华辰资本射频研究报告2019324页

©2019.03CelestialResearch华辰产业研究院華辰資本CELESTIALCAPITAL专注中国产业结构升级与创新，聚焦新一代信息技术产业发展。2018年，在中国经济周期、产业周期、资本周期与政治周期四重叠加的特殊时期，本着“深耕产业、协同发展、价值驱动、重度赋能”的愿景，华辰资本（“华辰”）应运而生，致力成为中国最专业的创新型投资机构。华辰资本总部位于中国最具发展活力与科技创新的深圳，专注于包括云计算、大数据、人工智能、边缘计算、工业互联网、5G等新一代信息技术领域，通过扎实的体系化产业研究与理解能力，以产业研究、投资银行、战略咨询、产业基金等模式，为新一代信息技术企业提供企业融资、战略视野、市场协同，价值管理、供应链管理、资源整合等产业赋能。©2019.03CelestialResearch华辰产业研究院一、产业分析...................................................................................................................................................................................................3◼基础概况◼发展历程◼产业链概况二、市场分析...................................................................................................................................................................................................12◼5G市场规模◼终端射频市场规模◼基站射频市场规模三、企业分析...................................................................................................................................................................................................19◼Skyworks◼Qorvo◼麦捷科技目录一、产业分析©2019.03CelestialResearch华辰产业研究院资料来源：网络资料、3GPP、华辰资本整理图1基站射频示意图产业分析|基础概况（1/4）基础概况◼射频定义：射频是基站/终端的核心部件之一，用于实现通信信号的合路、过滤、消除干扰、放大等。◼射频器件包括：1.滤波器(Filter)：负责发射及接收信号的滤波，保障信号在不同频率互不干扰传输，是射频的关键组成部分；2.功率放大器(PA)：负责发射通道的射频信号放大；3.低噪声放大器(LNA)：负责接收通道中的小信号放大；4.开关(Switch)：负责接收、发射通道之间的切换；5.双工器(Duplexer)：负责双工切换及接收/发送通道的射频信号滤波。◼工作原理：1.发射状态时，开关的接收支路关闭，发射支路打开，LNA处于关闭状态，信号经过PA放大，再通过滤波器滤除杂波，通过天线发射出去；2.接收状态时，开关的接收支路打开，发射通道关闭，PA关闭，从天线接收到的信号经过滤波后传递给LNA放大，再传递给收发机进行信号处理。4表1基站和终端（手机）在天线/射频的特征差异基站终端（手机）天线MassiveMIMO32、64通道甚至更多支持4~8天线滤波器高功率、大体积、通道数更多低功率、小体积、通道数更少功率放大器支持多频段多通道同时发射接收NSA链接下双通道收发，SA连接下单通道收发，滤波器数量有限开关不需要频繁切换需要频繁切换©2019.03CelestialResearch华辰产业研究院资料来源：网络资料、华辰资本整理图2金属腔体滤波器VS陶瓷介质滤波器产业分析|基础概况（2/4）基站滤波器◼基站滤波器定义：滤波器是基站射频系统关键部件，通过对不同频率的信号进行滤波，保障信号能在特定的频段内有效传输，提高信号的有效性和可靠性。◼基站滤波器主要分为两大类：1.金属腔体滤波器：通过不同频率的电磁波在腔体滤波器中振荡，保留达到谐振频率的电磁波，而其他频率的则在振荡中耗散掉。工艺成熟，成本低，是2G/3G/4G时代的主流，主要用于RRU上。2.陶瓷介质滤波器：通过陶瓷基块让特定频率的电磁波在其中来回反射形成驻波，具有具有重量轻、Q值高、损耗小的特点，是5G时代的主流，主要用于AAU上，成本偏高。5金属腔体滤波器陶瓷介质滤波器体积大小Q值中等大损耗大较小成本低高使用场景2T2R/4T4R/8T8R5G64T/64R表2金属腔体滤波器和陶瓷介质滤波器的特性对比©2019.03CelestialResearch华辰产业研究院终端滤波器◼终端滤波器定义：终端滤波器基于压电效应通过电-声-电的转换达到滤波效果。◼终端滤波器主要分为两大类：1.声表面波滤波器(SAW)：声波是通过表面传播方式进行传播，通过叉指换能器实现滤波性能。体积比金属腔体/陶瓷介质滤波器更小，成本低，插入损耗小，一般工作在2.1GHz以下频段，广泛应用于2G/3G/4G。2.体声波滤波器(BAW)：声波是通过在介质中垂于介质的方式进行传播。尺寸随频率升高而缩小，插入损耗小，滤波性能优异，对温度不敏感，一般工作在2.1GHz以上频段，广泛应应用于3G/4G/5G,尤其适合高频段。