5g晶片未來前景（5G產業鏈之射頻前端晶片國產化機會深度分析）

2023-04-20 01:10:25 2

（獲取報告請登陸未來智庫www.vzkoo.com）

射頻前端晶片主要組成部分及功能介紹

射頻前端晶片主要應用於智慧型手機等移動智能終端，其技術創新推動了移動通信技術的發 展，是現代通信技術的基礎。射頻前端模塊（RFFEM：Radio Frequency Front End Module）是手機通信系統的核心組件，RFFEM 的性能直接決定了移動終端可以支持的通 信模式，以及接收信號強度、通話穩定性、發射功率等重要性能指標，直接影響終端用戶 的通信質量。

射頻前端模組介於天線部分與收發組件之間。手機射頻前端主要包括功率放大器（Power Amplifier）、天線開關（Antenna Switch）、濾波器（Filter）/雙工器（Duplexer）、低噪聲 放大器（LNA）等器件，再加上基帶晶片組成了手機射頻系統。射頻開關用於實現射頻信 號接收與發射的切換、不同頻段間的切換；射頻低噪聲放大器用於實現接收通道的射頻信 號放大；射頻功率放大器用於實現發射通道的射頻信號放大；射頻濾波器用於保留特定頻 段內的信號，而將特定頻段外的信號濾除；雙工器用於將發射和接收信號的隔離，保證接 收和發射在共用同一天線的情況下能正常工作。

按照信號傳輸路徑來看，分為發射通路和接收通路。其中發射通路的器件主要包括功率放 大器、濾波器及天線開關等。接收通路的器件主要包括低噪聲放大器、濾波器、射頻開關 及天線開關等。

目前，我國 5G 商用進程已完成頻譜分配，開啟預商用序幕。頻譜分配是 5G 商用進程中 的關鍵節點，18 年 12 月初，國內三大運營商正式獲得全國範圍 5G 中頻段試驗頻率使用 許可，其中中國移動獲 2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz 頻段的 5G 試驗頻率資 源；中國聯通獲 3500MHz-3600MHz 共 100MHz 帶寬的 5G 試驗頻率資源。中國電信獲 3400MHz-3500MHz 共 100MHz 帶寬資源。我們認為本次全國範圍內 5G 頻段頻譜使用許 可的發放，為運營商開展 5G 系統組網試驗奠定了基礎，開啟了我國 5G 預商用序幕。

5G 除了推動傳統移動頻段<2.7GHz 的使用，也會推動 C-Band (3.3-4.9GHz) 和毫米波 Ka-Bands (24-40GHz)的廣泛使用。5G 通信及物聯網的發展為射頻器件行業帶來新的增 長機遇，同時也為射頻器件設計企業提出新的挑戰：射頻前端器件需要支持的頻段數量大 幅增加；高頻段信號處理難度增加，系統對射頻器件的性能要求大幅提高；載波聚合及 MIMO 技術應用逐步普及要求各射頻器件進行相應的技術更新。

圖 2 展示了 5G 時代大規模 MIMO 天線陣列中收發機的典型架構。該圖演示了一種數字/ 模擬波束形成的混合方法，是目前商業化的代表實例。這些表明 5G 時代對射頻前端晶片 的數量和性能提出了更高要求。天線數量的增加，將帶動射頻開關、PA、濾波器等射頻前 端晶片需求的增加。

5G 時代帶寬、時延、同步等性能全面提升。ITU 為 5G 定義了三類典型應用場景：增強 移動寬帶（eMBB）、海量物聯網業務（mMTC）和超高可靠性超低時延業務（URLLC）。 三大應用場景對 5G 網絡的性能提出了更高、更全面的要求。根據《中國電信 5G 技術白 皮書》，未來 5G 網絡的移動數據流量相對於 4G 網絡將增長 500~1000 倍，典型用戶數據 速率可提升 10~100 倍，峰值傳輸速率可達 10Gbit/s 或更高，端到端時延縮短了 5~10 倍， 網絡綜合能效提升了 1000 倍。

受益 5G 頻段增加，射頻前端晶片市場增長空間大

射頻前端晶片市場規模主要受移動終端需求的驅動。近年來，受益於移動網際網路的快速發 展，隨著移動終端功能的逐漸完善，手機、平板電腦等移動終端的出貨量保持穩定。根據 Gartner 統計，包含手機、平板電腦、超級本等在內的移動終端的出貨量從 2012 年的 22 億臺增長至 2018 年的 23 億臺，預計未來保持穩定。

在基於移動智能終端實現這些需求的過程中，移動數據的數據傳輸量和傳輸速度大幅提升， 並將持續快速增長。根據 Yole Development 的研究，2016 年全球每月流量為 960 億 GB， 其中智慧型手機流量佔比為 13%；預計到 2021 年，全球每月流量將達到 2,780 億 GB，其 中智慧型手機流量佔比亦大幅提高到 33%。

移動數據傳輸量和傳輸速度的不斷提高主要依賴於移動通訊技術的變革，及其配套的射頻 前端晶片的性能的不斷提高。在過去的十年間，通信行業經歷了從 2G（GSM/CDMA/Edge）

到 3G（ WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA），再到 4G（FDD-LTE/TD-LTE）兩次重大產 業升級。在 4G 普及的過程中，全網通等功能在高端智慧型手機中得到廣泛應用，體現了智 能手機兼容不同通信制式的能力，也成為了檢驗智慧型手機通信性能競爭力的核心指標之一。

為了提高智慧型手機對不同通信制式兼容的能力，4G 方案的射頻前端晶片數量相比 2G 方 案和 3G 方案有了明顯的增長，單個智慧型手機中射頻前端晶片的整體價值也不斷提高。根 據 Yole Development 的統計，2G 制式智慧型手機中射頻前端晶片的價值為 0.9 美元，3G 制式智慧型手機中大幅上升到 3.4 美元，支持區域性 4G 制式的智慧型手機中射頻前端晶片的 價值已經達到 6.15 美元，高端 LTE 智慧型手機中為 15.30 美元，是 2G 制式智慧型手機中射 頻前端晶片的 17 倍。因此，在 4G 制式智慧型手機不斷滲透的背景下，射頻前端晶片行業 的市場規模將持續快速增長。

