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双重需求爆发倒逼通信关键单元射频前端加速国产化6股最受益
发布日期:2024-03-15 作者: 产品中心

  前言:5G的发展已经深深影响了我们的生活,在5G发展的势头越来越强劲的今天,许多相关行业也受益于5G的发展,射频前端就是这里面之一。本篇主要介绍射频前端的细分赛道和市场空间,行业现状和行业前景。

  1.事件背景2.认识射频前端3.细分赛道4.市场空间5.行业现状6.行业前景7.发展的新趋势8.小结和相关上市公司

  近日举行的2021中国联通合作伙伴大会“智信未来”5G消息生态发展论坛上,中国联通5G消息生态联盟正式成立。这段时间5G消息商用迎来新进展,5G消息商用将给行业带来新机遇,射频前端将享受5G发展和WIFI6发展的双重红利。

  射频前端是无线通信模块的核心组件 ,主要市场为手机蜂窝。无线通信模块主要包含天线、射频前端、主芯片三部分,射频前端对信号传输质量至关重要。

  射频前端主要由滤波器(Filter)、功率放大器(PA)、开关(Switch/Tuner)、低噪声放大器(LNA)四种器件构成,这四种器件 2020 年市场规模占比分别为 47%、32%、13%、8%。

  射频前端器件的技术难度从大到小为:滤波器、功率放大器、开关/低噪声放大器。

  其中SAW 和 BAW 滤波器高端滤波器,采用半导体工艺,主要使用在于 3GHz 以下频段,即 3G/4G/5G 的低频(LB)和中高频(MHB),是目前智能手机的主流滤波器。

  LTCC 和IPD 滤波器的技术难度相比来说较低,是 5G 主流频段,即超高频(UHB, N77、N79)的主流滤波器方案。而且SAW 和 和 BAW 滤波器工艺壁垒极高, 从市场规模看,SAW 、BAW 滤波器未来依然是滤波器核心工艺。

  近两年国内滤波器厂商的订单规模迅速增长,例如2018-2020 年好达电子收入从 1.65 亿元增长到 3.32 亿元。随技术差距逐渐缩小,国产厂商份额有望逐步提升。不过国内 SAW 滤波器龙头与海外龙头的技术差距依然较大,国内厂商的技术突破仍需一段时间,目前国内龙头已拥有了资金和客户支持,技术加速发展,未来份额将逐步提升。

  功率放大器主要工艺有 CMOS 、GaAs 、GaN ,过去 GaAs 半导体市场规模较小,所以以 IDM 模式为主。随市场规模的一直增长以及代工厂工艺技术的成熟,代工模式带来的成本优势逐渐显现,预计未来代工占比会逐渐提升,代工占比逐渐提高,GaAs 代工行业走向成熟。

  国内 PA 厂商众多,竞争非常激烈,目前以 2G/3G/4G PA 为主,例如唯捷创芯、飞骧科技等。由于市场之间的竞争激烈,PA 厂商普遍盈利能力比较差,根据唯捷创芯招股书,作为国内 PA 龙头,公司 2019 年净利率仅为 1.39%。2021-2023 年国内PA 龙头的发展重点是实现 5G PA 及模组的大规模量产。长久来看,随着 PA 龙头陆续上市获得资本实力,未来有望发展滤波器产品,实现滤波器与 PA 产品的融合。

  开关行业壁垒相比来说较低,国内龙头快速地发展。射频开关与 LNA 的技术壁垒相对低于滤波器和 PA ,竞争厂商众多。由于模块化趋势,目前过半 Switch 和 LNA 集成在模组之中。而分立式的 Switch 和 LNA 则主要使用在在中低端手机中,市场玩家众多。

  手机端 WiFi 射频前端市场主要被村田、Qorvo 、Skyworks 、NXP等海外龙头垄断。中国台湾及大陆厂商在路由器 WiFi 射频前端市场占据较高份额,台湾厂商立积电子、中国大陆厂商康希通信分别占中国大陆市场 30% 、5%。随着 WiFi6 产品不断起量,海外龙头将发展重心转向高毛利率的 WiFi6 FEM,为其他厂商切入手机 WiFi 市场提供了契机。

  上一轮射频前端市场起步起始于 4G 时代,全网通需求使得覆盖频段数大幅度的增加,常用频段数由 3G时代约 10 个频段提升至 4G 时代约 40 个频段,大幅拉动射频前端增长,市场价值 2012-2019年 CAGR 高达 15%2020 年5G 时代正式开启,预计 2024 年射频前端市场空间将达到273亿美元, 2020-2024 年 CAGR 达 16%,其中增量大多数来源于 5G 新增频段,为 113 亿美元。

  广义上来说,射频前端属于模拟器件,在设计过程中涉及大量 know-how,不同频段的产品需要大量时间研发和调试。同时射频前端的产品品种类型繁多,不同器件之间差异很大,比如滤波器分为 SAW 滤波器、BAW 滤波器、LTCC滤波器等,PA 工艺分为 CMOS、GaAs 等,开关分为 SOI、SiGe等,种类非常之多,为国内厂商形成完整产品带来很高的壁垒。

