端手机;中度集成产?#20998;?#35201;有 FEMiD、PAiD、 SMMB PA 及 MMMB PA 等。?#36824;?#19977;星、华为等高端智能手机大量使用模组。举例来看, IPhoneX 中采用了 Qorvo 的 PAMiD,Avago 的 PAMiD,以及 Epcos 的 FEMiD。PAMiD 属于高集成度产品,主要集成了多模多频的 PA、RF 开关以及滤波器等,FEMiD 属于中 度集成产品,主要集成了开关和滤波器等。

  根据 Yole 报告,iPhone X 高频 LTE 射频前端模组采用 Broadcom 的 AFEM-8072。iPhone X 中使用 6~7 个射频前端模组实?#25351;?#20013;低频全覆盖,模组化程度前所未有,iPhone X A1865&A1902 中的 Broadcom AFEM-8072 PAMiD(功放集成双工器)作为中高频发射 模组,集成了 18 个 BAW 滤波器、 4 功率放大器、 3 个 SOI 开关等近 30 颗芯片;Skyworks SKY78140 PAMiD 作为低频发射模组,集成了多个双工器、2 个 SOI 开关、2 个功率放大 器等。集成化程度的提升有利于整合能力强的国?#31034;?#22836;。

 
 
关键词:射频前端芯片 射频器件
中投投资咨询网版权及免责声明
  • 1、中投投资咨询网倡导尊重与保护知识产权。如发现本站文章存在版权问题,烦请联系[email protected]、0755-88350114,我们将及时沟通与处理。
  • 2、凡本网注明"来源:***(非中投投资咨询网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点?#25237;?#20854;真实性负责,不对您构成任何投资建议,?#27809;?#24212;基于自己的独立判断,自?#33455;?#23450;相关投资并?#26800;?#30456;应风险。
免费报告
相关阅读
  •   受益 5G 商用,射频前端芯片未来可期   射频前端芯片主要组成部分及功能介绍   射频前端芯片主要应用于智能手机等移动智能终端,其技术创新推动了移动...[详细]
    2019年10月22日 09:18射频前端芯片 射频器件
  •   正在筹划的《个?#31169;?#34701;信息保护试行办法》(以?#24405;?#31216;《办法》)传出更多细节——除了依法设立的征信机构之外,未经人民银行批准,任何单位和个人不得...[详细]
    2019年10月17日 09:24个?#31169;?#34701; 中国征信市场
  •   当前信息通信业创新发?#36141;?#19990;界经济数字化转型形成历史性的交汇,5G作为新一代信息通信技术发展的主要方向之一,将在更广?#27573;А?#26356;深层次、更高水?#25509;?#23454;体经济...[详细]
    2019年10月17日 08:57工业互联网 5G网络
  •   记者近日从工业和信息化部获悉,工信部正在联合其他部委探?#31181;?#23450;具体行业云计算应用落地的行动规划,为云计算产业落地营造更加完?#39057;?#25919;策环?#22330;?   相关规...[详细]
    2019年10月16日 09:33IT产业
  •   从5家扩至15家更多场景可落地   人工智能创新平台再添生力军   10月12日,参加在山东青岛举行的2019中国智能机器人大赛格斗赛的选手在比赛中操控机器人...[详细]
    2019年10月15日 10:02人工智能 全产业链
  •   摘要   5G时代下的VR/AR是通信产业的升级方向,产业化基础已日益完备   伴随2G到4G的升级,人类基于移动终端的信息交互媒介经历了文字、语音、图片、视...[详细]
    2019年10月14日 09:14VR AR 虚拟现实 增强现实
  •   5G(5th-generation)是第五代移动通信技术的简称,但与4G、3G、2G不同的是,5G并不是独立的、全新的无线接入技术,而是对现有无线接入技术(包括2G、3G、...[详细]
    2019年10月12日 14:225G行业
  •   5G套餐预?#21152;没?#24050;经超过一千万!   截至昨天下午3点,中国移动、中国电信、中国联通的5G预约量分别为598.8万、211.03万、201.54万,合计1011.37万户,?#27809;?..[详细]
    2019年10月10日 08:56概念股 中国移动
  •   为强化产业政策支持、构建科技创新专业服务体系、搭建企业交流与创新资源共享平台、?#20013;?#20248;化营商环?#24120;?#28145;圳罗湖区科技创新局联合中国电信深圳罗湖分公司等5家...[详细]
    2019年10月08日 09:04智慧物流 人工智能
  •   自2019年8月28日公?#23478;环?#20142;眼的中期成绩单后,TCL电子(1070.HK)陆续获得了包括瑞信、中金公司、东英证券和第一上海等多家大行集体唱多,其相继发布?#33455;?#25253;告维...[详细]
    2019年10月08日 08:59TCL电子 新兴市场
相关报告
大健康投资前景
大健康产业投资前景预测 大健康产业投资前景预测
· 投资机会
热门报告
神秘的百慕达客服
福建体彩官方网站 秒速飞艇是国家开的吗 广西11选5 一定牛 昂热vs日尔曼历史交战 qq群赚钱方法 m.techweb.com.cn 安徽十一选五号码遗漏统计 福彩3d组三走势图100期 加拿大快乐8开奖官网 河北11选5投注技巧 双色球球计算公式 gta5出租车赚钱xboxone 网络棋牌频道官网 双色球基本走势图9188体坛网体坛周报 双色球预测选号77期 信誉好的棋牌10大平台 新疆十一选五前二直选数线