美國對華科技的打壓，全球相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈出現(xiàn)不小的震蕩。對美國芯片供應(yīng)商來說，要重新調(diào)整業(yè)績預(yù)期及尋找新的增長點；而對華為來說，要經(jīng)歷一次全面啟動“備胎”測試和磨合的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)期，特別是射頻前端這顆模擬芯片“皇冠上的明珠”，找不到“備胎”意味著生產(chǎn)全面停擺。WKZesmc

什么是射頻前端？

射頻前端(RFFE)，是移動通信系統(tǒng)的核心組件，主要起到收發(fā)射頻信號的作用，它包括功率放大器(PA)、雙工器(Duplexer和Diplexer)、射頻開關(guān)(Switch)、濾波器(Filter)、低噪放大器(LNA)等五個組成部分。WKZesmc

五大器件主要功能：WKZesmc

1、功率放大器用于實現(xiàn)發(fā)射通道的射頻信號放大；WKZesmc

2、雙工器用于對發(fā)射和接收信號的隔離；WKZesmc

3、射頻開關(guān)用于實現(xiàn)射頻信號接收與發(fā)射的切換、不同頻段間的切換；WKZesmc

4、濾波器用于保留特定頻段內(nèi)的信號，而將特定頻段外的信號濾除；WKZesmc

5、低噪聲放大器用于實現(xiàn)接收通道的射頻信號放大。WKZesmc

除了上面五大器件，其實還有一個RF天線：處于整個手機(jī)通信系統(tǒng)的最外端，是手機(jī)實現(xiàn)與外界通信的窗口，其作用是接收電磁波或?qū)㈦姶挪òl(fā)射出去。WKZesmc

射頻前端市場前景可觀。據(jù)Yole數(shù)據(jù)顯示，2017年手機(jī)射頻前端市場規(guī)模為150億美元，預(yù)計2023年達(dá)到352億美元，是2017年的2倍多。WKZesmc

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全球射頻前端競爭格局分析

從5大器件的營收占比來看，濾波器約占射頻器件營收的50%，射頻PA約占30%，射頻開關(guān)和LNA約占10%，其他約占10%。可見，濾波器和PA是射頻器件的重中之重。對于通信設(shè)備而言，沒有PA，信號覆蓋會成問題，而沒有濾波器意味著設(shè)備喪失抗干擾能力。WKZesmc

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(1)濾波器&雙工器WKZesmc

濾波器包括聲表面濾波器(SAW)、體聲波濾波器(BAW)、MEMS濾波器和IPD等，其中SAW和BAW是應(yīng)用最為廣泛的濾波器種類。WKZesmc

全球SAW濾波器市場份額排名前五的廠商，分別為村田(47%)、TDK(21%)、太陽誘電(14%)、Skyworks(9%) 、Qorvo(4%)，合計占比達(dá)95%。WKZesmc

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相較于SAW，BAW更適合于2GHz以上的高頻段，5G新增頻段包括Sub6G和毫米波等超高頻頻段，BAW將成為5G濾波器應(yīng)用主流。WKZesmc

全球BAW濾波器市場份額TOP3分別是博通(87%)、Qorvo(8%)、太陽誘電(3%)，合計占比達(dá)98%。其中，博通一家獨占87%，“寡頭”局面初顯。WKZesmc

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相比之下，國內(nèi)濾波器設(shè)計還有很大的差距。國產(chǎn)濾波器廠商有麥捷科技、三環(huán)集團(tuán)、中電德清華瑩、信維通信、好達(dá)電子、天津諾思、大富科技、武漢凡谷、華遠(yuǎn)微電、瑞宏科技等，但還沒有廠商能夠成熟商用BAW濾波器產(chǎn)品。WKZesmc

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對國產(chǎn)廠商而言，濾波器是瓶頸中的瓶頸。目前，能夠量產(chǎn)的國產(chǎn)SAW濾波器，因尺寸太大沒法做集成，只能外掛在芯片外面。GSM、2G或3G低頻通信用的SAW濾波器，國內(nèi)競爭者將有機(jī)會超過對手，而4G和5G使用BAW和FBAR濾波器，天津諾思、麥捷科技等正開始突破。WKZesmc