5G 為射頻前端產業提供更大的市場機會。隨著終端支持的無線連接協議越來越多，從最 初的 2G 網絡到現在的 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 sub-6G、毫米波等頻段信號處理難度增加， 系統對濾波器性能的要求也大幅提高。

根據法國 Yole Development 報告預測，行動裝置以及 WiFi 連接部分整體射頻前端市場規 模將從 2017 年 150 億美元增長到 2023 年 350 億美元，年複合增長率達到 14%。其中作 為射頻前端最大市場的濾波器從 2017-2023 年將增長 3 倍左右，複合增長率達到 19%。

現階段，全球射頻前端晶片市場主要被歐美傳統大廠佔據，國內移動智能終端廠商也多向 其採購射頻前端晶片產品。根據 2015 年 5 月國務院發布的《中國製造 2025》， 「到 2020 年，40%的核心基礎零部件、關鍵基礎材料實現自主保障」，「到 2025 年，70%的核心基 礎零部件、關鍵基礎材料實現自主保障」，提出中國的晶片自給率要不斷提升。在這一過程 中，射頻前端晶片行業因產品廣泛應用於移動智能終端，行業戰略地位將逐步提升，國內 的射頻前端晶片設計廠商亦迎來發展機會，在全球市場的佔有率有望大幅提升。

高頻和集成化為射頻前端晶片技術發展趨勢

Yole預計全球行動裝置和WiFi的射頻前端晶片市場將在2023年達到350億美元，較2017 年增長 133%，2018 年至 2023 年的 CAGR 為 14%；其中濾波器市場有望由 80 億美金增 至 225 億美金，6 年內的 CAGR 為 19%；PA（功率放大器）市場有望由 50 億美金增至 70 億美金，6 年內的 CAGR 為 7%；LNA（低噪聲放大器）有望由 2.46 億美金增至 6.02 億美金，6 年內的 CAGR 為 16%；Antenna tuners（天線協調器）有望由 4.63 億美金增 至 10 億美金，6 年內的 CAGR 為 15%；Switches（開關）有望由 10 億美金增至 30 億美 金，6 年內的 CAGR 為 15%；新增的 mmW FEM（毫米波前端）市場有望在 2023 年達 到 4.23 億美元。

常用射頻晶片用半導體材料有 Si、SOI、SiGe、GaAs、InP、GaN 等。兩個非常重要的 參數直接決定了器件特性。首先是電子遷移率，電子遷移率的大小，直接決定了該半導體 材料是否適用於更高頻波段。因此我們可以看到 GaAs、InP、SiGe 等被廣泛的應用於 3G、 4G、5G 的 PA 和 LNA。其次是半導體材料的擊穿場強，直接決定了器件工作時候的功率 密度。因此 GaN HEMT（高電子遷移率電晶體）被廣泛的應用於 4G、5G 通訊基站。

另外製造成本及是否易於實現系統集成也是一種半導體器件是否適合製作射頻前端晶片 的重要考慮因素。既能滿足高頻需求，製造成本有優勢，並且易於實現模組集成的半導體 器件是未來射頻前端晶片發展的趨勢。因此 SOI、SiGe 等材料在射頻前端晶片領域的應 用越來越廣泛，既能實現晶片的高頻特性，又與 Si 的 CMOS 工藝兼容是其最大優勢。

基於智慧型手機輕薄化、高屏佔比的 ID 設計趨勢，同時為了滿足日益豐富的功能，手機內 部 PCB 板上留給射頻前端功能區的空間處於持續減少的趨勢中，根據 IHS 數據，三星 Galaxy S8 的射頻前端器件密度已經接近 48%，較 S7Edge 提升超過 6pct，而射頻前端 佔整個 PCB 的面積僅超過 8.2%，較 S7 Edge 下降約 2pct。

按照集成度，手機終端設備射頻前端模組可以分為高、中、低集成度模組。高集成度產品 主要有 PAMiD 和 LNA DivFEM，主要用於中高端手機；中度集成產品主要有 FEMiD、PAiD、 SMMB PA 及 MMMB PA 等。蘋果、三星、華為等高端智慧型手機大量使用模組。舉例來看， iPhoneX 中採用了 Qorvo 的 PAMiD，Avago 的 PAMiD，以及 Epcos 的 FEMiD。PAMiD 屬於高集成度產品，主要集成了多模多頻的 PA、RF 開關以及濾波器等，FEMiD 屬於中 度集成產品，主要集成了開關和濾波器等。

根據 Yole 報告，iPhone X 高頻 LTE 射頻前端模組採用 Broadcom 的 AFEM-8072。iPhone X 中使用 6~7 個射頻前端模組實現高中低頻全覆蓋，模組化程度前所未有，iPhone X A1865&A1902 中的 Broadcom AFEM-8072 PAMiD（功放集成雙工器）作為中高頻發射 模組，集成了 18 個 BAW 濾波器、 4 功率放大器、 3 個 SOI 開關等近 30 顆晶片；Skyworks SKY78140 PAMiD 作為低頻發射模組，集成了多個雙工器、2 個 SOI 開關、2 個功率放大 器等。集成化程度的提升有利於整合能力強的國際巨頭。

射頻開關的作用是將多路射頻信號中的任一路或幾路通過控制邏輯連通，以實現不同信號 路徑的切換，包括接收與發射的切換、不同頻段間的切換等，以達到共用天線、節省終端 產品成本的目的。射頻開關的主要產品種類有移動通信傳導開關、 WiFi 開關、天線調諧 開關等，廣泛應用於智慧型手機等移動智能終端。

