射频前端行业分析:构成要件、驱动因素、竞争格局及相关公司
01
射频前端概述
1.无线通信模块及射频前端
芯片平台、射频前端和天线构成了终端的无线通信模块。芯片平台包括基带芯片、射频芯片和电源管理芯片,基带芯片负责物理层算法、高层协议的处理和多模互操作的实现,射频芯片负责射频信号和基带信号之间的相互转换。
射频前端(RFFE:Radio Frequency Front End)指位于射频收发器及天线之间的中间模块,其功能为无线电磁波信号的发送和接收,是移动终端设备实现蜂窝网络连接、Wi-Fi、蓝牙、GPS等无线通信功能所必需的核心模块。若没有射频前端芯片,手机等移动终端设备将无法拨打电话和连接网络,失去无线通信功能。因此,射频前端在无线通信中不可或缺。
可以说射频前端是无线通信设备的核心部件,连接了天线和收发机电路,实现通信信号在不同频率下的接收和发射,天线上的无线电磁波信号和收发机电路处理的数字信号通过射频前端进行传递。
2.射频前端分类
(1)按照功能,射频前端可分为发射链路(TX)和接收链路(RX)
在发射链路中,数字信号通过基带芯片转换成易于传输的连续模拟信号,随后收发器(Transceiver)将模拟信号调制为不易受干扰的射频信号,射频前端进行射频信号的功率放大、滤波、开关切换等信号处理,最后通过天线将信号对外发射。
接收链路则由天线接收空间中传输的射频信号,通过射频前端对用户需要的频率和信道进行选择,对接收到的射频信号进行滤波和放大,最后输入收发器和调制解调器得到数字信号。

(2)按照组成器件,射频前端可分为射频开关(Switch)、射频低噪声放大器(LNA)、射频功率放大器(PA)、射频滤波器(Filter)等
射频开关(Switch):将多路射频信号中的任一路或几路通过控制逻辑连通,以实现不同信号路径的切换,包括接收与发射的切换、不同频段间的切换等,以达到共用天线、节省终端产品成本的目的。射频开关的主要产品种类有移动通信传导开关、WiFi开关、天线调谐开关等,广泛应用于智能手机等移动智能终端。
射频低噪声放大器(LNA):把天线接收到的微弱射频信号放大,且尽量减少噪声的引入,以在移动智能终端上实现信号更好、通话质量和数据传输率更高的效果。根据适用频率的不同,分为全球卫星定位系统射频低噪声放大器、移动通信信号射频低噪声放大器、电视信号射频低噪声放大器、调频信号射频低噪声放大器等。
射频功率放大器(PA):把发射通道的射频信号放大,使信号馈送到天线发射出去,从而实现无线通信功能。由于信号在传播过程中通常会快速衰减,若没有PA对信号功率进行放大,输出的信号将无法准确、完整地被基站或其他设备接收,无法实现移动终端最基础的通讯功能。因此,PA的性能将决定通讯信号的稳定性和强弱,直接影响移动终端的通信质量,是不同设备及其与基站之间实现通讯的“号手”。
射频滤波器(Filter):保留特定频段内的信号,将特定频段外的信号滤除,从而提高信号的抗干扰性及信噪比。常见的有LC型滤波器(电感电容型滤波器)、SAW(声表面波滤波器)、BAW(声体滤波器)。双工器,又称天线共用器,内部集成2个滤波器,将发射和接收讯号相隔离,保证接收和发射都能同时正常工作。

3.射频模组
射频模组是将射频芯片中的两种或者两种以上功能的分立器件集成为一个模组,从而提高集成度与性能并使体积小型化。射频模组根据集成方式的不同可分为不同类型不同功能的模组产品。
(1)分集模组
分模组,也就是接收模组,仅具有接收功能。包括DiFEM(集成射频开关和滤波器)、L-DiFEM(集成射频低噪声放大器、射频开关和滤波器,适用于Sub-3GHz频段)、L-FEM(集成射频低噪声放大器、射频开关和滤波器,适用于Sub-6GHz的5GNR频段)、LNABANK(集成多个射频低噪声放大器和射频开关)。

(2)主集模组
主集模组也就是收发模组,同时具有接收和发射功能。包括L-PAMiF(集成低噪声放大器、射频功率放大器、射频开关和滤波器)、FEMiD(集成射频开关、双工器/四工器)、PAMiD(集成多模多频段PA和FEMiD)、L-PAMiD(集成低噪声放大器、多模多频段PA和FEMiD)等。

