随着4月24日中国电信和中国联通2020年5G SA新建工程无线主设备联合集采的正式落槌,加上数周前已经揭晓答案的中国移动5G二期无线主设备集采,中国三大运营商5G基站集采招标总额达到760亿元,采购5G基站共计超52万个。这一数字与4月23日工信部披露的,即预计今年全年新建5G基站将超过50万个这一数据完全吻合。 “新基建”背景下的中国5G建设已经驶入发展的快车道,那么将对半导体行业,尤其是需求量较大的射频前端带来什么影响?又有哪些公司将充分享受这一巨大市场和技术红利呢?
首先,让我们看一下射频前端究竟包含哪些核心器件。手机通信模块主要由天线、射频前端、射频收发、基带构成,其中射频前端是指介于天线与射频收发之间的通信元件,是终端通信的核心组成器件,主要包括:滤波器、LNA(低噪声放大器)、PA(功率放大器)、开关、天线:射频前端构成框图(图片来源:Qualcomm) 终端通信的核心组成器件
其中,滤波器的作用是消除噪声,滤除干扰和不需要的信号,只留下所需频率范围内的信号,手机中使用的滤波器主要采用SAW(表面声波)和BAW(体声波)两种技术制造。
MIMO是一种使用多根天线发送信号和多根天线来接收信号的传输技术。在5G Sub-6G中,将增加更多的MIMO,即从2×2提高到目前的4×4 MIMO。因此也会需要更多的天线和更多的独立射频通道,相应的射频前端元件也会同步增加,LNA、PA、开关、滤波器等元器件的用量和价值都会有不同程度的增加,尤以高性能天线调谐和天线转换开关的用量增幅最为明显。
载波聚合可将多个载波聚合成一个更宽的频谱,把不连续的频谱碎片聚合到一起,达到提高传输速率和频谱使用效率的目的。从4G LTE 到4G LTE Advanced Pro,载波聚合组合的数量呈指数级增长,频段数从66个增加到1000多个。5G带来的载波聚合预计总频段数将超过1万个,受此影响,天线开关和滤波器的数量将大幅增加,PA和LNA的用量增长较少,但与之匹配的开关数量有一定程度的增加。
从2G到4G,直至今天的5G,每一代蜂窝技术的演进都会带来射频前端价值量的倍增。根据Yole的分析(图2),从2G到4G,射频前端单机价值量增长超10倍,而从4G到5G,射频前端单机价值量的增长将超过3倍。其中,滤波器的需求量增长最明显,市场空间翻倍。PA主要用于对发射的射频信号进行功率放大,若5G增加信号发射链路,就一定需要增加PA。但是因为PA带宽较宽,可以多个频段共用,比如采用多模多频的PA,从绝对数量上来看,PA的用量虽不及滤波器那么大,但价值量也有较大提高。根据Yole的预测,PA的价值量将由2018年的44.5亿美元增加到2022年的50亿美元。
图2:手机中射频前端单机用量和价值量(Yole,国金证券研究所) 射频前端市场格局分析射频前端半导体模块化乃大势所趋。受设备和终端空间的限制,5G时代新增的射频前端器件主要以模块形式出现,模块中集成的器件也越来越多。
如前所述,5G时代,射频前端器件的整体需求量将有大幅增长,但这种增长也是结构性的,大体趋势是:滤波器>
如前所述,5G时代,射频前端器件的整体需求量将有大幅增长,但这种增长也是结构性的,大体趋势是:滤波器
根据Qorvo的官方数据,Qorvo、Avago等美系厂商目前占有90%以上的BAW市场,SAW则由村田为代表的日系厂商主导。在供应格局方面,BAW滤波器领域Avago的市占率约为60%,Qorvo的占比为30%。而SAW滤波器,村田占据了50%的份额,另外两家日本供应商Taiyo Yuden和TDK次之。
手机中天线开关用量非常大,种类也很多,按用途划分有Tx-Rx开关、Atenna Cross开关、Rx开关等。5G到来,射频开关也将迎来强劲的增长。根据Yole的预测,全球射频开关市场将从2018年的14.5亿美元增长到2025年23亿美元,其中Rx / Tx开关的增长主要源于MIMO和CA技术的应用。从技术上看,SOI目前仍是射频开关的首选技术。
5G将给天线数量、射频前端模块的价值量带来翻倍的增长。按照当前的市场和技术竞争格局,美日企业处于绝对的垄断地位。排名前五的企业包括Murata、Skyworks、Qorvo、Broadcom/Avago、Qualcomm/TDK Epcos等,这些射频前端供应商以IDM为主。此外,我们注意到,在5G射频前端市场,已经有很多中国企业开始关注并进入这一市场。