射頻開關根據用途不同可分為移動通信傳導開關、WiFi 開關、天線調諧開關等；根據刀 數和擲數不同，可分為單刀單擲（SPST）、單刀雙擲（SPDT）、單刀多擲（SPNT）和多 刀多擲（NPNT）開關。以單刀雙擲開關為例，其工作原理是：當控制埠加上正電壓時， 連接埠 1 與埠 3 的電路導通，同時連接埠 2 與埠 3 的電路斷開；當控制埠加 上零電壓時，連接埠 1 與埠 3 的電路斷開，同時連接埠 2 與埠 3 的電路導通。

根據 的統計，2011 年至 2018 年，全球射頻開關市場 規模從 6.34 億美元增長至 16.54 億美元，2012 年至 2018 年均複合增長率 14.68%，預計 至 2023 年，市場規模將達 35.6 億元。

高性能射頻開關應具有低插入損耗、高隔離度。射頻開關主要指標有工作頻率、工作帶寬、 插入損耗、隔離度、功率容量等，其中插入損耗和隔離度是重要性能指標。插入損耗在發 射端影響輸出功率，在接收端影響接收靈敏度，因此插入損耗越低越好。而對射頻開關的 信道隔離能有效降低系統幹擾，因此隔離度越高越好。

先進 RF-SOI 工藝為射頻開關未來技術發展趨勢

根據卓勝微招股說明書介紹，射頻開關市場的增長主要來自 4x4 MIMO 新增射頻路徑對 分集開關的需求，以及天線和頻段增加對天線開關的需求。目前射頻開關主要基於 RF-SOI 工藝，由於目前 RF SOI 產能供不應求，有利於 SOI 代工廠臺積電、Tower Jazz、Global Foundry 等。

SOI 技術指在絕緣襯底上生長半導體層的技術，通過絕緣襯底實現有源層和襯底層的電氣 連接隔斷。SOI 器件擁有尺寸小、寄生電容小、速度快、功耗低、集成度高、抗輻射能 力強等優點，特別適合開關和轉換器低插損、高線性、高速的要求。

根據 Soitec 公司數據，2018 年法國 Soitec 公司及其授權的信越、環球晶等佔據了全球 90%以上的 SOI 襯底市場。在 2010 年左右 GaAs 基的 HEMT 還是 RF Switch 的主要技 術選擇。根據 GTI 數據，隨著 RF-SOI 技術的成熟，RF-SOI 能夠達到同樣的性能和低功 耗，並且製造成本比 GaAs 低 30%左右，die 的體積減小 50%左右。所以在不到五年的 時間裡，RF-SOI 技術逐漸取代 GaAs 基的 HEMT 成為 RF Switch 的主流技術。根據上海 矽產業集團招股說明書，國內的上海矽產業集團取得了法國 Soitec 公司的授權，目前也能 夠提供 6-inch 高阻的 SOI 襯底。

法國 Soitec 半導體公司是設計和生產創新性半導體材料的全球領先企業，是 SOI 晶圓供 應商。2016 年，上海矽產業集團宣布收購 Soitec 的 14.5%股份，宣布首個採用 Soitec 專有 Smart Cut 技術製作的 200mm SOI 晶圓在上海工廠生產成功。2019 年 2 月 22 日， 新傲科技和 Soitec 聯合宣布，擴大新傲科技位於中國上海製造工廠的 200mm SOI 晶圓年 產量，從年產 18 萬片增加至 36 萬片，滿足全球市場對 RF-SOI 和 Power-SOI 產品的增 長性需求。根據 Soitec 的數據，整個行業 2018 年出貨 150 萬到 160 萬片 RF SOI 工藝的 200mm 等效晶圓，比 2017 年增長 15％-20％。預計到 2020 年，出貨量將超過 200 萬片。

卓勝微：國產射頻晶片的領軍者

江蘇卓勝微電子股份有限公司（簡稱卓勝微）是以射頻開關和 LNA 晶片為主營業務的國 產射頻晶片設計公司。公司於 2006 年 7 月創辦於張江高科，2012 年 8 月在江蘇無錫建立 卓勝微電子股份有限公司，而後在上海、深圳、成都設立分公司。公司以智慧型手機等移動 終端和物聯網為兩大目標市場，主營業務包括射頻開關晶片（Switch）、射頻低噪聲放大 器晶片（LNA）等射頻前端晶片的研發、銷售，同時在 WiFi、藍牙方面進行技術積累，並 對外提供 IP（智慧財產權）授權和技術服務。目前公司已是全球第五大、國內第一大射頻開 關晶片設計公司。

根據 Gartner 公布統計數據顯示，2018 年全球手機銷量前五名分別為三星、蘋果、華為、 小米和 OPPO，佔全球市場 61.0%的市場份額；根據 IDC 公布統計數據顯示，2018 年 中國智慧型手機銷量前五名為華為、OPPO、vivo、小米和蘋果，佔中國市場 87.5%的市場 份額。根據公司招股說明書介紹，公司射頻開關和低噪聲放大器已打入三星、小米、華為 等一線品牌。2015 年度卓勝微向三星導入射頻開關和低噪聲放大器部分新產品，並於下 半年度實現量產；2017 年保持穩步增長，銷售數量較 2016 年度上升 65.88%，銷售金額 較 2016 年度上升 33.26%。

2018 年隨著已有產品導入時間逐漸增加，部分已導入產品的銷售數量呈下降趨勢，同時， 2017 年度以來三星對供應商新品導入進行了嚴格控制，因此 2018 年度對三星的銷售數量 整體呈下降趨勢。此外，同型號晶片產品在推出後，隨著市場競爭日趨激烈，單價呈下降 趨勢，卓勝微 2018 年度對三星銷售的複雜產品比例也較 2017 年度有所降低，因此 2018 年度平均單價也呈下降趨勢。綜上，2018 年度對三星的銷售數量及金額均有所下降。

2016 年度卓勝微對小米的業務規模較小，尚未形成穩定的規模。隨著卓勝微與小米合作 程度的加深，卓勝微向小米導入產品的數量逐漸增加並形成量產，2017 年以來，卓勝微 對小米的銷售數量和金額均呈快速增加趨勢。2016 年度、2017 年度及 2018 年度，卓 勝微對小米收入佔比分別為 0.06%、8.81%和 13.03%。

