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5G时代,射频前端芯片将最先受益

发表时间:2021-06-19 09:00作者:米进科技来源:米进科技

射频芯片是无线通讯发展的基石

射频前端(RFFE, Radio Frequency Front-End)芯片是实现手机及各类移动终端通信功能的核心元器件。射频前端芯片是指将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形,并通过天线谐振发送出去的一个电子元器件,它包括功率放大器(PA:Power Amplifier)、低噪声放大器(LNA:Low Noise Amplifier)、天线开关(Switch)、滤波器(Filter)、双工器(Duplexer和Diplexer)等。其主要负责射频收发、频率合成、功率放大等。

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5G技术将推动手机终端射频系统的全面升级

无线通讯网络每升级一代,就带来了更多的频段和制式,对应需要更多的射频芯片,例如PA直接决定了手机无线通信的距离、信号质量,甚至待机时间,是整个射频系统中除基带外最重要的部分。手机里面PA的数量随着2G、3G、4G、5G向前兼容,从而不断增加。另外,由于手机设计空间有限,所以设计上需要尽可能实现集成,同时要满足不断提升性能需求,因此工艺上也在不断改进。

5G技术将推动手机终端射频系统的全面升级。为了获得手机通信速率的大幅提升,5G将引入Sub-6GHz和6GHz以上频段通信,同时需要利用MIMO技术由现有的2通道通信向4~8通道通信演进。

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滤波器:为添加新频段通信功能,需要提升滤波器数量。4G到5G,Skyworks预计滤波器数量平均将由40只提升至50只。且高频通信场景中,现有SAW/TC-SAW滤波器将替换为BAW/FBAR。RFID设备生产厂商米进科技

PA:为实现从2通道向4通道通信,PA数量预计将可能翻倍提升。长期看,为支持更高频率信号的输出,现有GaAs材料也可能向GaN材料功放升级。

Switch & Tuner:射频开关和调节器同天线通道数相关,4G到5G终端开关数量可由10只升至30只,因此市场规模不断提升。4G时代Switch & Tuner基于SOI工艺制造,5G时代SOI工艺将提升至45nm。

天线:通过Massive MIMO技术提升通信速率,终端由2通道向4通道通信发展,导致天线数量由现有2天线向4~8天线提升。为了减小尺寸、可有若干解决方案,包括PI基材向LCP基材或LDS方向演进。苹果在新iPhone中选择LCP软板方案。

集成化趋势明显。射频大厂通过模块化产品提供一揽子解决方案,降低手机大厂采购成本,推动自有全线产品的同时,提升了毛利率水平。

5G通信带来射频芯片海量需求,成长空间广阔

5G被引入智能手机,大量频段被集成到一部手机,直接带来射频芯片用量的急剧增加。例如2G时代,手机频段数是4个,单机总价值是0.8美元;3G时代,手机频段数上升到6个,单机总价值3.25美元;然而到了4G时代,千元机频段数就达到了8-20个,旗舰机频段数在17-30个,需要20-40个滤波器,10个开关,单机总价值16-20美元;而到了5G手机,频段数将达到50个,需要80个滤波器和15个开关,单机总价值达25-40美元。

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据Yole预测,2018年射频前端市场规模为150亿美元,到2025年达到258亿美元,2018-2025年的复合年增长率为8%。期间,集成模组的复合年增长率将达到8%,而分立器件的复合年增长率将达到9%。在分立器件中,天线调谐器增长幅度最大(复合年增长率为13%),这是因为更高的频段和4 x 4 MIMO对天线和/或天线调谐器数量的需求越来越多。



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射频前端芯片由海外厂商占据主导,国产化浪潮正助力本土芯片逐步崛起

纵观整个射频前端产业,不管是分立式的射频组件还是射频前端集成化模组,都是少数海外厂商占据市场。其中美国的Broadcom、Skyworks、Qorvo和日本的村田、TDK公司是全球射频领域领先厂商,也是下游华为、苹果、三星等主要手机品牌厂商的供应商。

射频PA领域市场主要被Skyworks、Qorvo、博通(Avago)、村田四家公司垄断,2017年四家厂商共占据了97%的市场份额,行业集中很高,尤其美系厂商三家公司占据93%的份额,在全球有巨大的影响力。但随着美国对华为公司实施技术管制,华为的PA订单将转移至村田等日系厂商,行业的格局在近两年发生了较大变化,村田的市场份额有显著提升。

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滤波器领域根据不同类型产品市场格局有所不同,日系厂商Murata、TDK等占据SAW滤波器主要市场,Murata、TDK、太阳诱电三家日系公司合计占82%的市场份额。而美国公司Avago在BAW/FBAR市场占据绝对主导,占据全球87%的市场份额。

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射频开关市场同样主要被海外公司占领,2018年全球前四大射频开关厂商Skyworks、Qorvo、Murata及Broadcom市场份额合计占比超过80%。但作为大陆本土的设计公司卓胜微凭借自身实力打开市场,市场份额占比达到10%,成为全球第五大射频开关龙头企业。

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射频前端芯片国产厂商在国产化浪潮以及5G需求的推动下正快速成长,当前国内企业在射频前端芯片的各细分领域均有所突破,包括射频开关、射频PA以及滤波器,但在集成化趋势下,国内厂商的整体技术水平与国外仍有较大差距。

综上:5G通信技术推动射频前端芯片技术全面升级以及市场爆发,据Yole预测,2018-2025年射频前端芯片市场年复合增长率为8%,到2025年达到258亿美元。射频前端芯片国产厂商在5G需求以及国产化的双重推动下,将迎来快速发展。


 
 
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