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隨著(zhù)2020年4月24日中國電信和中國聯(lián)通2020年5G SA新建工程無(wú)線(xiàn)主設備聯(lián)合集采的正式落槌，加上數周前已經(jīng)揭曉答案的中國移動(dòng)5G二期無(wú)線(xiàn)主設備集采，中國三大運營(yíng)商5G基站集采招標總額達到760億元，采購5G基站共計超52萬(wàn)個(gè)。這一數字與2020年4月23日工信部披露的，即預計今年全年新建5G基站將超過(guò)50萬(wàn)個(gè)這一數據完全吻合。 “新基建”背景下的中國5G建設已經(jīng)駛入發(fā)展的快車(chē)道，那么將對半導體行業(yè)，尤其是需求量較大的射頻前端帶來(lái)什么影響？又有哪些公司將充分享受這一巨大市場(chǎng)和技術(shù)紅利呢？ 5G時(shí)代的射頻前端 首先，讓我們看一下射頻前端究竟包含哪些核心器件。手機通信模塊主要由天線(xiàn)、射頻前端、射頻收發(fā)、基帶構成，其中射頻前端是指介于天線(xiàn)與射頻收發(fā)之間的通信元件，是終端通信的核心組成器件，主要包括：濾波器、LNA (低噪聲放大器)、PA (功率放大器)、開(kāi)關(guān)、天線(xiàn)調諧等。 
圖1：射頻前端構成框圖（圖源：Qualcomm） 技術(shù)演進(jìn)帶來(lái)新商機 大容量、廣覆蓋、高帶寬、低延遲是5G網(wǎng)絡(luò )的典型特征，為了實(shí)現速率和容量的升級，大量技術(shù)被整合其中，比如Massive MIMO技術(shù)、載波聚合（CA）技術(shù)等。 MIMO是一種使用多根天線(xiàn)發(fā)送信號和多根天線(xiàn)來(lái)接收信號的傳輸技術(shù)。在5G Sub-6G中，將增加更多的MIMO，即從2×2提高到目前的4×4 MIMO。因此也會(huì )需要更多的天線(xiàn)和更多的獨立射頻通道，相應的射頻前端元件也會(huì )同步增加，LNA、PA、開(kāi)關(guān)、濾波器等元器件的用量和價(jià)值都會(huì )有不同程度的增加，尤以高性能天線(xiàn)調諧和天線(xiàn)轉換開(kāi)關(guān)的用量增幅最為明顯。 文章來(lái)源：貿澤電子 作者：Doctor M 載波聚合可將多個(gè)載波聚合成一個(gè)更寬的頻譜，把不連續的頻譜碎片聚合到一起，達到提高傳輸速率和頻譜使用效率的目的。從4G LTE 到4G LTE Advanced Pro，載波聚合組合的數量呈指數級增長(cháng)，頻段數從66個(gè)增加到1000多個(gè)。5G帶來(lái)的載波聚合預計總頻段數將超過(guò)1萬(wàn)個(gè)，受此影響，天線(xiàn)開(kāi)關(guān)和濾波器的數量將大幅增加，PA和LNA的用量增長(cháng)較少，但與之匹配的開(kāi)關(guān)數量有一定程度的增加。 從2G到4G，直至今天的5G，每一代蜂窩技術(shù)的演進(jìn)都會(huì )帶來(lái)射頻前端價(jià)值量的倍增。根據Yole的分析 (圖2)，從2G到4G，射頻前端單機價(jià)值量增長(cháng)超10倍，而從4G到5G，射頻前端單機價(jià)值量的增長(cháng)將超過(guò)3倍。其中，濾波器的需求量增長(cháng)最明顯，市場(chǎng)空間翻倍。PA主要用于對發(fā)射的射頻信號進(jìn)行功率放大，若5G增加信號發(fā)射鏈路，就一定需要增加PA。但是因為PA帶寬較寬，可以多個(gè)頻段共用，比如采用多模多頻的PA，從絕對數量上來(lái)看，PA的用量雖不及濾波器那么大，但價(jià)值量也有較大提高。根據Yole的預測，PA的價(jià)值量將由2018年的44.5億美元增加到2022年的50億美元。 對于全球射頻前端市場(chǎng)，Yole給出的預測是，將由2017年的151億美元，增加到2023年的352億美元，年復合增長(cháng)率達到14%。由此可見(jiàn)，5G技術(shù)的升級和變化對射頻前端的器件數量和價(jià)值量的影響是無(wú)比巨大的。
