5G引領(lǐng)射頻濾波器市場(chǎng)爆發(fā)

移動(dòng)通信技術(shù)，作為網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)和數(shù)字技術(shù)的支柱，其發(fā)展一定程度上引導(dǎo)了互聯(lián)網(wǎng)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的發(fā)展方向。這一點(diǎn)從4G帶動(dòng)“應(yīng)用經(jīng)濟(jì)”(APP Economy)就可見(jiàn)一斑。4G作為“應(yīng)用經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展基石，不僅改變了人們使用互聯(lián)網(wǎng)的方式，還創(chuàng)造了新的經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)和產(chǎn)業(yè)，帶來(lái)了互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)。5G 采用無(wú)線電頻譜，使其能用以比以往技術(shù)更高的速度和更高的可靠性傳輸大量數(shù)據(jù)。正是這種速度和可靠性的結(jié)合，將連接更多的設(shè)備，滲入我們生活的方方面面。5G將在醫(yī)療保健、汽車(chē)、機(jī)器人、娛樂(lè)以及我們尚未設(shè)想的創(chuàng)新領(lǐng)域帶來(lái)新的、先進(jìn)的服務(wù)。通過(guò)允許更多的設(shè)備以更高的速度、更安全的方式相互連接，5G將從根本上創(chuàng)造一個(gè)新的數(shù)字環(huán)境。

5G正在改變?nèi)蛏漕l前端技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，世界各大射頻組件和模塊供應(yīng)商紛紛為5G提前布局，射頻前端模塊的市場(chǎng)需求增大，預(yù)計(jì)2023年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到350億美元。

2017-2023年5G射頻前端模塊的市場(chǎng)規(guī)模發(fā)展趨勢(shì)(來(lái)源：Yole)

作為射頻前端模塊中的重要組成部分，隨著5G時(shí)代的到來(lái)5G 產(chǎn)業(yè)鏈中上游基站的升級(jí)，濾波器的市場(chǎng)格局和技術(shù)特點(diǎn)都發(fā)生了不小的變化。在4G LTE 時(shí)代，基站大多采用 2/4/8 通道天線(FDD 制式多為 2/4 通道，TDD 制式多為 8 通道)，而到了 5G時(shí)代 引入了 Massive MIMO 技術(shù)，天線升級(jí)為 64 通道，甚至 128/192/256 通道(理論上講，天線數(shù)量越多，噪聲和干擾越小)。每個(gè)天線都需要配備相應(yīng)的雙工器，并由相應(yīng)的濾波器進(jìn)行信號(hào)頻率的選擇和處理。假設(shè)每個(gè)基站需要 3 副天線，一副 64TR 天線需要 64 個(gè)濾波器，那么一個(gè) 5G 基站就至少需要 192 個(gè)濾波器，再以國(guó)內(nèi) 400 萬(wàn)站的基數(shù)預(yù)測(cè)計(jì)算，濾波器需求總量將達(dá)到 7.68 億個(gè)。肉眼可見(jiàn)，濾波器的需求量將大幅增加，據(jù) Yole Development 的預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)濾波器的市場(chǎng)規(guī)模也將從2017年的80億美元增加到2023年的225億美元。

(來(lái)源：Yole)

在移動(dòng)通信基站中，濾波器作為射頻器件重要組成部分，承擔(dān)了幫助基站選頻的重任。一般來(lái)講，不同基站有屬于自己的明確的工作頻段，因此基站必須有選擇各種頻率信號(hào)來(lái)進(jìn)行收發(fā)的能力。而濾波器的主要功能負(fù)責(zé)對(duì)發(fā)送和接收信號(hào)進(jìn)行濾波，可以剔除不需要頻段的信號(hào)，從而保證發(fā)送和接受信號(hào)的準(zhǔn)確度。

在無(wú)線通信從4G時(shí)代飛速向5G時(shí)代過(guò)度的大背景下，濾波器市場(chǎng)需求不斷增加，品質(zhì)要求不斷提升，蘊(yùn)含著巨大的發(fā)展?jié)撃?。在巨大的機(jī)遇與變革的挑戰(zhàn)面前，基站濾波器廠商市場(chǎng)格局也處于不斷的變革與發(fā)展過(guò)程中，國(guó)內(nèi)廠商積極布局，并在一系列技術(shù)領(lǐng)域取得突破，未來(lái)力圖實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。

基站濾波器作為射頻器件的一部分，應(yīng)用于移動(dòng)通信基站建設(shè)與使用，位處行業(yè)中游。產(chǎn)業(yè)鏈上游連接的是鋁、銀、銅等材料行業(yè)和與機(jī)械、電子相關(guān)的零部件行業(yè)，上游這些行業(yè)的特點(diǎn)是受原材料價(jià)格影響較大，市場(chǎng)格局分散，對(duì)產(chǎn)品的議價(jià)能力較低。處于基站濾波器下游行業(yè)則涉及通信運(yùn)營(yíng)和設(shè)備供應(yīng)，在我國(guó)，通信運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備供應(yīng)商主要由國(guó)營(yíng)和大型龍頭等企業(yè)主導(dǎo)，形成寡頭壟斷的市場(chǎng)格局，廠商議價(jià)能力較高，對(duì)基站濾波器行業(yè)起決定作用。