02
射频前端发展驱动力及市场空间
1.通信升级带动频段数量增加,提高射频前端价值量
移动通信从1G升级到5G,射频前端单手机价值量提高。移动通信技术出现在二十世纪八十年代,经过四十年左右的发展,从1G升级到5G。随着通信技术的发展,除部分频段通过重耕用于新一代技术外,也不断有新增频段投入使用,比如用于5G通信的n77/78/79频段。随着频段数量的增加,射频前端的价值量也在增加。根据Skyworks的数据,单手机射频前端价值量由2G的3美元提高到了5G的25美元。2022年8月,IMT-2030(6G)推进组开展6G技术试验,2022-2024年是关键技术试验阶段,2025-2026年是技术方案试验阶段,2027-2030年是系统组网试验阶段。

全球智能手机从增量市场变为存量市场,但通信技术升级仍在持续。根据IDC的数据,2004-2015年,全球智能手机销量快速增加,同时3G/4G手机占比不断提升。2015年后全球智能手机进入存量市场,但通信技术升级仍在持续,其中5G手机自2019年销售以来占比不断提升。2022年全球智能手机销量12.06亿部,5G手机占比53%,首次超过4G手机。IDC预计2023-2027年5G手机占比还将继续提升至84%。

2.5G和5G毫米波是移动射频前端市场的主要增量
根据Yole的预测,移动射频前端市场规模将由2022年的192亿美元增长至2028年的269亿美元,CAGR为5.8%。按通信技术来看,2G、3G、4G的市场规模都有所下降,5G市场规模将从132亿美元增长至230亿美元,5G毫米波的市场规模将从15亿美元增长至22亿美元。

3.非手机领域为射频前端提供新的增长点
外挂FEM逐渐成为中高端WiFi路由器的主流选择。由于2.4GHz频段的穿透力比较强,因此WiFi4(仅支持2.4GHz)时代PA、LNA等射频芯片一般直接集成在核心收发芯片中,不需要额外配置。但随着信号衰减更明显的5GHz在WiFi5和WiFi6中应用,需要外挂FEM(Front-EndModules)来提高发射的信号增益,保证通信的效率和距离。比如华为WiFi6路由器AX6便采用了4颗2.4GFEM芯片和4颗5GFEM芯片。
CPE是实现FWA的核心设备,预计2028年所需射频前端市场规模为20亿美元。FWA(Fixed wireless access,固定无线接入)的工作原理是通过CPE(Customer Premise Equipment)等设备,接收移动通信基站信号并转换成WiFi信号,方便用户上网。根据华为的数据,截至2021年底,全球4G/5GFWA用户数已超过6500万,4GFWA用户数占95%;预计在2025年5GFWA用户占比提升至27%。FWA可以连接家庭、连接企业,更可以连接万物,5G使FWA从家庭逐渐向企业延伸。根据Yole的预测,CPE射频前端市场规模将从2022年的4.14亿元增长至2028年的20亿美元,CAGR约30%。

4.汽车联网化、智能化带动射频芯片需求
预计射频芯片2027年市场规模为19亿美元。从终端产品来看,在万物互联时代,越来越多手机、PC以外的终端产品产生了联网需求,包括自动生产设备、智能家居、智慧城市、汽车等。根据Yole的预测,汽车半导体市场规模将从2021年的440亿美元增长至2027年的807亿美元,其中射频芯片的市场规模将从9亿美元增长至19亿美元,CAGR为11.6%。

5.非移动产品成为射频芯片公司的重要收入来源
Skyworks通过扩大目标市场和拓宽产品组合,实现业务的多元化,已将业务从手机、平板等移动设备扩展到可穿戴、智能家居、医疗等物联网领域,同时正在向自动驾驶、智慧城市、人工智能和机器学习、工厂机器人等方向拓展,FY2Q23(截止日期2023年3月31日)公司来自非移动产品的收入占比约40%。另一家射频芯片大厂QorvoFY2022来自移动产品和非移动产品的收入占比分别为76%和24%。

