無論何種通信協(xié)議，使用的通訊頻率是高是低，配置射頻器件模塊是系統(tǒng)必備的基礎性零部件。無論是使用13.56Mhz的信號作為傳輸載體NFC系統(tǒng)；抑或是使用900/1800Mhz信號作為傳輸載體的GSM通訊系統(tǒng)；還是使用24Ghz和77Ghz電磁波信號作為傳輸載體的無人駕駛毫米波雷達，均需要配置射頻器件模塊。作為無線通訊不可缺少的基礎一環(huán)，射頻器件的技術革新是推動無線連接向前發(fā)展的核心引擎之一。在聯(lián)網設備大規(guī)模增長的環(huán)境下，射頻器件行業(yè)是未來成長最快且最確定的方向性資產。

 

未來的世界是一個無線連接一切的世界。根據Gartner預測，到2020年，聯(lián)網設備將達到250億部，實現(xiàn)全球平均每個人3個聯(lián)網設備的規(guī)模。而據Gartner統(tǒng)計，在2015年，全球消費行業(yè)僅僅只有29億部聯(lián)網設備；工業(yè)應用領域僅7.36億部聯(lián)網設備。在無線聯(lián)網終端設備從2015年的36億部增加至250億部的大趨勢下，射頻器件的年產值將增加數倍。

 

蘋果iPhone 6s SE中的主要射頻器件及芯片

 

射頻前端模塊由功率放大器（PA）、濾波器、雙工器、射頻開關、低噪聲放大器、接收機/發(fā)射機等組成。其中功率放大器負責發(fā)射通道的射頻信號放大；濾波器負責發(fā)射及接收信號的濾波；雙工器負責FDD 系統(tǒng)的雙工切換及接收/發(fā)送通道的射頻信號濾波；射頻開關負責接收、發(fā)射通道之間的切換；低噪聲放大器主要用于接收通道中的小信號放大；接收機/發(fā)射機用于射頻信號的變頻、信道選擇。

 

移動通信終端各個射頻器件之間的信號傳輸關系

 

以iPhone 7 的配置來看，手機配置了3 顆PA 芯片（高、中、低頻段），2 顆濾波器組，2 顆射頻開關，2 顆PA、濾波器一體化模組。

 

2010 年到2015 年蘋果手機射頻前端模塊的演進

 

2015 年，全球移動終端射頻器件市場規(guī)模約有110 億美金。根據高通半導體的預測，移動終端的射頻前端模塊在2015-2020 年間的復合增速在13%以上，到2020 年市場規(guī)模將超過180 億美金。

 

射頻前端模塊市場增長強勁，一方面，2015 年全球4G終端出貨量占比剛剛躍過50%，滲透率的提升保證了未來2 年的成長動能。另一方面4G 到5G 的演進過程中，射頻器件的復雜度逐漸提升，射頻器件的單部手機價值量會得到提升。

 

2014-2018年移動終端射頻器件市場規(guī)模（億美金）

 

隨著終端支持的無線連接協(xié)議越來越多，從最初的2G 網絡到現(xiàn)在的NFC、2G/3G/4G網絡、WiFi、藍牙、FM 等，通信終端的射頻器件單機價值量增長了數倍。展望未來，4G 的滲透率尚未飽和，滲透率提升將繼續(xù)驅動射頻器件單機價值量增長。另外5G通訊為射頻器件行業(yè)帶來新的增長機遇，一方面射頻模塊需要處理的頻段數量大幅增加，另一方面高頻段信號處理難度增加，系統(tǒng)對濾波器性能的要求也大幅提高。

 

在早期的GSM手機中，射頻器件的單部手機價值量不足1美金，而如今4G時代，蘋果、三星的高端旗艦機型的射頻器件單機價值量超過12.75美金，單機價值量在過去的十年間增長了數倍。

 

3G終端轉換為4G終端帶來單機價值量翻倍以上增長。根據美國射頻器件巨頭Triquent的預測，進入4G時代，單部手機射頻器件價值從3G終端的3.75美金提升至7.5美金，支持全球漫游的終端設備ASP甚至達到了12.75美金。

 

單部手機RF器件價值量演變（美金）

 

2014-2018年單臺手機RF器件價值量

 

4G 終端滲透尚未飽和，根據臺灣砷化鎵代工巨頭win semiconductor 及美國Qorvo的數據預測，全球4G 通訊終端設備滲透率在2015 年達到54%，預計在2019 年將達到74.5%。

 

2010-2019年LTE（4G）終端滲透率將持續(xù)提升

 

全球蜂窩終端設備出貨量預測（百萬只）

 

在2012年全球3G標準協(xié)會3GPP提出的LTE R11版本中，蜂窩通訊系統(tǒng)需要支持的頻段增加到41個。根據射頻器件巨頭skyworks預測，到2020年，5G應用支持的頻段數量將實現(xiàn)翻番，新增50個以上通信頻段，全球2G/3G/4G/5G網絡合計支持的頻段將達到91個以上。

 

理論上，單個頻段的射頻信號處理需要2個濾波器。由于多個濾波器會集成在濾波器組中，手機配置的濾波器器件與頻段數量之間的關系并非簡單線性比例關系。但頻段增多之后，濾波器設計的難度及濾波器數量大幅增加是確定的趨勢，相應的價值量和銷售數量都會數倍于目前的濾波器。

 

就實際應用而言，國內市場銷售的手機普遍支持五模十三頻，即支持的頻段數量為13個。而在之前，國內2G手機僅需要支持4個頻段，3G手機至少支持9個頻段，支持頻段的數量在每一代通信系統(tǒng)升級過程中都有大幅提升。