射頻開關龍頭公司包括美國的 Skyworks、Qorvo、Broadcom 和日本的 Murata 等，根據 Yole 數據，2018 年 4 家公司合計佔據全球射頻開關市場份額的 77%，其射頻開關產品 覆蓋高端機型，比如蘋果 iPhone X/XS Max/XR、三星 Galaxy 系列、華為 Mate 系列等。 根據 Bloomberg 數據，卓勝微作為全球第五大、國內第一大射頻開關公司，產品以中低 端機型為主，目前已取得全球 5%市場份額，率先實現國產突破。

射頻功率放大器和低噪聲放大器國產替換市場空間大

射頻功率放大器（RF PA）是各種無線發射機的重要組成部分。在發射機的前級電路中，調製振蕩電路所產生的射頻信號功率很小，需要經過一系列的放大一緩衝級、中間放大級、末級功率放大級，獲得足夠的射頻功率以後，才能饋送到天線上輻射出去。為了獲得足夠 大的射頻輸出功率，必須採用射頻功率放大器，其直接決定了無線終端的通訊距離、信號 質量和待機時間。

射頻低噪聲放大器（LNA）的功能是把天線接收到的微弱射頻信號放大，儘量減少噪聲的 引入，在移動智能終端上實現信號更好、通話質量和數據傳輸率更高的效果。射頻低噪聲 放大器根據適用頻率的不同，分為全球衛星定位系統射頻低噪聲放大器、移動通信信號射 頻低噪聲放大器、電視信號射頻低噪聲放大器、調頻信號射頻低噪聲放大器。

預計在未來較長的期間內，GaAs 微波射頻器件將在通訊市場佔據重要地位。在高頻領域， 傳統矽製程由於存在高頻損耗、訊號隔離度不佳等物理性特徵，使其在功率放大器（PA）、 低噪聲放大器（LNA）以及射頻開關（RF Switch）等領域的應用始終無法與 GaAs 的 HBT、 HEMT 等器件匹敵。GaAs PA、LNA、RF Switch 在高頻、高速領域展現的優異的、不可 替代的物理性能優勢，使得 GaAs 微波射頻器件越來越廣泛應用於移動手機、無線區域網 絡、光纖通訊、衛星通訊、衛星定位、GPS 汽車導航等領域。

射頻功率放大器（PA，Power Amplifier）國產替換初現曙光

目前主流常用的射頻功率放大器主要有矽基 CMOS PA、SiGe 基 CMOS PA 以及 III-V 族 PA，三種 PA 各有優劣，應用在不同的領域。目前在低頻 2G、3G，CMOS PA 具有成本 優勢，也能滿足移動端的功能需求，因此有穩定的出貨量。SiGe 基 CMOS PA 的擊穿電 壓只有 1.67V，因此只能應用在對工作電壓要求比較低的情況下。III-V 族 PA 具有多方面 的優勢，因此為目前 4G、5G 大規模應用的 PA。

根據 Keysight 數據，為了滿足 5G 對高頻的需求，CMOS 工藝需要低至 28nm 的線寬， 意味著更高的開發成本。但是相對於開發成本，CMOS 的製造成本又是最低的。大致開發 成本 III-V 為$10k 到 $50k , SiGe 是$100k 到 $500k，CMOS 為 $1M 到 $5M。PA 在 滿足頻率需求的基礎上，最重要的三個參數為Pout 和 Gain，Efficiency 和 PAE，Linearity。 高頻情況下， SiGe 和 III-V PA 相對 CMOS PA 性能方面有無可比擬的優勢。

GaAs PA 和 CMOS PA

從 3G 時代起由於擊穿電壓、輸出功率等優勢，GaAs（砷化鎵）材料代替 CMOS 材料成 為 PA 市場主流材料。GaAs 材料是目前生產量最大、應用最廣泛，因而也是最重要的化 合物半導體材料，是僅次於矽的最重要的半導體材料。用砷化鎵製成的半導體器件具有高 頻、高溫、低溫性能好、噪聲小、抗輻射能力強等優點。雖然砷化鎵具有優越的性能，但 由於它在高溫下分解，故要生產理想化學配比的高純的單晶材料，技術上要求比較高。

根據 Strategy Analytics 數據，從 2014 年智慧型手機進入 4G 時代以來，隨著終端支持頻段 數的增加，砷化鎵 PA 單機需求數量從 3G 時代的 4-6 顆增長為 4G 時代的 7 顆，Strategy Analytics 預計 5G 時代手機內的 PA 數將超過 16 顆。

InP 基的 HBT 作為 PA，只要在 2.0μm 的線寬條件下，就能達到 GaAs pHEMT 0.25um 同樣的性能要求，製造成本更低。使用 InP 基的 HBT ，同樣的參數情況下，其線性度優 於 GaAs HBT。從各方面性能指標來看，InP HBT 為手機端 PA 的最佳選擇。因此目前 InP HBT 為手機端 PA 的首要選擇。在 sub-6G， InP HBT 也能滿足需求，只有在毫米波 情況下才會考慮 GaAs pHEMT 和 GaN HEMT 來替換 InP HBT 。

根據 Yole 數據，2017 年全球 GaAs PA 市場規模達到 50 億美金，同比增長 42.9%，預計 2023 年將達到 70 億美金，2017 年這一市場仍被 Skyworks、Qorvo 和 Avago 等大廠壟 斷，市場份額分別為 37%、25%、24%，合計達到 86%，其中 Qorvo 覆蓋的產品鏈最全。

目前 GaAs 射頻已經形成了完整的產業鏈。根據 Yole 數據，GaAs 襯底生產商包括：住友 電工、弗萊貝格化合物材料、AXT 三家公司，2017 年合計佔據約 95％市場份額。IQE 佔 據了外延片 50%以上的市場份額。晶圓代工方面，穩懋為全球龍頭，佔據了 50%以上的 市場份額，另有宏捷科、GCS、Waveteck 等提供專業 III-V 族化合物半導體代工服務。