  一方面,射频前端器件性能要设计与工艺紧密结合,工程师对工艺的深刻理解对产品的质量至关重要。另一方面,滤波器采取了特殊工艺,下游代工业并不成熟;PA 与开关采用化合物半导体、SOI 工艺,虽然下游代工业很成熟,但是产能比较有限,特殊时期可能面临产能不足问题。

  滤波器是射频前端模组的关键器件 , 4G频段使用的滤波器壁垒极高,主要使用 SAW 滤波器、BAW 滤波器,主流厂商采用 IDM模式封锁设计和工艺,因此技术难度很大,其他器件的工艺与技术与4G几乎相同。5G PA 与 4G PA 一样采取GaAs工艺,5G与4G开关/LNA 都以 SOI 为主流工艺,5G 主集收发模组以 PA 为核心,不再采用高难度的 SAW、BAW滤波器,5G 分集接收模组以Switch 、LNA 为核心,同样不再采用 SAW滤波器,因此5G滤波器难度降低。

  射频前端技术壁垒极高,目前主要被美国四大巨头-Skyworks、Broadcom、Qorvo、高通,日本厂商村田所垄断,海外巨头为形成 模组能力,2015-2016 年 加速并购重组 。2015-2016 年全球半导体行业出现并购潮,根据 ICInsights 数据统计,2015 年并购协议总金额达到 1073.8 亿美元,2016 年并购协议总金额达到 593.8 亿美元,而2010-2015 年合计并购金额只有 126 亿美元。

  2020-2025 年手机端 Sub 6GHz 及毫米波渗透率持续提升,新增频段及高频化驱动射频前端器件用量增长、性能提升。5G 全球新增授权频段数量多达 50+ ,传输带宽对相对 4G 变宽。5G手机最直观的变化是支持新的频段,且频率更高、传输带宽更宽,从而提升数据传输速率。据测算,到 2020 年 5G 授权频段数量新增到 50 个左右,全球 2G/3G/4G/5G 网络合计支持的频段达到 90个以上。

  2020-2025 年手机及路由器端 WiFi6 渗透率不断的提高WiFi 是射频前端的重要战场之一。WiFi6 最高支持的通道数量从 WiFi5 的 8 通道提升到12通道,驱动路由器 WiFi FEM平均用量从4 颗提升到6颗。此外WiFi 技术升级驱动全球器路由器 WiFi FEM 市场一直增长从 ,预计从 2020 年 8 亿美元提升到 2025 年 18 亿美元 。WiFi6 驱动手机射频前端用量增长 ,同时对模组化程度、PA 性能提出更高的要求。

  射频前端的前期投入很大,产线建设、研发投入金额高,2019 年科创板推出为射频前端厂商带来密集融资潮;

  5G 渗透率提升期,射频前端用量提升,海外龙头将重心转向高价值模组及器件,为国内厂商进军低端器件带来好时机;

  4G 大多采用SAW/TC-SAW/BAW 滤波器,而 5G 的 N77、N78、N79 频段滤波器主流工艺将是难度更低的 LTCC/IPD,国内有几十家厂商具备生产能力,国内很多厂商目前已具备 5G 模组生产能力。例如卓胜微的 5G 接收端模组 LFEM 已经大规模量产。

  国内厂商从单一产品向模组化产品演进,在布局、性能上仍存在提升空间。从海外厂商的发展路径看,主流厂商一般是先在单一器件(PA 或滤波器)做到行业龙头水平,然后通过并购顺势完成从分立器件向模组化产品的转型。而从发展路径看,国内厂商也是从单一产品逐步向模组化产品演进,最重要的包含三类厂商。

  从 2/3G 频段切入,逐步向5G 渗透,包括昂瑞微、唯捷创芯(联发科收购)、飞骧科技、迪瑞科(展讯收购)等,其中昂瑞微在 2G/3G上全球市占率分别达 75%/65%。此外,我们正真看到 PA 厂商已在模组化上走在前列,推出FEM\PAMiD\PAMiF 等模组,但射频模组产品仍较为初级,以昂瑞微为例,公司推出的 5GPAMid 使用的频段为 4G 重耕频段,并没有涉及高频段的 5G PAMid 技术。

  包括与麦捷科技(出货国内手机一线 所深度合作)、信维通信(与中电 55 所在 SAW 上深度合作)、无锡好达、诺思等。

  如射频龙头卓胜微,平台型公司韦尔股份、艾为电子,从 LNA\射频开关切入,并向其他器件、模组拓展。

  小结:射频前端市场空间非常大,能受益的细分赛道也非常多,在国内计算机显示终端全力支持、全球晶圆产能短缺、5G 模组技术难度降低等背景下,射频前端国产化迎来了发展东风,布局齐全产品线的国内龙头、细分赛道特色厂商具备投资机遇。

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