03
射频前端竞争格局
1.全球射频前端市场集中度较高,以美日系厂商为主
射频前端芯片及模组需处理高频射频信号,处理难度大,需基于砷化镓、绝缘硅等特色工艺进行芯片研发,需要长时间的设计经验和工艺经验积累。一方面,国际厂商起步较早,在相关技术、专利和工艺上底蕴较深,并通过兼并收购形成完善的产品线。另一方面,国际头部厂商主导了通信制式、射频前端的标准定义,且射频前端公司与SoC平台厂商、终端客户之间形成了较为紧密的合作关系。根据Yole的数据,2022年全球市占率排名前五的厂商分别是博通(美国,19%)、高通(美国,17%)、Qorvo(美国,15%)、Skyworks(美国,15%)、村田(日本,14%),合计市占率达80%。

2.国内企业不断拓展产品线,打造射频前端产品平台
相比国际厂商,国内射频前端企业成立时间较晚,集中在2010年以后。成立初期,国内企业基本选择某系列产品为切入口,比如卓胜微以射频开关、LNA等分立器件为切入口,唯捷创芯、慧智微、飞骧科技以PA器件为切入口,通过聚焦产品线找到立足之地。待企业规模变大后,再不断拓展其他产品线,提高产品集成度,构建射频前端产品平台,为客户提供可与国际厂商竞争的射频前端解决方案。

04
射频前端相关机遇
1.射频开关技术壁垒较低,主要采用Fabless模式,国内企业已有一席之地
根据集成电路设计企业是否拥有集成电路生产、封装及测试生产线,集成电路企业主要可分为IDM模式和Fabless模式。射频开关产业链中,Fabless为主流模式。
产业链看,上游为SOI衬底,Soitec为最大供应商,市占率超70%;中游代工已趋于成熟,包括GF、三星、STM、中芯国际、TowerJazz等,GF为全球最大的SOI代工厂,卓胜微为TowerJazz的第一大客户;下游设计公司中除Skyworks、Qorvo、高通、村田等海外巨头外,也已出现包括卓胜微在内的境内公司。根据半导体行联盟数据,2019年射频开关市场CR5为82%,卓胜微市占率为5%。

2.国产手机品牌崛起叠加半导体国产化趋势,国内射频前端厂商迎发展机遇
(1)国产手机品牌全球市占率较高,中国是海外射频前端厂商的重要收入来源地
根据IDC的数据,2011年以来,以华为、小米、OPPO、Vivo为代表的我国国产手机品牌厂商全球市占率大幅提高,四家合计全球市占率由2011年的3.54%提高至2020年的43.68%,2021、2022年由于国际关系限制有所下滑,2022年华为、小米、OPPO、Vivo、荣耀五家手机厂商的全球市占率合计为36.74%。在这些手机品牌厂商的带动下,我国成为了海外射频前端芯片厂商的重要收入来源地,FY2022Qorvo和Skyworks来自中国的收入分别为15亿美元、6亿美元,占其收入的比例分别为32%、11%。在国际关系的影响下,Qorvo和Skyworks来自中国的收入占比有所下降。

(2)得益于市场需求和国产替代,国内射频前端厂商近几年收入增速较高
由于国内手机品牌厂商全球市占率较高,而手机又是射频前端最主要的应用终端,因此我国是射频前端最重要的市场。在国际贸易摩擦背景下,国内厂商积极寻求本土射频前端供应商,以保证供应链安全。在此带动下,我国射频前端厂商近年来保持较高的收入增速,2022年受手机需求疲软和行业去库存影响,收入有所下滑。以卓胜微为例,除2018、2022年收入有所下滑外,2015以来每年收入都保持50%以上增长,2015-2022年收入的CAGR为65%。

3.射频前端中模组的收入占比持续提高
根据Yole的数据,射频前端市场规模中,模组产品占比整体呈上升趋势,预计将从2018年的61%提高至2026年的72%,分立器件占比将从2018年的39%降至28%。射频前端模组化有利于缩小体积,提高集成度。

05
射频前端相关公司
1.卓胜微
江苏卓胜微电子股份有限公司成立于2012年,于2019年6月在深圳创业板上市。凭借多年在射频前端领域的深耕与积累,公司的技术研发能力、产品覆盖面以及各项业务水平不断提升,成为国内集成电路产业中射频前端领域业务较为完整、综合能力较强的企业之一。目前,公司主要向市场提供射频开关、射频低噪声放大器、射频滤波器、射频功率放大器等射频前端分立器件及各类模组产品,同时还对外提供低功耗蓝牙微控制器芯片和IP授权服务。