就工藝材料來說，目前砷化鎵 PA 是主流，CMOS PA 由於參數性能的影響，只用於低 端市場。CMOS PA 最大的優勢是製造成本較低，易於與傳統的 Si 基數字電路進行集成。 目前國內的漢天下為全球最大的 CMOS PA 供應商，已經打入三星等手機供應鏈。

漢天下是國內規模最大的 CMOS PA 供應商。根據公司官方網站數據，漢天下電子創辦於 2012 年 7 月，是中國領先的射頻前端晶片和射頻 SoC 晶片的供應商，每年晶片的出貨量 達 7 億顆。公司總部位於北京，在美國、韓國設有研發中心和辦事處，在上海、深圳、香 港、中國臺灣設有技術支持、銷售、物流中心。

漢天下主要產品涵蓋射頻功放前端晶片、IoT 射頻 SoC 晶片、手機終端射頻器件三大類產 品線：完整的 PA/FEM 產品線系列，產品覆蓋 2G、3G、4G 全系列，國內首家同時擁有 大規模量產的 CMOS PA 和 GaAs PA 技術。漢天下 CMOS PA 已經成為 2G 功能機和智 能機的首選射頻功率放大器，成功應用於 SPRD 和 MTK 等各類平臺。無線通信產品涵蓋 2.4G、藍牙、wifi 等現有主流通信方式，具有低功耗、高集成度，超低 BOM 成本，良好 封裝，滿足各種市場需求，支持更遠的接收和發射距離。

2013 年 4 月，推出國內首款單晶片 CMOS GSM 射頻前端晶片，並實現銷售。2014 年 2 月，發布全系列 3G PA/射頻前端產品。2015 年 7 月，3G 系列產品單月出貨量超過 800 萬套，佔有率國內第一。2017 年 2 月 ， 發 布 全 球 首 款 商 用 量 產 的 支 持 GSM/EDGE/TD-SCDMA/TD-LTE 的多模多頻 CMOS 工藝 PA。

公司專注於射頻/模擬集成電路和 SoC 系統集成電路的開發，以及應用解決方案的研發和 推廣。主要產品：面向手機終端的 2G/3G/4G 全系列射頻前端晶片、面向物聯網的無線連 接晶片，支持高通、聯發科、展訊、英特爾等基帶平臺。產品應用於功能手機、智慧型手機、 平板電腦、智能手錶、無線鍵盤/滑鼠、無人機、遙控汽車、智能家居、藍牙音箱、藍牙電 子秤、對講機等消費類產品。

唯捷創芯（Vanchip）是國內最大的射頻 IC 設計公司之一，由前 RFMD 人員成立，以主 流的 GaAs 工藝切入射頻 PA 市場。其 4G PA 出貨量是國內最大的，出貨覆蓋前幾大手 機設計公司以及小米。作為國內 PA 行業的領先力量，唯捷創芯一直加大研發投入，堅持 自主創新，為用戶提供高品質的產品。公司多款產品性能比肩國際一流水平，得到用戶廣 泛認可。在現有產品取得突破性進展的同時，公司積極布局，大力投入到 5G 各項技術的 研發中。集微網消息，聯發科技於 4 月 30 日代子公司 Gaintech Co. Limited ("Gaintech") 發出公告，將增資唯捷創芯(天津)電子技術股份有限公司。Gaintech 將以 4,000 萬美元或 等值人民幣認購唯捷創芯發行的普通股共 19,098,449 股，每股面額為人民幣 1 元。

根據公司官方網站信息，唯捷創芯(天津)電子技術股份有限公司，其主營業務為射頻及高 端模擬晶片的研發、生產和銷售，主要產品為智能終端射頻功率放大器晶片、射頻天線開 關模塊、射頻前端集成電路模塊。2012 年公司獨立研發的射頻功率放大器晶片開始量產。 2013 年公司即進入全國集成電路設計企業前 30 強。目前公司擁有完全獨立智慧財產權的 PA、開關等終端晶片已經大規模量產及商用，最新發布的新一代 4G 射頻模組的關鍵性 能指標更是達到了業內領先的水平。

GaN PA，5G 通訊基站首選功率放大器

GaN 基 HEMT 是功率射頻器件的首選。氮化鎵（GaN）是 5G 時代最具增長潛質的化合 物半導體，與 GaAs 和 InP 等器件相比，氮化鎵器件輸出的功率更大；與 LDMOS（Si 基 橫向擴散金屬氧化物半導體器件）和 SiC 等器件相比，氮化鎵的頻率特性更好。由於二維 電子氣電子（2DEG）限制使得 GaN HEMT 漏極電流密度可以達到矽器件的 10 倍，因此 GaN HEMT 已經成為未來宏基站功率放大器的首選技術。GaN 器件相比於目前主流技術 -GaAs PA 和 LDMOS，具有性能優勢。

未來 5G商用頻段主要在 3.5GHz附近，LDMOS技術在高頻應用領域存在局限性：LDMOS 功率放大器的帶寬會隨著頻率的增加而大幅減少，LDMOS 僅在不超過約 3.5GHz 的頻率 範圍內有效，因此在 3.5GHz 頻段 LDMOS 的性能已開始出現明顯下滑。隨著半導體材料 工藝的進步，氮化鎵（GaN）正成為中高頻頻段 PA 主要技術路線，GaN 技術優勢包括能 源效率提高、帶寬更寬、功率密度更大、體積更小，使之成為 LDMOS 的天然繼承者。

Massive-MIMO天線要求器件小型化，根據《氮化鎵的射頻應用》介紹，GaN尺寸為LDMOS 尺寸 1/6 至 1/4。受基站內功率放大器尺寸要求和材料能量密度的限制，LDMOS 在 3.5GHz 附近最大發射功率會大幅度下降，導致需要更多 LDMOS 器件，基於此，GaN 具有更高 功率密度特性，能夠實現更小器件封裝，因而非常適用於 5G的Massive-MIMO天線系統。

