5G熱潮推動射頻器件發(fā)展 —— 為產(chǎn)業(yè)帶來新機遇

在一個無線通訊系統(tǒng)中，需要使用三個集成電路 —— 基頻(BB)、中頻(IF)和射頻(RF)，它們將接收到的訊號進行轉(zhuǎn)換和傳輸，實現(xiàn)通信功能。通常來說，射頻負責(zé)接收及發(fā)射高頻信號，基頻負責(zé)信號處理及儲存等，中頻則是射頻與基頻的中介橋梁，使信號能順利在高頻信號和基頻信號之間轉(zhuǎn)換。

射頻器件是手機等各種無線通訊設(shè)備的關(guān)鍵部件，主要負責(zé)產(chǎn)生發(fā)送及接收處理高頻電磁波的工作。與負責(zé)將模擬信號與二進制數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的AD/DA技術(shù)不同，射頻技術(shù)負責(zé)將微弱的低頻模擬信號放大成高頻電磁波將信息傳遞出去，并且將從外界接收到的高頻電磁波進行過濾等工序后轉(zhuǎn)化為低頻模擬信號供基帶芯片處理。

5G通信要求更高功率、更高效率、多頻段、大帶寬、小體積、輕重量，以及高可靠性和更低的成本。具體到射頻部分，在關(guān)鍵技術(shù)方面，5G無線技術(shù)中全頻譜接入、大規(guī)模天線、載波聚合都要求射頻部分用新的硬件來實現(xiàn)，這就在基站和移動終端上帶來新的硬件增量；另一方面，新的技術(shù)提高了射頻部分元器件的設(shè)計難度，帶來元器件單機價值量的提升，5G時代將帶來射頻部分元器件量價齊升。

5G通信對射頻器件的要求

現(xiàn)在5G剛剛進入商用階段，在很長一段時間內(nèi)3G、4G、5G網(wǎng)絡(luò)將同時共存。不同的頻段和不同的標(biāo)準(zhǔn)頻段對應(yīng)不同的射頻器件，在5G升級的過程中，對于每一代升級都要保證技術(shù)和應(yīng)用性能能夠向后兼容。

需要新的射頻部分來承擔(dān)5G通信的功能，增加5G通信功能并不會減少3G/4G射頻部分的需求量，5G通信的射頻部分為新增量。比如5G手機能夠接收5G信號的同時，也能接收4G或者3G信號，因此就要保留原有的射頻部分，這也是為什么手機中射頻器件越來越多的緣故。另外由于頻率提高和調(diào)制方式更加復(fù)雜，對射頻端的器件性能提出了更高的設(shè)計挑戰(zhàn)。

5G采用3GHz以上的頻譜通信，與4G相比，射頻最大不同就是采用高頻電路。高頻電路相比于中低頻電路需要從材料到器件，從基帶芯片到整個射頻電路進行重新考量和設(shè)計。

5G技術(shù)變革主要在與復(fù)合通信技術(shù)的提高，而對于基礎(chǔ)組件單元的技術(shù)升級要求就沒那么高了，除了天線和射頻前端的體積與集成復(fù)雜度增加之外，就是單位組件數(shù)量的增加，這也就為射頻器件市場的發(fā)展帶來新的增量驅(qū)動。

在通信基站方面，5G宏基站的數(shù)量是4G的1.5倍左右，另外需要大量的小基站，因此5G時代基站對于射頻器件的需求也將是非常大的。5G將帶來射頻器件的全面升級換代，既有更新?lián)Q代的需求，也有量的提升。

5G手機和基站射頻器件市場巨大

5G射頻行業(yè)發(fā)展前景上，我們要將5G基站和手機終端兩個應(yīng)用領(lǐng)域區(qū)別來看（暫時不考慮軍工和汽車等應(yīng)用）。從市場規(guī)模來看，手機射頻的機會要遠大于基站射頻。此外，由于5G基站對于射頻器件的集成度等要求相比智能手機來說偏低，且價格下滑的空間較大，而手機領(lǐng)域單個射頻已經(jīng)很低，降價空間其實已經(jīng)較小。

如果把手機和基站射頻總共的市場規(guī)模合成比例為1，手機射頻將占據(jù)80-90%，因為要考慮信號的兼容性，手機射頻器件會越來越多。在手機應(yīng)用領(lǐng)域，射頻器件包括濾波器、雙工器、射頻開關(guān)、LNA、PA等等，其中濾波器、射頻開關(guān)、功率放大器3類市場規(guī)模較大。