國(guó)外基站側(cè)濾波器主要生產(chǎn)商為康普安德魯(美國(guó))，國(guó)內(nèi)具備一定研發(fā)實(shí)力、產(chǎn)能規(guī)模較大的企業(yè)主要包括東山精密、春興精工、大富科技、武漢凡谷等。

隨著5G時(shí)代的到來(lái)，在新基站建設(shè)潮的推動(dòng)下，濾波器也將迎來(lái)新一波需求高峰，在這樣的背景下，國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)濾波器廠商將有望利用自身優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)張與發(fā)展，享受5G時(shí)代的紅利。

通過(guò)運(yùn)營(yíng)商爆發(fā)式投資為濾波器行業(yè)短時(shí)間帶來(lái)大量機(jī)遇并不現(xiàn)實(shí)。另一方面，在基站由金屬腔體濾波器向陶瓷介質(zhì)濾波器的轉(zhuǎn)型過(guò)程中，仍有技術(shù)創(chuàng)新，工藝精細(xì)等諸多問(wèn)題有待解決，加之近些年公司盈利能力下降，發(fā)展放緩，企業(yè)難以在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高質(zhì)量濾波器產(chǎn)出?？傊?，5G時(shí)代中雖然出現(xiàn)濾波器行業(yè)爆發(fā)式增長(zhǎng)的可能性比較小，但在技術(shù)發(fā)展中巨大的濾波器需求量以及三大運(yùn)營(yíng)商在5G領(lǐng)域的持續(xù)投入仍會(huì)給濾波器行業(yè)帶來(lái)巨大并可持續(xù)的市場(chǎng)空間。

現(xiàn)在MIMO64×8成為了標(biāo)準(zhǔn)配置，即基站端采用64根天線，移動(dòng)終端采用8根天線的配置模式。目前市場(chǎng)多數(shù)手機(jī)僅僅支持MIMO2×2技術(shù)，若采用MIMO64×8技術(shù)，基站天線的配置數(shù)量需要增長(zhǎng)31倍，手機(jī)天線數(shù)量需要增長(zhǎng)3倍。

此外尤其在毫米波頻段面臨穿透力差、衰減大等問(wèn)題，傳統(tǒng)宏基站信號(hào)又存在弱覆蓋或者盲點(diǎn)區(qū)域，無(wú)信號(hào)或質(zhì)量差，同時(shí)，由于5G時(shí)代的終端設(shè)備數(shù)量或?qū)⒊时ㄔ鲩L(zhǎng)，單位面積內(nèi)的入網(wǎng)設(shè)備可能會(huì)增至千倍，宏基站將不能滿足正常需求。因此5G通信是以宏基站為主，大量小基站為輔。運(yùn)營(yíng)商可以在每個(gè)城市中部署數(shù)千個(gè)小基站以形成密集網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)基站可以從其他基站接受信號(hào)并向任何位置的用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，從而彌補(bǔ)宏基站存在覆蓋盲點(diǎn)的劣勢(shì)。

與金屬腔體濾波器相比，陶瓷介質(zhì)濾波器以陶瓷為材料制作而成，沒(méi)有金屬腔體, 電磁波諧振發(fā)生在介質(zhì)材料內(nèi)部，具有高介電常數(shù)、高 Q 值、插入損耗小、體積小、重量輕、成本低、抗溫漂性能好等特點(diǎn)，可承受功率高, 具有良好的選頻作用，便于大規(guī)模集成。但陶瓷介質(zhì)濾波器生產(chǎn)精度要求高，目前成本還沒(méi)降下來(lái)，由于陶瓷粉體原料的價(jià)格低，一旦實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，成本可大幅降低(介質(zhì)濾波器單只價(jià)格在初期為 80 元，到建設(shè)后期由于越來(lái)越多的廠商加入競(jìng)爭(zhēng)，且良品率提高，價(jià)格將降到 20 元)。

隨著5G時(shí)代所使用的電磁波頻率提升，更加高效的毫米波將逐步開(kāi)始使用。為了實(shí)現(xiàn)毫米波的信號(hào)覆蓋與高密度連接，基站天線尺寸也將降至毫米級(jí)，逐步實(shí)現(xiàn)微型基站。而在此發(fā)展背景下，基站所使用的濾波器也將逐步縮小尺寸至毫米級(jí)，保持其與電磁波波長(zhǎng)在同一級(jí)別。因此未來(lái)陶瓷介質(zhì)濾波器將占據(jù) 5G 濾波器的主要市場(chǎng)。