氮化鎵應用在微波領域的優勢可以概括為：更高效率：降低功耗，節省電能，降低散熱成 本，降低總運行成本。更大的寬帶：提高信息攜帶量，用更少的器件實現多頻率覆蓋，降 低客戶產品成本。也適用於擴頻通信、電子對抗等領域。更高的功率：在 4GHz 以上頻段， 可以輸出比砷化鎵高得多的頻率，特別適合雷達、衛星通信、中繼通信等領域。

國防市場是過去幾十年來 GaN PA 技術發展的主要動力，目前美國國防部的 GaN PA 已經 在新一代天線和相陣控雷達中得到應用。其高功率能力提高了雷達的檢測範圍和解析度。

ABI Research 2016 年調研顯示 LDMOS 在射頻功率放大器市場仍居壟斷地位，佔據 76% 市場份額。隨著氮化鎵應用激增，到 2021 年 LDMOS 佔比下降到 52%，而氮化鎵將由 15%上升到 42%。整個射頻功率器件的市場容量將由 2015 年的 15.1 億美元上升到 2021 年的 16.6 億美元（包括基站、醫療、雷達等）。氮化鎵射頻器件市場預計 2020 年可達 6.2 億美元。Yole 數據顯示，2010 年全球氮化鎵射頻器件市場總體規模僅為 6300 萬美元， 2015 年 2.98 億美元，2020 年預計約 6.2 億美元。2016 年至 2022 年複合增長率為 13%。

全球基站端射頻器件的供應商以 IDM 企業為主，主要有日本住友電工旗下的 SEDI 公司 （Sumitomo Electric Device Innovations）、美國 Cree旗下Wolfspeed公司、Qorvo公司、 MACOM 公司、Ampleon、韓國 RFHIC 等。根據 ABI Research 數據，全球 GaN 射頻器 件供應商中，住友電工和 Cree 是行業的龍頭企業，2018 年市場佔有率均超過 30%，其 次為 Qorvo 和 MACOM。Cree 收購英飛凌 RF 部門後實力大增，LDMOS 產品和 GaN 產 品在全球都比較有競爭力。Qorvo 在國防和航天領域市場份額排名領先。

代工廠商主要有環宇通訊半導體（GCS）、穩懋半導體、日本富士通、Cree、臺灣嘉晶電 子、臺積電、歐洲聯合微波半導體公司（UMS），以及中國的三安集成和海威華芯。此前 恩智浦 RF 部門（安譜隆前身）、英飛凌 RF 部門（已出售給 Cree）、韓國 RF HIC 將 GaN 射頻器件委託 Cree 公司代工。MACOM 收購 Nitronex 在 2011 年就與環宇通訊半導體 （GCS）公司合作生產 Si 基 GaN 器件，一直合作至今。

中國 GaN 器件 IDM 企業有蘇州能訊、英諾賽科，大連芯冠科技正在布局，海威華芯和三 安集成可提供 GaN 器件代工服務，其中海威華芯主要為軍工服務。中電科 13 所、55 所 同樣擁有 GaN 器件製造能力。

三安光電：國家大基金重點支持的化合物半導體製造企業

A 股上市公司中，建議關注提供化合物半導體製造服務的三安光電。未來，隨著毫米波等 高頻段技術的成熟，GaN 作為主流技術將成為必然，化合物半導體相關產業鏈公司將深度 受益，建議關注國內化合物半導體製造潛在龍頭企業三安光電。

公司是國家大基金重點扶持的化合物半導體製造企業，是國家在半導體製造領域取得戰略 突破的重要布局。三安光電早在 2015 年 6 月便攜手大基金、華芯投資、國開行合資設立 III-V 族化合物集成電路發展專項基金，並於 2016 年 5 月與大基金、晉江安瀛投資基金共 同設立福建省安芯投資管理有限責任公司並將 70%可投資資金投向 III-V 族化合物集成電 路產業群。

根據公司 2018 年年報，三安集成砷化鎵射頻銷售持續成長，出貨客戶累計至 73 家，達 270 種產品，客戶範圍已擴展至包括日本、韓國、臺灣在內的泛亞太國家和地區；氮化鎵 射頻已給幾家客戶送樣，產品已階段性通過電應力可靠性測試，實現小批量供貨；濾波器 產品的研發和可靠性驗證已取得了實質性進展，進入客戶送樣驗證階段，客戶反饋初步測 試產品性能已優於業界同類產品。在射頻代工領域，三安集成在國內市場已嶄露頭角，隨 著工藝及客戶端產品認證的不斷成熟，市場佔有率逐步提升。

非上市公司建議關注能訊高能半導體。蘇州能訊高能半導體有限公司是由海外歸國人員創 辦的高新技術企業，致力於氮化鎵電子器件技術與產業化，為 5G 移動通訊、寬頻帶通信 等射頻微波領域和工業控制、電源、電動汽車等電力電子領域等兩大領域提供高效率的半 導體產品與服務。

作為中國氮化鎵產業領軍企業，能訊高能半導體採用整合設計與製造（IDM）的模式，自 主開發了氮化鎵材料生長、晶片設計、晶圓工藝、封裝測試、可靠性與應用電路技術。能 訊高能半導體專利布局完整，比肩行業一線廠商，海外專利主要分布美國、日本、歐洲等 等區域。公司技術水平和產品指標均已達到國際先進水平。

SiGe 工藝為低噪聲放大器（LNA）未來技術發展趨勢

LNA 是用於對接收信號功率放大的核心器件，廣泛用於手機等各類通信終端。隨著移動 通訊技術的變革，移動智能終端對信號接收質量提出更高要求，需要對天線接收的信號放 大以進行後續處理。一般的放大器在放大信號的同時會引入噪聲，而射頻低噪聲放大器能 最大限度地抑制噪聲，因此得到廣泛的應用。根據 Global Radio Frequency Front-end Module Market Research Report 2019 數據，2018 年全球射頻低噪聲放大器收入為 14.21 億美元，隨著 4G 逐漸普及，智慧型手機中天線和射頻通路的數量增多，對射頻低噪聲放大 器的數量需求迅速增加，而 5G 的商業化建設將推動全球射頻低噪聲放大器市場在 2020 年迎來增速的高峰，到 2023 年市場規模達到 17.94 億美元。

