5G熱潮推動(dòng)射頻器件發(fā)展 —— 為產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新機(jī)遇

在一個(gè)無(wú)線通訊系統(tǒng)中，需要使用三個(gè)集成電路 —— 基頻(BB)、中頻(IF)和射頻(RF)，它們將接收到的訊號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和傳輸，實(shí)現(xiàn)通信功能。通常來(lái)說(shuō)，射頻負(fù)責(zé)接收及發(fā)射高頻信號(hào)，基頻負(fù)責(zé)信號(hào)處理及儲(chǔ)存等，中頻則是射頻與基頻的中介橋梁，使信號(hào)能順利在高頻信號(hào)和基頻信號(hào)之間轉(zhuǎn)換。

射頻器件是手機(jī)等各種無(wú)線通訊設(shè)備的關(guān)鍵部件，主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生發(fā)送及接收處理高頻電磁波的工作。與負(fù)責(zé)將模擬信號(hào)與二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的AD/DA技術(shù)不同，射頻技術(shù)負(fù)責(zé)將微弱的低頻模擬信號(hào)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(jìn)行過(guò)濾等工序后轉(zhuǎn)化為低頻模擬信號(hào)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(wú)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(lái)實(shí)現(xiàn)，這就在基站和移動(dòng)終端上帶來(lái)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(jì)難度，帶來(lái)元器件單機(jī)價(jià)值量的提升，5G時(shí)代將帶來(lái)射頻部分元器件量?jī)r(jià)齊升。

5G通信對(duì)射頻器件的要求

現(xiàn)在5G剛剛進(jìn)入商用階段，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)3G、4G、5G網(wǎng)絡(luò)將同時(shí)共存。不同的頻段和不同的標(biāo)準(zhǔn)頻段對(duì)應(yīng)不同的射頻器件，在5G升級(jí)的過(guò)程中，對(duì)于每一代升級(jí)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(lái)承擔(dān)5G通信的功能，增加5G通信功能并不會(huì)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(jī)能夠接收5G信號(hào)的同時(shí)，也能接收4G或者3G信號(hào)，因此就要保留原有的射頻部分，這也是為什么手機(jī)中射頻器件越來(lái)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(duì)射頻端的器件性能提出了更高的設(shè)計(jì)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(gè)射頻電路進(jìn)行重新考量和設(shè)計(jì)。

5G技術(shù)變革主要在與復(fù)合通信技術(shù)的提高，而對(duì)于基礎(chǔ)組件單元的技術(shù)升級(jí)要求就沒(méi)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(chǎng)的發(fā)展帶來(lái)新的增量驅(qū)動(dòng)。

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(shí)代基站對(duì)于射頻器件的需求也將是非常大的。5G將帶來(lái)射頻器件的全面升級(jí)換代，既有更新?lián)Q代的需求，也有量的提升。

5G手機(jī)和基站射頻器件市場(chǎng)巨大

5G射頻行業(yè)發(fā)展前景上，我們要將5G基站和手機(jī)終端兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域區(qū)別來(lái)看（暫時(shí)不考慮軍工和汽車等應(yīng)用）。從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，手機(jī)射頻的機(jī)會(huì)要遠(yuǎn)大于基站射頻。此外，由于5G基站對(duì)于射頻器件的集成度等要求相比智能手機(jī)來(lái)說(shuō)偏低，且價(jià)格下滑的空間較大，而手機(jī)領(lǐng)域單個(gè)射頻已經(jīng)很低，降價(jià)空間其實(shí)已經(jīng)較小。

如果把手機(jī)和基站射頻總共的市場(chǎng)規(guī)模合成比例為1，手機(jī)射頻將占據(jù)80-90%，因?yàn)橐紤]信號(hào)的兼容性，手機(jī)射頻器件會(huì)越來(lái)越多。在手機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，射頻器件包括濾波器、雙工器、射頻開(kāi)關(guān)、LNA、PA等等，其中濾波器、射頻開(kāi)關(guān)、功率放大器3類市場(chǎng)規(guī)模較大。

據(jù)研究表明，智能手機(jī)多增加一個(gè)頻段，需要增加1個(gè)PA、1個(gè)雙工器、1個(gè)開(kāi)關(guān)、2個(gè)濾波器以及1個(gè)LNA。2G手機(jī)支持4個(gè)頻段，3G支持6個(gè)，4G支持20個(gè)，5G支持80個(gè)，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(chǎng)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(cè)5G宏基站是4G的1.5倍，還有2倍于4G的小基站，總得來(lái)說(shuō)，基站對(duì)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(wú)線信號(hào)的接收、傳送及發(fā)送等功能?；咎炀€在5G時(shí)代將發(fā)生較大變化，基站的天線將演進(jìn)為天線與基站設(shè)備一體化，從無(wú)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(chǎng)份額，BAW的主要供應(yīng)商是Murata和TDK，兩者占有90%以上的市場(chǎng)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(chǎng)份額。

射頻行業(yè)中，射頻芯片是核心，國(guó)外廠商技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而國(guó)內(nèi)廠商的專利儲(chǔ)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(jìn)口。這樣來(lái)看，國(guó)內(nèi)射頻器件廠商在全球的市場(chǎng)份額還是較小，不過(guò)這也催生了一條國(guó)產(chǎn)替代化的邏輯。

國(guó)內(nèi)射頻產(chǎn)業(yè)的新機(jī)會(huì)

整個(gè)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(jì)、制造、封裝測(cè)試到銷售都自己來(lái)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(tái)積電、格芯、中芯國(guó)際、聯(lián)電，射頻領(lǐng)域的代工廠以中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的穩(wěn)懋、環(huán)宇、漢磊等為主。

隨著國(guó)內(nèi)對(duì)射頻芯片需求的增加，越來(lái)越多國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)公司、代工廠開(kāi)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(lái)看，國(guó)內(nèi)射頻產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)搭建完成，從射頻芯片設(shè)計(jì)，到封測(cè)、制造三個(gè)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(jìn)，并且在新材料的研發(fā)上也取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

從全球市場(chǎng)來(lái)看，Qorvo、skyworks、Broadcom等三大公司仍然會(huì)占據(jù)主流；從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)看，射頻芯片的設(shè)計(jì)門檻較高，國(guó)內(nèi)射頻廠商無(wú)論是IDM廠商，還是制造代工廠的制程技術(shù)仍屬于弱勢(shì)，所推出產(chǎn)品主要針對(duì)中低市場(chǎng)。未來(lái)隨著技術(shù)積累和人力投入加大，國(guó)內(nèi)射頻廠商可有機(jī)會(huì)追趕國(guó)際主流射頻大廠的步伐。

5G時(shí)代的新需求給國(guó)內(nèi)射頻產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)快速的發(fā)展機(jī)會(huì)，但是也對(duì)傳輸速率、時(shí)延、流量密度、移動(dòng)性等提出更高要求，國(guó)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(guó)際大廠前進(jìn)步伐，才能享受5G帶來(lái)的高速增長(zhǎng)紅利。

5G基礎(chǔ)設(shè)施的增長(zhǎng)將刺激2020年手機(jī)市場(chǎng)銷量的增長(zhǎng)。從2016-2019年，手機(jī)市場(chǎng)一直在萎縮，但從2020年開(kāi)始，會(huì)出現(xiàn)4G到5G手機(jī)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(chǎng)投入期，未來(lái)的增長(zhǎng)是非常大的。