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5G時代,射頻前端芯片將最先受益

作者:本站收錄
來源:凱聯(lián)資本
日期:2021-06-18 09:33:02
摘要:射頻前端芯片是指將無線電信號通信轉(zhuǎn)換成一定的無線電信號波形,并通過天線諧振發(fā)送出去的一個電子元器件。
關(guān)鍵詞:射頻前端芯片

射頻芯片是無線通訊發(fā)展的基石

射頻前端(RFFE, Radio Frequency Front-End)芯片是實現(xiàn)手機及各類移動終端通信功能的核心元器件。射頻前端芯片是指將無線電信號通信轉(zhuǎn)換成一定的無線電信號波形,并通過天線諧振發(fā)送出去的一個電子元器件,它包括功率放大器(PA:Power Amplifier)、低噪聲放大器(LNA:Low Noise Amplifier)、天線開關(guān)(Switch)、濾波器(Filter)、雙工器(Duplexer和Diplexer)等。其主要負責射頻收發(fā)、頻率合成、功率放大等。

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5G技術(shù)將推動手機終端射頻系統(tǒng)的全面升級

無線通訊網(wǎng)絡(luò)每升級一代,就帶來了更多的頻段和制式,對應(yīng)需要更多的射頻芯片,例如PA直接決定了手機無線通信的距離、信號質(zhì)量,甚至待機時間,是整個射頻系統(tǒng)中除基帶外最重要的部分。手機里面PA的數(shù)量隨著2G、3G、4G、5G向前兼容,從而不斷增加。另外,由于手機設(shè)計空間有限,所以設(shè)計上需要盡可能實現(xiàn)集成,同時要滿足不斷提升性能需求,因此工藝上也在不斷改進。

5G技術(shù)將推動手機終端射頻系統(tǒng)的全面升級。為了獲得手機通信速率的大幅提升,5G將引入Sub-6GHz和6GHz以上頻段通信,同時需要利用MIMO技術(shù)由現(xiàn)有的2通道通信向4~8通道通信演進。

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濾波器:為添加新頻段通信功能,需要提升濾波器數(shù)量。4G到5G,Skyworks預(yù)計濾波器數(shù)量平均將由40只提升至50只。且高頻通信場景中,現(xiàn)有SAW/TC-SAW濾波器將替換為BAW/FBAR。

PA:為實現(xiàn)從2通道向4通道通信,PA數(shù)量預(yù)計將可能翻倍提升。長期看,為支持更高頻率信號的輸出,現(xiàn)有GaAs材料也可能向GaN材料功放升級。

Switch & Tuner:射頻開關(guān)和調(diào)節(jié)器同天線通道數(shù)相關(guān),4G到5G終端開關(guān)數(shù)量可由10只升至30只,因此市場規(guī)模不斷提升。4G時代Switch & Tuner基于SOI工藝制造,5G時代SOI工藝將提升至45nm。

天線:通過Massive MIMO技術(shù)提升通信速率,終端由2通道向4通道通信發(fā)展,導致天線數(shù)量由現(xiàn)有2天線向4~8天線提升。為了減小尺寸、可有若干解決方案,包括PI基材向LCP基材或LDS方向演進。蘋果在新iPhone中選擇LCP軟板方案。

集成化趨勢明顯。射頻大廠通過模塊化產(chǎn)品提供一攬子解決方案,降低手機大廠采購成本,推動自有全線產(chǎn)品的同時,提升了毛利率水平。

5G通信帶來射頻芯片海量需求,成長空間廣闊

5G被引入智能手機,大量頻段被集成到一部手機,直接帶來射頻芯片用量的急劇增加。例如2G時代,手機頻段數(shù)是4個,單機總價值是0.8美元;3G時代,手機頻段數(shù)上升到6個,單機總價值3.25美元;然而到了4G時代,千元機頻段數(shù)就達到了8-20個,旗艦機頻段數(shù)在17-30個,需要20-40個濾波器,10個開關(guān),單機總價值16-20美元;而到了5G手機,頻段數(shù)將達到50個,需要80個濾波器和15個開關(guān),單機總價值達25-40美元。

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據(jù)Yole預(yù)測,2018年射頻前端市場規(guī)模為150億美元,到2025年達到258億美元,2018-2025年的復(fù)合年增長率為8%。期間,集成模組的復(fù)合年增長率將達到8%,而分立器件的復(fù)合年增長率將達到9%。在分立器件中,天線調(diào)諧器增長幅度最大(復(fù)合年增長率為13%),這是因為更高的頻段和4 x 4 MIMO對天線和/或天線調(diào)諧器數(shù)量的需求越來越多。


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射頻前端芯片由海外廠商占據(jù)主導,國產(chǎn)化浪潮正助力本土芯片逐步崛起

縱觀整個射頻前端產(chǎn)業(yè),不管是分立式的射頻組件還是射頻前端集成化模組,都是少數(shù)海外廠商占據(jù)市場。其中美國的Broadcom、Skyworks、Qorvo和日本的村田、TDK公司是全球射頻領(lǐng)域領(lǐng)先廠商,也是下游華為、蘋果、三星等主要手機品牌廠商的供應(yīng)商。

射頻PA領(lǐng)域市場主要被Skyworks、Qorvo、博通(Avago)、村田四家公司壟斷,2017年四家廠商共占據(jù)了97%的市場份額,行業(yè)集中很高,尤其美系廠商三家公司占據(jù)93%的份額,在全球有巨大的影響力。但隨著美國對華為公司實施技術(shù)管制,華為的PA訂單將轉(zhuǎn)移至村田等日系廠商,行業(yè)的格局在近兩年發(fā)生了較大變化,村田的市場份額有顯著提升。

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濾波器領(lǐng)域根據(jù)不同類型產(chǎn)品市場格局有所不同,日系廠商Murata、TDK等占據(jù)SAW濾波器主要市場,Murata、TDK、太陽誘電三家日系公司合計占82%的市場份額。而美國公司Avago在BAW/FBAR市場占據(jù)絕對主導,占據(jù)全球87%的市場份額。

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射頻開關(guān)市場同樣主要被海外公司占領(lǐng),2018年全球前四大射頻開關(guān)廠商Skyworks、Qorvo、Murata及Broadcom市場份額合計占比超過80%。但作為大陸本土的設(shè)計公司卓勝微憑借自身實力打開市場,市場份額占比達到10%,成為全球第五大射頻開關(guān)龍頭企業(yè)。

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射頻前端芯片國產(chǎn)廠商在國產(chǎn)化浪潮以及5G需求的推動下正快速成長,當前國內(nèi)企業(yè)在射頻前端芯片的各細分領(lǐng)域均有所突破,包括射頻開關(guān)、射頻PA以及濾波器,但在集成化趨勢下,國內(nèi)廠商的整體技術(shù)水平與國外仍有較大差距。

綜上:5G通信技術(shù)推動射頻前端芯片技術(shù)全面升級以及市場爆發(fā),據(jù)Yole預(yù)測,2018-2025年射頻前端芯片市場年復(fù)合增長率為8%,到2025年達到258億美元。射頻前端芯片國產(chǎn)廠商在5G需求以及國產(chǎn)化的雙重推動下,將迎來快速發(fā)展。