产品线持续扩容,射频前端芯片和物联网芯片产品增幅较大。在国产替代和5G商业化的大背景下,公司稳扎稳打地推进产品线的完善与升级,加快产品和技术的迭代,经营业绩持续提升,射频前端芯片与物联网芯片合计销量不断提升:由2018年的217324.35万颗增至2021年的824587.21万颗,增幅达280%。其中天线开关、低噪声放大器和LFEM模组产品性能优异,已能够比肩国际领先技术水平。随着产品结构不断拓展,在保持原有市场竞争优势地位的同时,公司逐步进入发射端模组市场,目前已初步形成射频前端产品线的完整矩阵,并通过发挥射频前端各类型产品的协同优势,加速公司在射频前端领域赛道的成长。

射频前端是将数字信号向无线射频信号转化的基础部件,也是无线通信系统的核心组件。公司产品所覆盖的射频前端分立器件主要包括射频开关、射频低噪声放大器、射频功率放大器、双工器、射频滤波器等。射频开关用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段间的切换;射频低噪声放大器用于实现接收通道的射频信号放大;射频功率放大器用于实现发射通道的射频信号放大;射频滤波器用于保留特定频段内的信号,而将特定频段外的信号滤除;双工器用于将发射和接收信号的隔离,保证接收和发射在共用同一天线的情况下能正常工作。

分立器件外,公司还具有多样射频模组产品,销量亮眼。公司主要模组产品包括DiFEM(接收模组,集成射频开关和滤波器)、LDiFEM(接收模组,集成射频低噪声放大器、射频开关和滤波器)、LFEM(接收模组,集成射频开关、低噪声放大器和滤波器)、LNABANK(接收模组,集成多个射频低噪声放大器和射频开关)、L-PAMiF(主集收发模组,集成射频功率放大器、射频开关、滤波器、低噪声放大器)等,其中DiFEM和L-DiFEM适用于sub-3GHz频段,LFEM和L-PAMiF适用于sub-6GHz频段,LNABANK用于sub3GHz与sub-6GHz频段,上述射频模组产品主要应用于移动智能终端。得益于5G通信技术商用、国产替代热潮及产品性能突出、稳定的供应链交付等,公司接收端模组产品出货量大幅增长,截至2021年年末,射频端芯片及模组产品累计销售数量接近260亿颗,为本土领先的接收端模组产品供应商。未来随着前期布局的射频滤波器建设项目推进,在接收端模组领域或将实现进一步突破。

2.慧智微
慧智微是国内领先的智能手机、物联网领域射频前端芯片设计公司。公司自2011年创立以来,坚持深耕射频前端芯片及模组的研发、设计,现已具备全套射频前端芯片设计能力和集成化模组研发能力,产品系列覆盖的通信频段需求包括2G、3G、4G、3GHz以下的5G重耕频段、3GHz~6GHz的5G新频段等。其最终合作的品牌客户包括三星、OPPO、vivo、荣耀等国内外智能手机品牌机型,闻泰科技、华勤通讯、龙旗科技等一线移动终端设备ODM厂商和移远通信、广和通、日海智能等头部无线通信模组厂商。2022年公司实现营业收入3.57亿元,2020-22年CAGR达80.71%,净利润-3.05亿元。截至2022年,公司共有员工299名,其中研发人员占比70.90%。