SiGe HBT 是近十年發展起來的一項技術，主要優點是能夠很好地與 CMOS工藝相集成。 可以用標準矽晶圓工藝生產線來實現，製造成本低。相比傳統的矽器件，具有可以媲美 InP HBT 的截止頻率、噪聲係數和很低的功率附加效率，有助於實現極高性能的低成本射頻集 成電路。在 LNA 領域的應用越來越廣。高頻化趨勢下，LNA 面臨更高線性度要求，其工 藝有望轉向高級 SOI 先進工藝。LNA 市場的增長主要來自分集模組的應用，PA 模組集 成以及新增天線的應用。

2018 年，LNA 前五大龍頭 Broadcom、ON Semiconductor、Infineon、TI、NXP 的相關 營收佔全市場 52%，遠低於射頻開關前五大公司營收佔比的 82%，相對於射頻開關市場 格局較為分散。國產 LNA 公司目前也處於小而散狀態，以低端 2/3G 頻段市場為主，整體 出貨規模較小，價格戰和市場競爭較為激烈。國產 LNA 廠商中，2017 年卓勝微 LNA 芯 片業務實現營收 0.17 億美元，全球市場份額僅有 1.3%，未來市場增長空間大。

射頻濾波器是射頻前端晶片市場份額最大的細分領域。RF 濾波器包括了 SAW（聲表面濾 波器）、 BAW（體聲波濾波器）、陶瓷濾波器（LTCC 濾波器） 、IPD（Integrated Passive Devices）等。全面屏及手機輕薄化，頻率資源擁擠化，高性能的濾波器愈發重要。

SAW、BAW 濾波器是目前手機應用的主流濾波器。衡量濾波器性能的指標有兩個：Q 值和插入損耗。Q 值越高，表明濾波器可以實現更好的濾波功能。插入損耗是指通帶 信號經過濾波器之後的信號功率衰減，當插入損耗達到 1dB，則信號功率衰減達到 20%。從這兩大指標來看，SAW 和 BAW 濾波器憑藉優良的頻帶選擇性、高 Q 值、 低插入損耗等特性，已成為射頻濾波器的主流選擇。

移動無線數據和 4G LTE 網絡的快速增長導致了對新頻段以及通過載波聚合來組合頻段的 需求不斷增長。3G 網絡只使用了大約五個頻段，LTE 網絡使用的頻段有 40 多個，隨著 5G 的到來，頻段的使用數量將會進一步增加。互聯設備必須要跨多個頻段來發送蜂窩信 號、Wi-Fi 信號、藍牙信號和 GPS 信號，同時還要避免幹擾，這就需要濾波器發揮其作用。

目前國外廠商在 SAW 濾波器領域的技術已較為成熟，並構建了專利壁壘，形成 Murata、 Qualcomm、TAIYOYUDEN 等數家國際廠商的供給壟斷格局。國內 SAW 濾波器廠商的研 發與產品市場應用時間相對較短，技術與產品性能同大型國際廠商之間仍存在差距，急需 加強技術研發投入突破技術壁壘，逐步提升行業的國產化程度。

根據 Yole 數據，BAW 濾波器主要以美國的 Qorvo、Broadcom 為主，2018 年壟斷了全球 95%以上的市場份額。國內 BAW 濾波器尚處於起步階段，僅有少數公司和科研機構有 BAW 樣品提供。

根據《射頻濾波器介紹》， SAW 和TC-SAW濾波器適用於2.5GHz以下的低頻段。在2.5GHz 以上的中高頻段， BAW 濾波器為首選。但是在更高頻的 SUB-6G 頻段及毫米波頻段， SAW、 BAW 濾波器已經不能滿足需求，需要使用到 IPD、LTCC 等濾波器。因此在未來 5G 通信 時期，對 BAW、IPD、LTCC 等中高頻濾波器的需求量將持續增加。

SAW 濾波器需求穩定增長

SAW 濾波器是聲表面波（Surface Acoustic Wave）濾波器的簡稱，其本質是採用石英晶 體、壓電陶瓷等壓電材料，利用其壓電效應和聲表面波傳播的物理特性而製成的一種濾波 專用器件，廣泛應用於電視機及錄像機中頻電路中以取代 LC 中頻濾波器，使圖像、聲音 的質量大大提高。一個基本的 SAW 濾波器由壓電材料(piezoelectric substrate)和兩個 Interdigital Transducers(IDT)組成。

IDT 是由交叉排列的金屬電極組成，一側的 IDT 把電信號轉成聲波，另一側的 IDT 把接收 到的聲波再轉成電信號。IDT 之所以能夠將電信號轉成聲波，其原因在於 IDT 下方的壓電 材料。壓電是指某些晶體受到外部壓力時會產生電壓，相反地，如果某些晶體兩面存在電 壓，晶體形狀會輕微變形。SAW 濾波器常用的壓電材料有鈮酸鋰（LiTaO3），鈮酸鋰 （LiNbO3）， SiO2等。

SAW 濾波器的主要特點是：設計靈活性大、模擬/數字兼容、群延遲時間偏差和頻率選擇 性優良、輸入輸出阻抗誤差小、傳輸損耗小、抗電磁幹擾性能好、可靠性高、製作的器件 體積小、重量輕且能實現多種複雜的功能。

SAW 濾波器的特徵和優點，正適應了現代通信系統設備及可攜式電話輕薄短小化和高頻 化、數位化、高性能、高可靠等方面的要求。其不足之處是：熱穩定性較差，高頻特性有 待改善。

TC-SAW 熱穩定性改善，更適合移動端使用

對於 SAW 等聲表面波器件來說，對溫度非常敏感。在較高溫度下，襯底材料的硬度易於 下降，聲波速度也因此下降。由於保護頻帶越來越窄，並且消費設備的指定工作溫度範圍 較大（通常為-20℃至 85℃），因此這種局限性的影響越來越嚴重。

