隨著5G的到來,，射頻器件的需求將大幅增加,。分析機構(gòu)預(yù)測,，到2023年射頻前端市場規(guī)模有望突破352億美元,，年復(fù)合增長率達到14%,?？焖僭鲩L的市場讓行業(yè)看到了機會,，新的射頻公司在不斷地涌現(xiàn)出來,，尤其是在國內(nèi)，打造自主射頻供應(yīng)鏈就成為很多廠商的追求,，但縱觀現(xiàn)狀,，似乎差距還是很明顯。
手機和通訊市場仍是主流,，NB-IoT市場將爆發(fā)
射頻器件是無線連接的核心,，是實現(xiàn)信號發(fā)送和接收的基礎(chǔ)零件，有著廣泛的應(yīng)用,。目前,，射頻器件的幾大主要市場大概分布是：1）手機和通訊模塊市場，預(yù)估占80%,；2 ) WIFI路由器市場,，預(yù)估占9%；3）通訊基站市場,，預(yù)估占9%,；4）NB-IoT市場，預(yù)估占2%,。
隨著5G的到來,，萬物互聯(lián)有了更強的技術(shù)支撐，NB-IoT市場將會爆發(fā),，但時間點還不確定,。目前NB-IoT市場是熱，但沒有開始走量,。5G通訊手機和模塊市場將促發(fā)射頻器件需求大幅增長,。5G通訊基站市場相對4G時代，射頻器件的需求也是成倍增加,。WiFi路由器市場,，在5G時代，射頻器件的需求存在一定的不確定性,。所以,，在筆者看來，未來射頻器件最重要的市場需求來自：1）手機和通訊模塊市場,，2）NB-IoT市場,。
根據(jù)德勤1月初發(fā)布的報告預(yù)計，2019年全年5G手機銷量超過100萬部,。我們看到的是,，5G手機從未來時走進了現(xiàn)在時，成為各大品牌旗艦手機的核心競爭力之一,。換機需求的高漲以及5G手機本身需要更多的射頻器件,，短時間內(nèi)手機和通訊產(chǎn)品作為第一射頻應(yīng)用市場的地位是難以撼動的,。
來到NB-IoT方面，2017年6月,，我國工信部對部署NB-IoT做出明確指示,，電信運營商可以使用已分配的GSM或IMT系統(tǒng)頻段部署NB-IoT系統(tǒng)。這樣的指示讓NB-IoT成為電信運營商的首選,，尤其是國內(nèi)三大運營商,。雖然，運營商層面是通過頻段重更和軟件升級就可以完成升級,。不過,，當運營商組網(wǎng)完成后，NB-IoT模組,、應(yīng)用都將帶來可觀的射頻器件需求,。
值得注意的是，雖然手機和NB-IoT的射頻需求是清晰且強勁的,，但是想要獲得紅利也面臨著諸多的挑戰(zhàn),。比如，5G手機內(nèi)部的天線個數(shù)還要增加,，但留給天線的空間卻越來越小,，且5G手機還需要更高功率的PA、額外的ET,、更高功率的濾波器,，這些都需要技術(shù)創(chuàng)新；對于NB-IoT來說, NB-IoT的接收靈敏度在-130dBm左右,，需要信號傳輸具備更高的靈敏度和更遠的傳輸距離,，在考慮到物聯(lián)網(wǎng)器件本身的低功耗特性，射頻器件需要功率和功耗雙方面取得突破,。
濾波器和PA是重頭戲,，幾大外商壟斷
射頻器件包括射頻開關(guān)和LNA，射頻PA,，濾波器,，天線Tuner和毫米波FEM等，其中濾波器占了射頻器件營業(yè)額的約50%,，射頻PA占約30%,，射頻開關(guān)和LNA占約10%,，其他占約10%,。上述數(shù)據(jù)表明，濾波器和PA是射頻器件的重頭戲,，其中PA負責發(fā)射通道的信號放大,，濾波器負責發(fā)射機接收信號的濾波,。對于通信設(shè)備而言，沒有PA,，信號覆蓋就會成為很大的問題,；沒有濾波器的設(shè)備更是相當于一塊磚頭，通信設(shè)備上通常安裝30-40個濾波器就是為了避免干擾,，讓設(shè)備實現(xiàn)正常通信,。而這些產(chǎn)品都集中在日本廠商手中。
無線通信系統(tǒng)框架示意圖
根據(jù)申萬宏源的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,，現(xiàn)在全球93%的PA供應(yīng)集中在 Skyworks,、Qorvo 和 Avago（Broadcomm）等幾家廠商手中。濾波器也被Murata,、TDK,、TAIYO YUDEN、Avago和Qorvo等廠商瓜分,，其中Murata,、TDK和TAIYO YUDEN瓜分了80%的SAW濾波器供應(yīng)，而Qorvo和Broadcomm則統(tǒng)領(lǐng)了95%的BAW市場,。