據(jù)研究表明，智能手機多增加一個頻段，需要增加1個PA、1個雙工器、1個開關(guān)、2個濾波器以及1個LNA。2G手機支持4個頻段，3G支持6個，4G支持20個，5G支持80個，射頻前端需求量是4G的2倍以上。

再看看5G基站領(lǐng)域，其占據(jù)總市場的10-20%。首先是頻段增加，使得濾波器的使用量增加；其次5G基站數(shù)量提升，預(yù)測5G宏基站是4G的1.5倍，還有2倍于4G的小基站，總得來說，基站對于射頻的需求也是很大的。

基站的射頻系統(tǒng)主要由基站天線、塔頂放大器、濾波器、合路器等組成，起到無線信號的接收、傳送及發(fā)送等功能?；咎炀€在5G時代將發(fā)生較大變化，基站的天線將演進為天線與基站設(shè)備一體化，從無源到有源。

在基站應(yīng)用領(lǐng)域，射頻主要包括濾波器、放大器、雙工器、以及其它電路射頻器件（包括LNA、耦合器、衰減器、峰值放大器）。在濾波器領(lǐng)域，SAW的主要供應(yīng)商是博通和Qorvo，兩者占據(jù)60-70%的市場份額，BAW的主要供應(yīng)商是Murata和TDK，兩者占有90%以上的市場份額；在功放領(lǐng)域，主要供應(yīng)商是Skyworks、Qorvo、Broadcom、Murata，4家公司占據(jù)了90%以上的市場份額。

射頻行業(yè)中，射頻芯片是核心，國外廠商技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而國內(nèi)廠商的專利儲備薄弱，自主研發(fā)面臨諸多困難，所以關(guān)鍵的射頻器件幾乎都依賴進口。這樣來看，國內(nèi)射頻器件廠商在全球的市場份額還是較小，不過這也催生了一條國產(chǎn)替代化的邏輯。

國內(nèi)射頻產(chǎn)業(yè)的新機會

整個射頻產(chǎn)業(yè)鏈主要包括IDM和制造代工廠。所謂IDM（Integrated Device Manufacturer）就是整合元件制造商，從設(shè)計、制造、封裝測試到銷售都自己來做，目前射頻領(lǐng)域的IDM廠商基本都被海外公司壟斷，包括美系廠商Qorvo、skyworks、Broadcom，以及日系廠商Sumitomo Electric和Murata；制造代工廠是專門幫別人生產(chǎn)晶圓的廠商，我們比較熟悉的公司有臺積電、格芯、中芯國際、聯(lián)電，射頻領(lǐng)域的代工廠以中國臺灣地區(qū)的穩(wěn)懋、環(huán)宇、漢磊等為主。

隨著國內(nèi)對射頻芯片需求的增加，越來越多國內(nèi)設(shè)計公司、代工廠開始加入射頻產(chǎn)業(yè)鏈，自行搭建射頻芯片制造體系。

總體來看，國內(nèi)射頻產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)搭建完成，從射頻芯片設(shè)計，到封測、制造三個環(huán)節(jié)均有公司可以支撐，其中IDM公司、Fabless公司和代工廠齊頭并進，并且在新材料的研發(fā)上也取得了不錯的成績。

從全球市場來看，Qorvo、skyworks、Broadcom等三大公司仍然會占據(jù)主流；從國內(nèi)市場來看，射頻芯片的設(shè)計門檻較高，國內(nèi)射頻廠商無論是IDM廠商，還是制造代工廠的制程技術(shù)仍屬于弱勢，所推出產(chǎn)品主要針對中低市場。未來隨著技術(shù)積累和人力投入加大，國內(nèi)射頻廠商可有機會追趕國際主流射頻大廠的步伐。

5G時代的新需求給國內(nèi)射頻產(chǎn)業(yè)鏈帶來快速的發(fā)展機會，但是也對傳輸速率、時延、流量密度、移動性等提出更高要求，國內(nèi)射頻廠商要在新產(chǎn)品、新工藝、新材料方面齊下手，緊跟國際大廠前進步伐，才能享受5G帶來的高速增長紅利。

5G基礎(chǔ)設(shè)施的增長將刺激2020年手機市場銷量的增長。從2016-2019年，手機市場一直在萎縮，但從2020年開始，會出現(xiàn)4G到5G手機的更換潮。在5G射頻技術(shù)方面，由于目前已經(jīng)到了5G的市場投入期，未來的增長是非常大的。