 

美國FCC（聯(lián)邦通信委員會）在今年7月份劃定了5G頻段，是世界上第一個確定5G高頻段頻譜的國家。美國5G通信頻段包括3.85Ghz、7Ghz、27.5-28.35 Ghz、37-38.6 Ghz、38.6-40 Ghz、64-71 Ghz。從美國劃定的5G頻段來看，新增頻段集中在3.8-7Ghz、27-40Ghz、64-71Ghz的低、中、高三大頻段，高頻率頻段對濾波器的性能要求更加苛刻，濾波器行業(yè)面臨著一場從材料到制造工藝的全新技術革命。

 

LTE到5G演進的主要技術參數

 

1999年-2012年無線頻段數量的演變

 

MIMO 技術指信號發(fā)射端和接收端采用多根發(fā)射天線和接收天線的通訊技術。MIMO技術使得通訊的速率及容量成倍的增長，是LTE 及未來5G 的關鍵技術之一。MIMO技術的應用普及為天線行業(yè)帶來巨大增量市場，基站及終端天線迎來快速增長的行業(yè)性機會。

 

為提升通訊速率，預計到2020 年，MIMO64x8 將成為標準配臵，即基站端采用64根天線，移動終端采用8 根天線的配臵模式。目前市場上多數手機僅僅支持MIMO 2x2技術，如若采用MIMO64x8 技術，基站天線的配臵數量需要增長31 倍，手機天線數量需要增長3 倍。

 

載波聚合技術將數個窄頻段合成一個寬頻段，實現(xiàn)傳輸速率的大幅提升。載波聚合技術的引進大大增加了對射頻器件性能的要求以及射頻系統(tǒng)的復雜度。目前市場上的射頻器件主要采用2 載波的載波聚合。2017 年，國內的三大電信運營商將正式啟動三載波的聚合，而到2018 年，四載波甚至五載波的載波聚合將出現(xiàn)在手機通訊應用中。例如載波聚合技術要求射頻天線開關具有極高的線性度，以避免與其他設備發(fā)生干擾，對于濾波器及射頻開關的性能要求將更加苛刻。

 

隨著載波聚合的逐步普及，射頻MEMS 開關行業(yè)將迎來快速增長。目前機遇SOI 工藝的射頻開關正在接近技術極限，無法滿足IIP3=90dbm 的要求。能夠達到IIP3>90dbm 的射頻性能目標的唯一一種開關是射頻MEMS 開關，因此射頻MEMS開關將在未來5G 時代迎來確定性增長機會。

 

載波聚合（CA）技術在2016 年進入快速滲透期

 

回顧2G到4G的通訊發(fā)展歷程，每一代通訊技術的發(fā)展都不是一蹴而就的，而是由多個小的技術升級疊加形成的。2G時代，地面蜂窩通訊經歷了GSM、GPRS、EDGE三個小型技術升級；而在3G時代，地面通訊經歷了UMTS、HSPA、HSPA+三個小型技術升級。我們判斷在4G向5G的演進過程中，每2年就會出現(xiàn)一次小型技術升級。而每一代小型技術升級都會推動射頻器件產品復雜度及單部手機價值量的提升。

 

3G到4G的發(fā)展歷程中，每2年就會有小的技術升級

 

手機等終端的射頻器件主要包括PA 芯片、濾波器、射頻開關、天線。天線是目前國產化率最高的細分領域，信維通信、碩貝德等在終端天線領域已經達到全球領先水平，產品已經進入蘋果、微軟等國際巨頭供應鏈體系。國產PA 芯片在2G、3G、WiFi、NFC 等通信系統(tǒng)中已經實現(xiàn)了大批量出貨銷售，而在4G PA 芯片領域，國內廠商還處于客戶認證及商業(yè)談判階段。射頻濾波器及射頻開關的國產化率相對較低，國內廠商的產品主要集中在軍用無線通信系統(tǒng)中，在手機等消費電子產品中的應用較少。我國是全球最大的手機生產基地，同時華為、vivo、oppo、小米、魅族、聯(lián)想等國產品牌的手機銷售量占全球的30%以上。憑借龐大的終端市場需求，手機供應鏈向大陸轉移是非常確定的產業(yè)趨勢。事實上，國內不少射頻器件廠商已經進入了千元智能機市場，如天瓏、西可、海派、TCL 等廠商就已經開始采用中普微的PA 芯片。

 

濾波器是射頻前端模塊增長最快的細分方向，高通預測射頻濾波器市場將由現(xiàn)在的50 億美金的市場規(guī)模增長至2020 年的130 億美金。面對快速增長的濾波器市場機遇，高通與日本濾波器巨頭TDK 在今年年初組建了合資公司RF 360 公司，預計投資超過30 億美金。

 

據預測，到2020 年濾波器市場將由2015 年的50 億美金增長至2020 年的120 億美金。Mobile Experts 的預測與高通基本一致，射頻濾波器是業(yè)界普遍認可的高成長細分行業(yè)。

 

射頻前端各個細分方向市場空間預測（十億美金）

 

全球來看，saw 濾波器的主要供應商是TDK-EPCOS 及Murata，兩者合計占有60-70%市場份額；baw 濾波器的主要供應商是Avago 及Qorvo(Triquint)，兩者占有90%以上市場份額。例如，iPhone 7 配臵了2 個大的濾波器組及2 個濾波器，其中TDK 供應了2 顆濾波器組及一顆濾波器，而Murata 供應了1 顆濾波器。

 

SAW 濾波器市場格局

 

baw濾波器市場格局