(1)射频前端产品布局完善,份额仍有较大提升空间
公司在射频前端领域已形成完善产品矩阵,2020年在国内率先推出5G新频段L-PAMiF产品并实现大规模销售,2022年发布低频L-PAMiD产品,中高频L-PAMiD产品也将陆续推出,5G模组布局完善度国内领先。据TSR数据,2021年公司L-PAMiF产品出货量约占全球1.95%市场份额,2022年公司手机射频产品销售额全球市占率不足1%,仍有较大提升空间。公司自主研发的基于“绝缘硅+砷化镓”可重构硬件架构,可有效提升射频性能,实现成本优化、缩短产品研发周期,助力公司在白热化竞争中取得突破。
(2)深耕头部客户资源,智能手机与物联网领域双轮驱动
公司4G/5G射频前端模组广泛应用于智能手机与物联网两大领域,合作客户包括三星、OPPO、VIVO、荣耀等国内外知名智能手机品牌,闻泰科技、华勤通讯等一线移动终端设备ODM厂商以及移远通信、广和通、日海智能等头部无线通信模组厂商。其中,公司射频前端模组已经在三星全球畅销系列A225G手机实现大规模量产,为深入构建合作关系以及拓展更多客户资源奠定基础。随着5G渗透率及国产化率的进一步提升,以及万物互联催生海量射频前端需求,公司有望持续获得充分的成长动能。
3.国博电子
公司成立于2000年,主要从事有源相控阵T/R组件和射频集成电路相关产品的研发、生产和销售,是目前国内能够批量提供有源相控阵T/R组件及系列化射频集成电路产品的领先企业,核心技术达到国内领先、国际先进水平。公司建立了以化合物半导体为核心的技术体系和系列化产品布局,产品覆盖射频芯片、模块、组件,包括有源相控阵T/R组件、基站射频集成电路等。公司始终聚焦主营业务发展和核心技术创新,积极布局以GaN为代表的第三代化合物半导体领域,不断加强研发能力、提高产品质量、提升生产效率,持续推进公司发展。

公司参与多家军工集团下属企业产品研发,产品覆盖军用和民用领域。公司主营业务收入主要来自于T/R组件和射频模块、射频芯片和其他芯片,2021年其收入分别为213,131.07万元、34,205.12万元和3,545.14万元,营收占比分别为84.95%、13.64%和1.41%。①分业务来看,在高密度集成领域,公司基于设计、工艺和测试三大平台,开发了T/R组件、射频模块等产品,主要用于精确制导、雷达探测和移动通信基站等领域。在射频芯片领域,公司基于核心技术开发了射频放大类芯片、射频控制类芯片等产品,主要用于移动通信基站、终端、无线局域网等通信系统。公司T/R组件和射频模块收入主要来自于有源相控阵T/R组件,2018-2021年营收占比平均数达到63.67%,射频芯片收入主要来自于射频放大类芯片。②分用途来看,军用领域公司作为参与国防重点工程的重要单位,长期为陆、海、空、天等各型装备配套大量关键产品,市场占有率国内领先,民用领域公司作为基站射频器件核心供应商,产品在2、3、4、5代移动通信的基站中得到了广泛应用。

公司的发展历程经历了三个阶段。分别为产品初入市场阶段(2000-2013)、产品线扩张和市场开拓阶段(2014-2017)以及综合实力全面提升阶段(2018至今)。第一阶段,公司针对无线通信等应用领域开发射频芯片产品,目标产品定位于进口产品替代,通过与国内主要移动通信设备生产商的积极磨合,公司开发生产的2G移动通信应用射频芯片开始进入了相关设备商的供应链。
第二阶段,公司针对3G、4G移动通信应用,开展核心技术的攻关,开始系列化新产品开发。研制的多款射频控制类芯片、射频放大类芯片产品,在国内主流移动通信设备生产商的全球招标平台上,与国际一流企业竞争,取得市场份额,改变了以往移动通信基站中射频集成电路依赖进口的状况,成为上述设备商在射频集成电路供应链中的国内领先企业。
第三阶段,公司针对4G、5G移动通信应用,将技术创新融入产品开发,进一步系列化地布局新产品开发。形成射频放大类芯片、射频控制类芯片、射频模块等产品系列,产品达到国际先进水平,主要产品覆盖了4G、5G移动通信基站等通信系统。目前,公司已成为国内主流通信设备制造商基站射频集成电路相关产品主要供应商,并于2022年7月在科创板上市,前景可期。

4.电连技术
电连技术股份有限公司于2006年在中国深圳成立,并于2017年在深圳证券交易所上市。截至2022年初,在全球拥有22个分支机构,拥有员工8000余人。电连技术专业从事连接器、连接线,天线以及电磁屏蔽产品的研发和制造,同时为电子设备提供一站式射频解决方案。2013年开始,公司前瞻性布局汽车领域,截至2022年,公司汽车连接器产品营收占整体营收比例达到17.33%。公司发展历程根据其对消费电子和汽车的侧重不同,主要可以分为以下三个阶段:
2006-2013年:立足射频连接技术,深耕消费电子连接器。公司开发出精密同轴RF连接器与微型高频RF连接器研发。先后导入华为、荣耀、中兴、联想、OPPO、VIVO等头部消费电子客户。
2013-2017年:业绩快速爬坡期,布局车载连接器业务。客户导入小米、三星等手机大厂。2013-2016年公司业绩快速爬坡,营收由4.69亿元增长至13.92亿元,CAGR43.71%。公司2017年登陆创业板,融资约20.3亿元用于微型化、高可靠性射频连接器及互连系统相关产品生产线建设、FPC/BTB窄间距连接器生产线建设、Type-C高速连接器生产线建设、汽车用射频连接器生产线建设等。
2017年至今:抓住国产新能源车窗口期,汽车电子开启第二发展曲线。公司汽车连接器产品已导入华为、长城、长安、吉利、奇瑞、比亚迪等客户。产品覆盖miniFakra、HSD、以太网产品等,在车载高速连接器领域处于国内领先地位。期间,公司收购恒赫鼎富,引入软板、软硬结合板和LCP产品;收购爱默斯,引入pogopin,与公司业务形成协同。