圖2：手機中射頻前端單機用量和價(jià)值量 (Yole，國金證券研究所) 射頻前端市場(chǎng)格局分析 射頻前端半導體模塊化乃大勢所趨。受設備和終端空間的限制，5G時(shí)代新增的射頻前端器件主要以模塊形式出現，模塊中集成的器件也越來(lái)越多。 如前所述，5G時(shí)代，射頻前端器件的整體需求量將有大幅增長(cháng)，但這種增長(cháng)也是結構性的，大體趨勢是：濾波器 > LNA/開(kāi)關(guān)/調諧 > PA。 濾波器、開(kāi)關(guān)等器件增幅很大，尤其是濾波器，增速最快，貢獻了射頻前端70%的增量。其中，SAW的增幅最大。這是因為，SAW濾波器目前在終端濾波器市場(chǎng)的占比高達73%。 根據Qorvo的官方數據，Qorvo、Avago等美系廠(chǎng)商目前占有90%以上的BAW市場(chǎng)，SAW則由村田為代表的日系廠(chǎng)商主導。在供應格局方面，BAW濾波器領(lǐng)域Avago的市占率約為60%，Qorvo的占比為30%。而SAW濾波器，村田占據了50%的份額，另外兩家日本供應商Taiyo Yuden和TDK次之。 PA是射頻前端中的有源器件，設計制造難度較大，目前，Skyworks、Avago、Qorvo是PA市場(chǎng)的三大玩家，其中，Skyworks居領(lǐng)先地位，Avago和Qorvo分列第二、三位，三家公司占據了全球手機PA市場(chǎng)的80~90％份額，是名副其實(shí)的寡頭壟斷。 5G對PA提出了新的要求，為了支持5G Sub-6G技術(shù)，PA的功耗控制、線(xiàn)性度、結構封裝中的熱管理都變得非常重要。在工藝路線(xiàn)上，砷化鎵（GaAs）仍將是高端PA的首選技術(shù)，毫米波有望采用SOI PA。雖然CMOS PA越來(lái)越成熟，但從參數性能上看，它更適合較低端應用。 手機中天線(xiàn)開(kāi)關(guān)用量非常大，種類(lèi)也很多，按用途劃分有Tx-Rx開(kāi)關(guān)、Atenna Cross開(kāi)關(guān)、Rx開(kāi)關(guān)等。5G到來(lái)，射頻開(kāi)關(guān)也將迎來(lái)強勁的增長(cháng)。根據Yole的預測，全球射頻開(kāi)關(guān)市場(chǎng)將從2018年的14.5億美元增長(cháng)到2025年23億美元，其中Rx / Tx開(kāi)關(guān)的增長(cháng)主要源于MIMO和CA技術(shù)的應用。從技術(shù)上看，SOI目前仍是射頻開(kāi)關(guān)的首選技術(shù)。 天線(xiàn)調諧用量將大幅提升。從4G到5G，MIMO逐漸增加，頻段越來(lái)越多，所用的天線(xiàn)數量急劇增加，尤其是5G 4x4 MIMO或接下來(lái)的8x8 MIMO架構，天線(xiàn)調諧開(kāi)關(guān)用量成倍增加。權威分析機構預計，天線(xiàn)調諧開(kāi)關(guān)市場(chǎng)將從2018年的4.5億美元增加到2025年的12.3億美元。 目前，SOI、RF MEMS是天線(xiàn)調諧開(kāi)關(guān)的主流技術(shù)。今天占據調諧市場(chǎng)70%的Qorvo和Skyworks等大廠(chǎng)主要采用SOI技術(shù)。采用RF MEMS工藝的Cavendish Kinetics（CK）等廠(chǎng)商的市場(chǎng)份額也在逐漸提升。 LNA市場(chǎng)將穩步增長(cháng)。3G/4G時(shí)，部分LNA被集成在射頻收發(fā)中，市場(chǎng)空間較小，但從2017年開(kāi)始LNA市場(chǎng)快速增長(cháng)。LNA目前以SiGe工藝為主，到毫米波階段，基于SOI的LNA將成為主流。LNA的市場(chǎng)，主要被Infineon Technologies (英飛凌) 和Skyworks占領(lǐng)。 5G將給天線(xiàn)數量、射頻前端模塊的價(jià)值量帶來(lái)翻倍的增長(cháng)。按照當前的市場(chǎng)和技術(shù)競爭格局，美日企業(yè)處于絕對的壟斷地位。排名前五的企業(yè)包括Murata、Skyworks、Qorvo、Broadcom/Avago、Qualcomm/TDK Epcos等，這些射頻前端供應商以IDM為主。此外，我們注意到，在5G射頻前端市場(chǎng)，已經(jīng)有很多中國企業(yè)開(kāi)始關(guān)注并進(jìn)入這一市場(chǎng)。 |
