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5G核心部件之射频前端产业链细分、龙头厂商分析

目录:

  • 射频前端的功能与构成
  • 射频前端市场规模与格局
  • 射频材料市场规模与格局
  • 5G落地带来射频行业增量
  • 射频行业未来发展趋势

报告摘要:

射频前端的功能与构成:

  • 无线通信包括天线、射频前端、射频收发、基带信号处理器,其中射频前端(Radio Frequency Front End,RFFE)模块位于无线通讯系统中基带芯片的前端,是无线电系统的接收机和发射机, 可实现射频信号的传输、转换和处理功能,是移动终端通信的核心组件。
  • 射频前端由射频开关(Switch)、射频低噪声放大器(LNA)、射频功率放大器(PA)、双工器(Duplexers)、射频滤波器(Filter)等五大器件组成。

射频前端行业市场规模持续增长

  • 射频前端芯片市场规模受移动终端需求和单机射频芯片价值增长的双重驱动。在移动终端稳定出货 的背景下,射频前端芯片行业的市场规模持续快速增长。根据QYR Electronics Research Center的 统计,从2010年至2017年全球射频前端市场规模以每年约13%的速度增长,2017年达130.38亿美 元,2020年接近190亿美元,CAGR超过13%。

射频市场的规模与格局

  • 射频前端各部件中,滤波器占比约50%(SAW占35%,BAW占15%),功率放大器占比约30%,开关与低噪声放大器合计占比约20%,目前各细分市场均为日美巨头垄断,市场集中度较高。

欧美大厂垄断市场,市场整体高度集中

  • 美日厂商长期垄断射频市场。射频前端领域设计及制造工艺复杂、门槛极高,现阶段全球射频前端 芯片市场的集中度比较高,主要被Broadcom、Skyworks、Qorvo等国外企业占据,而我国射频芯 片厂商依然在起步阶段,市场话语权有限,产量远远无法满足全球市场。

射频前端细分市场

  • 将射频前端行业按照市场规模来划分,滤波器是射频前端市场中最大的业务板块,占比约54%,并且随着 通信频段的增加,其份额将进一步提高,到2021年将达到66%;功率放大器是射频前端市场中的第二大业 务板块,占比约34%;射频开关占比约7%,天线调谐器及其他占比约5%。

化合物半导体成为新一代射频材料

  • 半导体材料共经历了三个发展阶段:第一阶段是以Si、Ge为代表的第一代半导体材料;第二阶段是 以GaAs、InP等化合物为代表的第二代半导体材料;第三阶段是以GaN、SiC、ZnSe等宽禁带半导 体材料为主的第三代半导体材料。
  • 第三代半导体材料具有较大的禁带宽度,较高的击穿电压,耐压与耐高温性能良好,因此更适用于 制造高频、高温、大功率的射频器件。

氮化镓:最具增长潜质的化合物半导体

  • 氮化镓(GaN)是未来最具增长潜质的化合物半导体,与GaAs和InP等高频工艺相比,氮化镓器件 输出的功率更大;与LDCMOS和SiC等功率工艺相比,氮化镓的频率特性更好。
  • 根据Yole 估计,大多数Sub 6GHz 的蜂窝网络都将采用氮化镓器件,因为LDMOS 无法承受如此之 高的频率,而砷化镓对于高功率应用又非理想之选。 同时,由于较高的频率会降低每个基站的覆盖 范围,需要安装更多的晶体管,因此市场规模将迅速扩大。
  • GaN器件收入目前占整个市场20%左右,到2025年将占到50%以上。

5G带动手机射频市场规模增长

  • 射频器件数量大幅增加,单体价值迅速上升。Skyworks预计5G智能终端的滤波器数量将上升到70 只,射频开关可由10只上升到30只,PA数量或实现翻倍。而射频前端的单体价值,也由4G智能手 机的16美元,增加到5G产品的超过25美元。
  • 在单机价值和5G换机潮的双重驱动下,智能终端射频的市场规模将迎来加速成长。按Yole的预测,智能手机射频的市场规模将在2023年达到352亿美元,复合年增长率为14%。
  • 5G频段在手机射频市场中比例迅速提高。根据Qorvo预测,2019-2022年,手机射频前端市场中,5G频段的市场占比将从1%提升到24%。

射频前端各部分增量不同,滤波器增长最快

  • 移动手机射频前端市场和WiFi连接部门预计将在2023年达到352亿美元,CAGR为14%。其中滤波器 市场将达到250亿美元,CAGR为21%;PA与LNA市场达70亿美元,CAGR为7%;开关市场达30亿美 元,CAGR为15%。
  • 滤波器享受5G增量红利最多,规模增长最快。根据Yole预测,滤波器全球市场将由2018年的约80 亿美元增长至2023年的250亿美元,年复合增长率21%,市场增长空间巨大。
  • 滤波器市场的快速增长,离不开5G标准下波段数量的增加以及载波聚合(CA)技术引起的频带数 量上升。5G标准下,毫米波和sub-6GHz的引入给移动终端带来更多的频段。根据Skyworks预测, 到2020年智能手机将支持90个以上的通讯频段,带动滤波器的数量非线性增长。同时,为了拓宽通 讯带宽,载波聚合数量的提高也会驱动滤波器数量的快速增长。

射频前端发展趋势:集成化、模组化

  • 随着通信频段的增加,智能终端里射频器件数量与种类也不断增多,而同时又需要满足轻薄便携的需求, 为节省空间,射频前端逐渐从分立器件走向集成模组化。
  • 系统级封装(System In a Package,SIP)是将多种功能(处理器、存储器等)的芯片集成在一个封装 内,从而实现一个系统或子系统,能实现一定功能的单个标准封装件,具有体积小、质量轻、能耗低,开 发周期短等特点,符合未来智能手机的发展需求。目前SiP主要应用在无线通讯领域,其次汽车电子、医疗 电子、计算机、军用电子等也有所涉及。

SiP已在旗舰手机射频前端广泛应用

  • SiP的应用在射频前端模块已相对成熟。在iPhone8中,SiP系统级封装已经占所有封装比例的40%以上, 主要用于PA和射频模块;华为P30中采用了的Qorvo 77031模组实现三路PA,BAW滤波器以及天线开关 集成;iPhone XS中同样采用了模组化封装技术,共有29个器件集成在整体模块之中。

5G模组集成度将进一步提高

  • 5G通讯模组中SiP集成度将进一步提高。4G移动通讯模组分为天线、射频前端、收发器和数据机等 四个主要的系统级封装(SiP)和模组。而到5G毫米波,由于频段越高、天线越小,5G通讯模组中的天 线或通过AiP(Antenna in Package)技术与射频前端、收发器一同进入系统级封装。

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报告内容:

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