分产品来看,射频连接器是公司毛利最高的产品,2019-2021年,射频连接器及线缆毛利率均在35%以上,2022年毛利率为41%。此外,公司汽车连接器业务增速较快,2021-2022年,公司汽车连接器营收同比增速分别为236.2%、64.7%,毛利率维持在39%,随着汽车连接器在总营收中的比重持续攀升,预计将进一步优化公司总体盈利能力。

5.唯捷创芯
唯捷创芯(天津)电子技术股份有限公司系其前身唯捷有限以变更公司形式方式设立的股份公司,于2015年4-5月完成改制。公司主营业务为射频前端芯片的研发、设计与销售,主要产品为射频功率放大器(PA)模组、射频开关芯片、WiFi射频前端模组及接收端模组等产品,下游广泛应用于智能手机、平板电脑、智能可穿戴设备等移动终端,及无线宽带路由器等通讯设备。
4G产品规模优势明显,5G高集成度产品蓄势待发。公司主力产品PA模组穿越由2G至5G多个移动网络技术标准,已形成多频段、多集成度且均基于自主研发的高性能产品阵列。4G时代公司PA模组产品出货量已位居全国第一,为后续高端新品奠定了稳定的客群优势,全面进入小米、OPPO、VIVO等品牌客户及华勤通讯、龙旗科技、闻泰科技等知名ODM厂商供应体系。在2019年我国开启5G商用进程之际,公司快速推出针对5G频段的中高端PA模组产品并于2020年实现规模量产,性能表现和质量稳定性获得各类客户的一致认可,在L-PAMiF等产品条线已开始陆续大批量出货,高集成度模组设计能力有望快速释放。

深度绑定并通过国内外知名移动终端客户认证,助力销售规模持续放量。2022年度,公司的射频功率放大器模组产品应用于小米、OPPO、vivo等智能手机品牌公司以及华勤通讯、龙旗科技、闻泰科技等领先的ODM厂商,其他产品也已实现对终端品牌厂商的大批量供应,产品性能表现及质量的稳定性和一致性受到各类客户的广泛认可。公司与上述客户建立了长期稳定的服务与合作关系,品牌客户的深度及广度是公司重要的竞争优势和壁垒。
6.康希通信
公司是一家采用Fabless经营模式的射频前端芯片设计企业,主要从事Wi-Fi射频前端芯片及模组的研发、设计及销售。公司主要产品为Wi-FiFEM,即应用于Wi-Fi通信领域的射频前端芯片模组,由公司自主研发的PA、LNA及Switch芯片集成,实现Wi-Fi发射链路及接收链路信号的增强放大、低噪声放大等功能。公司产品广泛应用于家庭无线路由器、家庭智能网关、企业级无线路由器、AP等无线网络通信设备领域及智能家居、智能蓝牙音箱、智能电表等物联网领域。
在Wi-FiFEM领域,公司已获得多家知名通信设备品牌厂商及ODM厂商的高度认可,是Wi-FiFEM领域芯片国产化的重要参与者。公司多款Wi-FiFEM产品通过高通、瑞昱等多家国际知名Wi-Fi主芯片(SoC)厂商的技术认证,纳入其发布的无线路由器产品配置方案的参考设计,体现了公司较强的产品技术实力及行业领先性。公司已在积极进行Wi-Fi7FEM技术及产品研发,已有多款产品在研,部分在研产品与高通、联发科等多家国际知名Wi-Fi主芯片(SoC)厂商进行技术对接及纳入参考设计的认证工作。
公司凭借优异的产品性能、持续的技术创新能力及迅速响应的本地化服务等优势,已成功进入A公司、B公司、中兴通讯、吉祥腾达、TP-Link、京东云、天邑股份、D公司等知名通信设备品牌厂商以及共进股份、中磊电子、剑桥科技等行业知名ODM厂商的供应链体系,部分产品通过ODM厂商间接供应于欧美等地区诸多海外知名电信运营商。
06
射频前端发展趋势
1.“PhaseX”成为主流的射频前端方案
(1)在所需芯片数量增加和可用空间减少的矛盾下,射频前端日益模组化
随着通信技术升级,通信应用越来越广泛,对射频前端芯片的需求也日益丰富。在需要向下兼容以往的通信制式的同时,5G通讯技术使得射频前端需要支持的频段数量大幅增加,需要的组成部件数量也增加。但移动终端设备内部留给射频前端芯片的空间一直以来在逐渐减少,为满足移动智能终端小型化、轻薄化、功能多样化的需求,射频前端芯片逐渐从分立器件走向集成模组化。