在代工模式上，目前可量產(chǎn)出貨的濾波器廠家都是IDM模式。在制造工藝方面，MEMS技術(shù)制造濾波器具有極高的技術(shù)門檻，在保證高度一致性和高質(zhì)量的條件下實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)難度較大。WKZesmc

雙工器也常常被劃入濾波器行列，它由兩個濾波器組成，可在一條信道上實現(xiàn)雙向通信。半雙工是通信雙方輪流收發(fā)，全雙工是通信雙方同時收發(fā)。全雙工通過頻分雙工(FDD)或時分雙工(TDD)實現(xiàn)。WKZesmc

(2)功率放大器(PA)WKZesmc

業(yè)內(nèi)人士指出，4G手機(jī)內(nèi)PA數(shù)量平均5～7個，5G手機(jī)至少十多個，以20 億部通訊終端、單價1～1.5美金計算，市場將是千億元級別。WKZesmc

在終端市場，全球P A絕大部分市場份額被Skyworks、Qorvo、Broadcom、Murata占據(jù)，四家廠商合計占比達(dá)97%，其中前三家合計占比達(dá)到92%。WKZesmc

值得注意的是，Qorvo、Skyworks和Broadcom都完成了PA、Switch、Duplexer、Filter全產(chǎn)品線布局，擁有專用的制造廠和封裝廠。WKZesmc

從三家廠商的財報數(shù)據(jù)來看，它們在移動通信射頻前端市場的毛利率均高于40%，最高可達(dá)50%，凈利率約30%，具有極強(qiáng)的盈利能力。WKZesmc

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基站市場，NXP和Freescale在合并前總共占據(jù)了51.1%的市場份額。WKZesmc

國內(nèi)PA設(shè)計公司主要有中科漢天下、唯捷創(chuàng)芯、紫光展銳、慧智微、飛驤科技、中普微(韋爾股份控股)等。WKZesmc

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在射頻PA代工模式上，Sky-works、Qorvo和Broadcom采用IDM模式。同時，晶圓代工模式也在興起，主要有臺灣穩(wěn)懋等。國內(nèi)PA晶圓代工廠商主要有三安光電、海特高新。PA封測廠主要是華天科技和長電科技。WKZesmc

在制造工藝及材料方面，射頻PA主要采用GaAs、RF-SOI、CMOS和SiGe。其中基站PA將采用高頻性能更好的GaN材料，終端PA預(yù)計仍會采用性價比更高的GaAs材料。WKZesmc

目前，國內(nèi)PA產(chǎn)品大多停留在中低端應(yīng)用，布局高端應(yīng)用的PA廠商為數(shù)不多。不過，華為自行設(shè)計GaAsPA，給了國內(nèi)PA廠商一劑強(qiáng)心針。同時，5G的到來也將帶給國內(nèi)PA廠商更多替代國外產(chǎn)品的機(jī)會。WKZesmc

(3)射頻開關(guān)(Switch)WKZesmc

射頻開關(guān)在5G要求下既要滿足高功率、高頻率要求，也要配合更加復(fù)雜的射頻信號路徑進(jìn)行結(jié)構(gòu)性提升。在材料及工藝的選擇上，射頻開關(guān)多采用化合物半導(dǎo)體工藝如GaN、GaAs工藝等，亦或繼續(xù)沿用RF-SOI工藝。WKZesmc

根據(jù)QYR Electronic sResearch Center 的統(tǒng)計，2010年以來全球射頻開關(guān)市場經(jīng)歷了持續(xù)的快速增長，2017年全球市場規(guī)模達(dá)到14.47億美元，預(yù)計到2020年期間仍保有9.5%的年增長率，市場規(guī)模達(dá)到19.01億美元。WKZesmc

目前射頻開關(guān)市場主要被Skyworks、Qorvo、Broadcom、NXP、Infineon、Murata等占據(jù)，這些廠商不斷通過生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新來提高企業(yè)效率。WKZesmc

國產(chǎn)RF開關(guān)公司有卓勝微、德清華瑩、紫光展銳、唯捷創(chuàng)芯、韋爾股份、迦美信芯、宜確等；展銳同為三星供應(yīng)商，但所占份額不及卓勝微；唯捷創(chuàng)芯、德清華瑩提供PA設(shè)計的同時，也提供RF開關(guān)、天線調(diào)諧器產(chǎn)品設(shè)計。WKZesmc