國內(nèi)在這兩個領(lǐng)域雖然也有廠商涉足,，但因為這些器件的特性，讓一切沒那么簡單,。以PA為例,，射頻PA的主要技術(shù)指標是輸出功率與效率，如何提高輸出功率和效率是射頻功率放大器設(shè)計目標的核心,。作為一個射頻芯片,，PA不但對工藝有需求，同時其設(shè)計團隊的技術(shù)能力,、經(jīng)驗積累和專利支撐都非常重要,，尤其是工程師的經(jīng)驗和和Know-How，更是重中之重,。再者,，隨著5G的到來，PA需要滿足的性能參數(shù)眾多,，因此不可避免需要研發(fā)時間的積累,，對于后來入局者具有一定障礙。
尤其是工藝方面,，更是很多PA廠商,，甚至是射頻廠商難以逾越的門檻。我們縱觀上面的射頻器件供應(yīng)商，幾乎所有都是IDM廠商,。擁有自己的晶圓廠是他們能夠領(lǐng)先市場的關(guān)鍵,。目前，射頻器件（不含濾波器）涉及的主要工藝：GaAs, SOI, CMOS, SiGe,。其中,，GaAs的電子遷移速率比Si高5.7倍，非常適合用于長距離,、長通信時間的高頻電路,；SOI工藝的優(yōu)勢在于可集成邏輯與控制功能，不需要額外的控制芯片,；CMOS的優(yōu)勢在于可以將射頻,、基頻與存儲器等組件合而為一的高整合度，并同時降低組件成本,；SiGe工藝幾乎能夠與硅半導(dǎo)體超大規(guī)模集成電路(VLSI)行業(yè)中的所有新工藝技術(shù)兼容,，是未來的趨勢。
據(jù)了解,，射頻PA采用的工藝分別是GaAs,，SOI，CMOS和SiGe,。其中4G PA主要采用GaAs工藝,；3G PA 采用GaAs或者CMOS，出貨大約各50%,；2G PA主要是CMOS,；5G手機PA采用GaAs工藝；NB-IoT PA采用CMOS和SOI是趨勢,，現(xiàn)在還是GaAs為主,，個別廠商采用SiGe。
在射頻器件其他領(lǐng)域,，射頻開關(guān)采用的工藝：SOI,，GaAs。70%以上采用SOI工藝,；LTE LNA采用的工藝：SOI,，CMOS。
未來濾波器方面,，因為他們設(shè)計主要有三個難題：首先是應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜,，濾波器如何避免溫漂問題；其次是頻段復(fù)雜后,，濾波器需要在有限面積內(nèi)應(yīng)對更多的信號干擾,；最后是共存濾波器如何讓不同類型信號和諧共存,。特別是來到高頻款的SAW濾波器方面，那挑戰(zhàn)更是嚴峻,。這同樣也是一個IDM主導(dǎo)的市場，對于國內(nèi)的追隨者來說,，任務(wù)更為艱巨,。
急起直追，國內(nèi)射頻廠商供應(yīng)鏈解讀
4G 到5G 的演進過程中,，射頻器件的復(fù)雜度逐漸提升,，產(chǎn)品在設(shè)計、工藝和材料等方面都將發(fā)生遞進式的變化,。但國產(chǎn)射頻器件替代空間大,，但困難也大。我們系統(tǒng)地看一下國產(chǎn)廠商在射頻器件領(lǐng)域的分布和表現(xiàn),。
國內(nèi)射頻公司晶圓代工主要廠家：
GaAs工藝：臺灣穩(wěn)懋,，臺灣宏捷科，廈門三安集成
SOI工藝：格羅方德,，TowerJazz,，中芯國際，華虹宏力
CMOS工藝：臺積電,，中芯國際,，聯(lián)電
SiGe工藝：格羅方德，TowerJazz
國內(nèi)射頻公司主要封測廠家：
射頻PA封測廠：華天科技,，長電科技
射頻開關(guān)封測廠：嘉盛,，日月新，通富微電
目前市場上量產(chǎn)出貨的濾波器廠家都是IDM公司,，自己設(shè)計,，自己生產(chǎn)封測。
濾波器分SAW濾波器和BAW濾波器：
SAW濾波器國內(nèi)廠商：55所,，26所,，好達
BAW濾波器國內(nèi)廠商：天津諾思
廈門開元通信則是國內(nèi)第一家Fabless濾波器設(shè)計公司，中芯國際代工,，目前處在研發(fā)階段,。
國內(nèi)4G PA主要廠家：