(2)在手机品牌厂商中,苹果的模组化程度较高
在2008年推出的首款支持3G的iPhone手机iPhone3G中,苹果公司首次采用射频前端模组方案,其中用于支持3G信号的射频前端采用的是Triquint Tritium TMIII系列。目前,iPhone已全面采用模组化方案,其他手机品牌中高端机型的模组化率也在逐步提高。

(3)FEMiD出现于3G时代,由无源器件厂商主导
3G时代,主流的网络制式包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三种,手机开始出现多模多频段(multi mode multi band,MMMB)需求,即同一个手机可以同时支持多种网络制式和频段。根据中移动发布的《5G终端产品指引》,5G手机必须最少支持以下五个网络制式(NR/TD-LTE/LTEFDD/WCDMA/GSM),5G数据类终端(如CPE)至少支持三模(NR/TD-LTE/LTEFDD)。FEMiD(Front-end Module integrated with Duplexer)也随着MMMB的需求在3G时代出现。FEMiD是将天线开关及滤波器整合为一个模组,由滤波器公司提供;PA依然采用分立方案,由PA公司提供。因此,FEMiD主要由无源器件厂商主导,包括Murata和TDK(与高通合资设立的RF360被高通收购)。

(4)4G以来“PhaseX”成为主流的射频前端方案
4G时代,MTK、高通、海思等手机平台崛起,手机平台方案越来越集中。同时,随着山寨机的没落,手机终端厂商也逐渐向头部聚集。手机平台厂商和终端厂商都希望射频前端器件能形成统一的“生态”。因此,除了头部厂商如苹果、三星、华为的自研手机使用自定义的射频前端方案外,MTK发起定义的“PhaseX”系列射频前端方案受到终端厂商、器件厂商的支持,成为公开市场过去十来年主流的射频前端方案,约占整个4G市场80%的份额,并依然是5G时代最为主流的公开市场方案。


PhaseX方案两年一个节点,Phase8是5G最新方案。随着PhaseX方案的演进,集成度不断提高,其中Phase6/6L及以前为4G方案;Phase7系列为从4G方案延伸出来的5G方案。2021年MTK联合器件厂商、终端厂商开始着手定义全新5G射频前端方案Phase8,并于2023年推出。针对不同终端应用场景,具体有Phase8/8M/8L方案,Phase8系列方案是经过优化之后的真正5G适用的射频前端方案。
2.滤波器能力是模组产品的关键,PAMiD是皇冠上的明珠
(1)在射频发射模组中,频段越“拥挤”,滤波器越占主导地位
比如,用于5G新增频段n77和n99的PAMiF或L-PAMiF,对滤波器性能要求较低,一般的LC型滤波器(IPD、LTCC)便能胜任,产品力主要在于PA。而用于4G频段的M/HPAMiD或M/HL-PAMiD,由于该频率范围(1.5GHz-3.0GHz)是移动通信的黄金频段,除Band1/2/3/4/34/39/40/41蜂窝通信外,GPS、Wi-Fi2.4G、Bluetooth等重要的非蜂窝网通信也工作在该范围,“拥挤”和“干扰”严重,产品力主要在于滤波器。