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射頻開關(guān)70%以上采用RF-SOI工藝，部分采用GaAs工藝。LTE LNA主要采用RF-SOI和CMOS工藝。國內(nèi)射頻開關(guān)封測廠主要是嘉盛、日月新和通富微電。目前，國內(nèi)做RF -SOI射頻開關(guān)的公司已有20-30家，價格戰(zhàn)進(jìn)入白熱化。適用于5G的高頻RF開關(guān)，是國產(chǎn)廠商極力攻破的方向。WKZesmc

(4)RF天線WKZesmc

目前智能手機(jī)主要采用LDS和FPC天線，隨著5G頻率走向高頻，在Sub 6G范圍內(nèi)，LCP和MPI憑借更低的高頻損耗將成為主流。尤其在毫米波范圍內(nèi)，天線尺寸急劇縮小，將采用天線陣列模組。LCP優(yōu)良的彎折性能有助于合理利用智能手機(jī)內(nèi)部的狹小空間。WKZesmc

LCP產(chǎn)業(yè)鏈上、中游主要由外國廠商把控。WKZesmc

在國內(nèi)，生益科技進(jìn)入LCPFCCL領(lǐng)域，信維通信進(jìn)入LCP天線領(lǐng)域，立訊精密為LCP天線模組供應(yīng)商，京信通信和通宇通訊主要是基站天線供應(yīng)商，碩貝德作為曾經(jīng)的手機(jī)天線霸主，如今產(chǎn)品切入基站、車載和V2X天線領(lǐng)域。WKZesmc

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業(yè)內(nèi)人士分析稱， 因5G天線設(shè)計方案將由“單體天線”改為“天線陣列”，新型磁性材料及LTCC集成技術(shù)將是5G天線的核心技術(shù)，LCP天線性能比LDS更好但價格是LDS的20倍，國內(nèi)手機(jī)廠商華為自己設(shè)計天線，可能改變天線廠現(xiàn)有的競爭格局。WKZesmc

總體而言， 領(lǐng)先的射頻器件供應(yīng)商幾乎都采用IDM模式，擁有自己的晶圓廠是其能夠領(lǐng)先市場的關(guān)鍵。相對而言，國內(nèi)更多以代工模式為主，如GaAs工藝主要廠商有臺灣穩(wěn)懋、臺灣宏捷科和廈門三安集成，RFSOI工藝主要廠商有TowerJazz、中芯國際和華虹宏力，CMOS工藝主要廠商有臺積電、中芯國際和聯(lián)電，SiGe工藝主要廠商有格羅方德和TowerJazz。國內(nèi)少數(shù)廠商也在嘗試IDM模式，但是短期內(nèi)依然會依賴代工廠。WKZesmc

展望未來：

(1)射頻前端市場前景可觀WKZesmc

手機(jī)每增加一個頻段，大約需要增加2個濾波器、1個功率放大器和1個天線開關(guān)。目前， 智能手機(jī)支持30多個頻段，預(yù)計5G時代全球2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)合計支持的頻段將達(dá)到91個以上。隨著5G普及商用，射頻前端的需求量將呈暴發(fā)式增長。WKZesmc

(2)模塊“集成化”大勢所趨WKZesmc

在射頻前端“模塊集成”上，發(fā)展更快的廠商有望成為市場的主導(dǎo)者。射頻前端集成存在單片集成(片上SoC系統(tǒng))和混合集成(SiP封裝)兩個發(fā)展方向。目前通過SiP的形式更易實現(xiàn)，也是各大廠商重點著力的方向。WKZesmc

(3)國產(chǎn)射頻芯片的新機(jī)遇WKZesmc

2017年國產(chǎn)射頻芯片市占率僅有2%。有分析指出，前端主力市場暫由海外巨頭占據(jù)，但5G到來后，毫米波頻段將給國產(chǎn)廠商帶來突破機(jī)會?；衔锇雽?dǎo)體制造龍頭三安光電、射頻方案平臺廠商信維通信，以及射頻器件廠商韋爾股份、天通股份、麥捷科技等數(shù)十家企業(yè)都會有不錯的契機(jī)。WKZesmc

本文為《國際電子商情》2019年8月刊雜志文章。WKZesmc