唯捷創(chuàng)芯：4G PA出貨量是國內(nèi)最大的，出貨覆蓋前幾大手機設(shè)計公司以及小米,。
絡(luò)達：被MTK收購,，基于MTK平臺進行銷售，出貨量還不錯,，4G PA認可度越來越高,。
展銳射頻產(chǎn)品線：基于展訊平臺銷售,，出貨量一般。
慧智微：依靠SOI架構(gòu)創(chuàng)新,，實現(xiàn)低成本,。由于品牌影響力弱，出貨量一般,，但長期看好,。
漢天下：采用低價策略，部分小客戶采用,，出貨很少,。
飛驤科技：產(chǎn)品認可度不高，但客戶基礎(chǔ)還不錯,，所以市場上有一些出貨,。
國內(nèi)3G PA主要廠家：
絡(luò)達：客戶基礎(chǔ)好，盡管價格偏高,，還有一部分出貨,。
漢天下：通過CMOS工藝把PA成本做低，性能也不錯,，市場上的3G PA主要供應(yīng)商,。
飛驤科技：出貨量一般，主要出貨是印度的Reliance項目,。
展銳射頻產(chǎn)品線：出貨不多,，主要出貨也是印度的Reliance項目。
國內(nèi)2G PA主要廠家：
漢天下：依靠CMOS技術(shù),，2G PA占了市場大約70%份額,。
展銳射頻產(chǎn)品線：CMOS PA和GaAs PA一共占市場份額大約10%。
飛驤科技：新的CMOS PA在2018年做進了一些客戶,，已經(jīng)量產(chǎn)出貨,。
國內(nèi)WIFI PA/FEM主要廠家：
立積電子：臺灣上市公司，2018年出貨量大約5000萬美金,，逐步蠶食SKY的市場,。
康希電子：2014年成立，2018年開始推產(chǎn)品,，有部分客戶開始導(dǎo)入,，出貨量很少。
展銳射頻產(chǎn)品線：2018年開始量產(chǎn)出貨,，幾家大的網(wǎng)通客戶都已經(jīng)導(dǎo)入,，并做進華為。
三伍微：2018年成立,，專注于WIFI PA/FEM,，產(chǎn)品處在研發(fā)階段,。
國內(nèi)開關(guān)主要廠家：
卓勝微：國內(nèi)最大開關(guān)供應(yīng)商，主要客戶是三星和小米,，銷售額大約1億美金,。
展銳射頻產(chǎn)品線：也是三星供應(yīng)商，只占很少份額,。開關(guān)出貨總量一般,。
立積電子：2018年開關(guān)出貨量大約3000萬美金，有很好的利潤率,。
國內(nèi)射頻芯片產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)基本成熟，從設(shè)計到晶圓代工,，再到封測,，已經(jīng)形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。從國際競爭力來講,，國內(nèi)的射頻設(shè)計水平還處在中低端,。以上PA和開關(guān)廠商，射頻芯片產(chǎn)品銷售額加起來大約5億美金,，大陸射頻芯片廠商銷售額大約3億美金,。全球PA和開關(guān)射頻產(chǎn)品需求金額大約60億美金?？梢?，國內(nèi)廠商依然在起步階段，市場話語權(quán)有限,；濾波器方面,，國內(nèi)廠商銷售總額不到1億美金，全球市場需求在90億美金,。
換句話說,，以后通過提升設(shè)計能力，輔助調(diào)試工作來提升射頻性能,，國內(nèi)射頻產(chǎn)業(yè)還有很大的成長空間,。
結(jié)語
5G到來是機會，也可能會拉大國內(nèi)射頻公司與國際射頻公司的差距,。SKY與Qovor布局了濾波器,，有自己的工廠，在射頻前端模組產(chǎn)品研發(fā)上走到了前面,。國內(nèi)射頻公司都還弱小,，研發(fā)能力和資金都很有限，射頻前端模組提高了研發(fā)門檻,。
射頻器件的追趕與替代,，要求國內(nèi)廠商的研發(fā)人員有“坐冷板凳”的決心和毅力,，也需要政府和投資機構(gòu)給予企業(yè)更多的耐心。區(qū)別于處理器等芯片,，射頻器件的突破點在新設(shè)計,、新工藝和新材料，只有三者齊頭并進才能完成追趕甚至是超越,。
最后,，希望國產(chǎn)射頻器件廠商借助5G和物聯(lián)網(wǎng)的大趨勢，不斷地提升自己,，共同鑄就國產(chǎn)射頻器件產(chǎn)業(yè)的崛起,。