(2)在射频接收模组中,集成度越高滤波器越占主导地位
最低集成度的接收模组是使用RF-SOI工艺在单颗裸晶圆上实现了射频开关和LNA,不包括滤波器;适用5G新增n77/n79频段的接收端模组L-FEM仅需要额外与一颗LC型滤波器集成,这两种模组都由SOI工艺主导。其他集成度更高的产品,含有更多的滤波器,产品力主要由滤波器主导,其中集成度最高的是L/M/HL-FEM,集成了适用于各频段的多颗滤波器,且滤波器所需性能较高。

(3)多种滤波器在射频前端共存
滤波器的主要功能是通过有用信号,消除干扰信号,滤波器的主要性能指标包括中心频率、带宽、插损、带外抑制、温漂特性、功率耐受等。用于射频前端模组中的滤波器主要包括LC滤波器(MLCC、LTCC、IPD)和压电滤波器(SAW、BAW),其中LC滤波器是基于电感/电容的频率响应特性来进行滤波器设计,压电滤波器是利用材料的压电特性进行设计。BAW更适用于高频率,但成本高;SAW技术成熟,成本较低,适用于低频率,传统SAW一般很难用于2GHz以上频率,但村田推出的IHP(Incredible High Performance)SAW可用于2.4GHz,性能与BAW相当,拓宽了SAW的应用范围。

(4)PAMiD/L-PAMiD是射频前端模组皇冠上的明珠
在5G手机的射频模组中,适用于Sub-6GHz频段的接收端模组L-FEM和发射端模组L-PAMiF,我国厂商已成熟商用。虽然Sub-3GHz频率更低、功率更低,不需要复杂的SRS开关等,但由于Sub-3GHz频段较多,需要集成的滤波器及双工器更多,而且需要SAW、BAW等声学滤波器。因此,生产用于Sub-3GHz的PAMiD/L-PAMiD要求厂商具有全模块子电路的设计和量产能力、强大的系统设计能力,并且能获得小型化滤波器资源。之前国产厂商在Sub-3GHz频段主要提供分立方案,但目前已有厂商逐步推出PAMiD/L-PAMiD模组产品。

3.射频前端模组化趋势已定,IoT将催生更大应用蓝海
通信技术更新迭代加速射频前端模组化趋势,万物互联时代到来为射频行业开拓更大蓝海。射频前端是通信设备的重要组件,在手机蜂窝通信、Wi-Fi通信、蓝牙通信、ZigBee等各种无线通信领域都得到了广泛的应用。受益于移动通信、无线通信、物联网等市场的快速发展,射频前端芯片迎来了广阔的增量市场机遇,根据QYResearch数据,2017~2020年全球射频前端市场以15.77%的复合增长率快速增长,2020年达到202.16亿美元,其中PA、LNA及开关占前端芯片市场份额的比例接近一半,达到93亿美元,预计在新技术、新需求、新业态和新场景的共同作用下,2022年全球射频前端市场规模将达到272.21亿美元。同时,智能终端轻薄化、小型化的发展趋势下,分立式射频器件已经无法满足要求,射频器件集成化、模组化发展已成趋势,根据Yole数据,2019年全球射频前端模组市场规模达到113.96亿美元,占射频前端市场总规模的68.10%,射频前端模组市场规模及占比有望保持上升趋势,根据Yole预测,全球射频模组市场规模2025年有望达到177.45亿美元。而由于我国集成电路芯片高度依赖进口,受到近年来贸易摩擦频发的影响,集成芯片产业链多次断供,催生国内电子厂商积极推进集成芯片国产化替代的进程。
从应用领域来看,以Wi-Fi通信为代表的无线网络通信设备是射频前端模组的主要应用之一,根据TSR和Markets and Markets统计,2020年全球Wi-Fi主芯片市场规模达197亿美元并预计2026年将增长至252亿美元,而Wi-Fi终端市场出货量在2021年达41.07亿台,随着Wi-Fi协议标准的不断迭代升级,其对WiFiFEM的传输速率、传输稳定性等性能提出了更高的要求且MUMIMO及多天线技术的采用,使得单设备中Wi-FiFEM的配置数量大幅增加,促进Wi-FiFEM市场需求增长。此外,在物联网领域,终端设备智能化、互联化的趋势推动其市场规模快速增长,根据Gartner预测,2022年全球IoT市场规模将突破1万亿美元,带动Wi-Fi、蓝牙及ZigBee等通信模式下射频前端芯片及模组市场规模的持续增长。