产业分析|基础概况（3/4）图5SAW与BAW滤波器的应用场景资料来源：Qorvo、华辰资本整理图3声表面波滤波器（SAW）图4体声波滤波器（BAW）6©2019.03CelestialResearch华辰产业研究院SiGaASGaN禁带宽度1.11.43.4介电常数11.812.89.0击穿场强（106V/cm）0.60.73.5热传导率（W/cm.K）1.30.51.3电子迁移率（cm2/V.s）1,4508,500900饱和电子速率（107cm/s）1.02.02.0器件成本居中较高工艺情况良率适中，产能不稳定良率较低，产能匮乏主要应用高频/高功率/高性能领域射频前端芯片应用2G/3G/4G手机，802.11ac超高频、大功率、耐高温应用，如基站/军用雷达/电子战射频器件资料来源：华辰资本整理表3不同材料的功率放大器的关键性能产业分析|基础概况（4/4）功率放大器◼功率放大器定义：将低功率信号进行放大。PA直接决定了无线通信的距离、信号质量，是射频的重要组成部分。◼PA按材料主要分为：1.SiLDMOS：带宽会随着频率的增加而大幅减少，仅在不超过约3.5GHz的频率范围内有效，主要用于3G和LTE基站；2.GaAs：能满足高频通信的需求，但只用于低端市场，在8GHz以下是主流；3.GaN：具有强原子键、高熔点、高热导率、高电离度、较好的化学稳定度，比Si和GaAs有更强抗辐照能力、更高的输出功率，能适应高温环境，是5G宏基站的主流候选技术，但其高生产成本和供电电压，尚未在移动终端领域规模应用。◼5G的通信频段往高频波段迁移，GaN将在高功率，高频率射频市场发挥重要作用。7©2019.03CelestialResearch华辰产业研究院资料来源：3GPP、IEEE、华辰资本整理图6天馈系统的发展历程产业分析|发展历程发展历程◼2/3/4G时代，天线和主设备之间是通过馈线相连，没有直接的耦合关系，金属腔体滤波器是市场主流选择，成本低、工艺成熟，但体积较大，通常集成到天馈系统的RRU中；◼5G时代，采用MassiveMIMO技术，即多通道的方式来提供更高的速率，通道数由4G的2通道和4通道提升到5G的32通道和64通道，因此天线和RRU合为AAU。由于天线的集成化，一套天线需要的滤波器数量大大增加。◼重量轻、体积小的陶瓷介质滤波器成为5G天线的优良选择；◼滤波器数量提升：基站从2/4个发展到32/64个,终端从2个发展到4~8个；◼滤波器单价提升：对于64T64R的基站天线，所需滤波器的成本价从1920元提升到3200元左右，终端则从1.6元提升到80元左右；◼PA的数量发生翻倍，材料由GaAS逐渐发展为适合高频段的GaN。82/3/4G5G金属腔体滤波器陶瓷介质滤波器图72/3/4G到5G主要射频器件的发展历程滤波器PA数量提升:基站2/4→32/64，终端2→4~8单价提升:基站64T/64R1920→3200元，终端1.6→80元主要变化数量提升：翻倍基站：金属腔体→陶瓷介质终端：SAW→BAW材料变化GaAS→GaN©2019.03CelestialResearch华辰产业研究院资料来源：网络资料、华辰资本整理图8射频产业链产业分析|产业链概况（1/3）产业链构成◼上游：由滤波器、双工器、功率放大器、低噪放大器、开关等射频器件构成，涉及五金原料厂商、天线厂商、芯片厂商、集成商等；◼下游：应用在基站和终端设备上，涉及运营商、设备商、手机厂商。1.运营商：中国移动、中国联通、中国电信等；2.设备商：华为、爱立信、中兴通讯、诺基亚、苹果、三星等。图9射频产业链各环节设计及企业9上游下游滤波器射频低噪放大器终端设备基站功率放大器开关双工器五金原料厂商、天线厂商运营商设备商、手机厂商芯片厂商、集成商金属腔体滤波器：武汉凡谷、大富科技、东山精密、春兴精工陶瓷介质滤波器：灿勤科技、艾福电子、大富科技、通宇通讯SAW：村田、TDK、太阳诱电、Skyworks、QorvoBAW：Avago、Qorvo、太阳诱电、麦捷科技Skyworks、Qorvo、Broadcom、Murata汉天下、中普微电子、三安光电©2019.03CelestialResearch华辰产业研究院资料来源：各公司官网、华辰资本整理图105G时代上下游采购的变化产业分析|产业链概况（2/3）上下游采购链条改变◼2/3/4G时代：天线是一个单独的无源设备，采购方式为运营商招标集采，因此可以容纳较多的天线厂商为运营商供货；◼5G时代：天线和射频器件耦合，设备商和外部天线厂商需要紧密合作，运营商不能够自己独立采购天线后进行对接，因此便使得天线厂商由向运营商供货转而向设备商供货。1.具备垂直一体化能力的主设备厂家：例如华为，AAU整个将由自己生产或第三方代工；2.没有垂直一体化能力：例如中兴通讯、爱立信、诺基亚等，将主要和头部天线企业进行深度捆绑合作。◼因此，5G时代，设备商统一集采天线及滤波器，导致天线厂商逐步向头部发展。104G天线采购5G天线采购©2019.03CelestialResearch华辰产业研究院资料来源：MURATA、GTI、华辰资本整理表4手机射频前端集成情况产业分析|产业链概况（3/3）射频集成化带动产业链向头部厂商集中◼4G/5G时代：射频器件的难度和价值不断提升，但手机空间有限，射频前端出现整合趋势，头部厂商也通过集成在向射频各个产品线延伸；◼手机射频模块化集成方式分类：1.PAMiD体系结构2.MMMBPA+ASM体系结构3.MMPA+TXFEM体系结构；◼射频行业生态大变化：1.价值量：从以PA为核心转向Filter+PA的双重点，有源和无源器件供应商开始通过并购等模式互相渗透；2.射频龙头企业逐渐形成：Skyworks、Qorvo、Avago等都具有全面的射频能力，既可提供单一产品，也可提供打包模组，还在积极布局电源、天线等业务；3.模组整合过程中存在合作：在完成全面布局之前，通过补齐短板提供更完整的模块产品成为射频供应商的选择之一。11图11手机射频系统的整合方式集成方式应用场景PAMiD一端连接天线，一端连接基带高集成度，旗舰手机采用MMMBPA+ASMMMMBPA集成2G/3G/4GPA，ASM集成双工器与天线开关，两个模块通过分离的滤波器连接。或将滤波器和双工器集成到ASM中，形成FEM