一種替代方法是使用溫度補償（TC-SAW）濾波器，它是在 IDT 的結構上另塗覆一層在溫 度升高時剛度會加強的塗層。溫度未補償 SAW 器件的頻率溫度係數（TCF）通常約為 -45ppm/℃，而 TC-SAW 濾波器則降至-15 到-25ppm/℃。但由於溫度補償工藝需要加倍 的掩模層，所以，TC-SAW 濾波器更複雜、製造成本也相對更高。

目前 TC-SAW 技術越來越成熟，國外大廠基本都有推出相應產品，在手機射頻前端取得 不少應用，而國內的工藝仍需要摸索。

I.H.P.SAW 工作頻率較 SAW 提升，可部分替換 BAW

根據村田公司數據，普通 SAW 基本上是工作在 2GHz 以下，高頻特性有待改善。村田開 發出克服以往聲表面波弱點的 I.H.P.SAW（Incredible High Performance-SAW）。村田將 SAW 技術發揮到極致（4GHz 以下），目前量產的頻率可達 3.5GHz。

根據村田公司資料，I.H.P.SAW 可以實現與 BAW 相同或高於 BAW 的特性，併兼具了 BAW 的溫度特性、高散熱性的優點，具體如下：

（1）高 Q 值：在 1.9GHz 頻帶上的諧振器試製結果顯示，其 Q 值特性的峰值超過了 3000， 比以往 Qmax 為 1000 左右的 SAW 得到了大幅度的改善。

（2）低 TCF：它通過同時控制線膨脹係數和聲速來實現良好的溫度特性。以往 SAW 的 TCF 轉換量非常大（約為-40ppm/℃），而 I.H.P.SAW 可將其改善至±8ppm/℃以下。

（3）高散熱性：向 RF 濾波器輸入大功率信號後 IDT 會產生熱量，輸入更大功率則可能 因 IDT 發熱而破壞電極，從而導致故障。I.H.P.SAW 可將電極產生的熱量高效地從基板一 側散發出去，可將通電時的溫度上升幅度降至以往 SAW 的一半以下。低 TCF 和高散熱性 兩種效果，使其在高溫下也能穩定工作。

BAW 濾波器適合更高頻工作，5G 時代市場空間廣闊

根據化合物半導體技術介紹，BAW 濾波器最基本結構是兩個金屬電極夾著壓電薄膜 (Quartz substrate 在 2GHz 下厚度為 2um)，聲波在壓電薄膜裡震蕩形成駐波。

BAW 濾波器不同於 SAW 濾波器，BAW 濾波器內的聲波垂直傳播，貼嵌於石英基板頂、 底兩側的金屬對聲波實施激勵，使聲波從頂部表面反彈至底部，以形成駐聲波在大於 2.5GHZ 的頻段，BAW 壓電層的厚度必須在幾微米量級，因此，要在載體基板上採用薄膜 沉積和微機械加工技術實現諧振器結構。

為了把電磁波的能量局限在濾波器體內，可以使用 BAW-SMR 技術或 FBAR。BAW-SMR 技術通過堆疊不同材質的薄層形成一個 DBR 的反射器，而 FBAR 技術則在有源區下方蝕 刻出空腔以實現懸浮膜。BAW 濾波器在高頻段可實現低插入損耗和高 Q 值，成為高性能 射頻系統的首選。

為了把聲波留在壓電薄膜裡震蕩，震蕩結構和外部環境之間必須有足夠的隔離才能得到最 小損失和最大 Q 值。聲波在固體裡傳播速度為~5000m/s，即固體的聲波阻抗大約為空氣 的 105 倍，所以 99.995%的聲波能量會在固體和空氣邊界處反射回來，跟原來的波一起 形成駐波。而震蕩結構的另一面，壓電材料的聲波阻抗和其他襯底的差別不大，所以不能 把壓電層直接沉積在襯底上。

方法有二：其一，在震蕩結構下方形成 Bragg reflector，把聲波反射到壓電層裡面。反射 板由數層高低交替阻抗層組成，且每層的厚度是聲波的 λ/4，這樣大部分波會反射回來和 原來的波疊加。整體效果相當於和空氣接觸，大部分聲波被反射回來，這種結構稱為 BAW-SMR。

其二，可採用 FBAR 技術。當前主流的 FBAR 結構主要有三種：空氣隙型、矽反面刻蝕型 和固態裝配型。

壓電材料方面，石英作為常見的壓電材料，在高電壓和高壓力的情況下表現出線性反應， 但還沒有合適的方法把石英做成薄膜沉積矽襯底上。合適的 BAW 壓電材料需要高機電耦 合係數，低機電損耗，高熱穩定性，還要符合 IC 工藝技術。目前最常用的 BAW 壓電材料 有 AlN（氮化鋁），PZT(鋯鈦酸鉛)，ZnO(氧化鋅)等。

雖然 SAW 和 TC-SAW 濾波器非常適合約 1.5GHz 以內的應用，但高於 1.5GHz 時，BAW 濾波器性能優勢開始凸顯。BAW 濾波器的尺寸隨頻率升高而縮小，適合要求非常苛刻的 3G 和 4G 應用。此外，即便在高寬帶設計中，BAW 對溫度變化並不敏感，同時還具有極 低的損耗和非常陡峭的濾波器裙邊。

IPD 濾波器適合高頻集成，市場規模增長快

為了滿足不斷增長的需求、減小尺寸和成本、增加功能，集成無源器件(IPD)技術已成為射 頻前端設計的一種可行性技術。IPD 是在矽基板、玻璃基板或陶瓷基板上利用晶圓代工廠 的工藝，採用光刻技術蝕刻出不同圖形，形成不同的器件，從而實現各種無源元件如電阻、 電容、電感、濾波器、耦合器等的高密度集成。

一般來說，根據無源器件製作工藝的不同，IPD 技術分為厚膜技術與薄膜技術。低溫共燒 陶瓷(LTCC)是典型的厚膜 IPD 技術，過去被廣泛應用於民用通信、軍用電子中。IPD 技術 已經從低溫共燒陶瓷(LTCC)發展到薄膜技術，例如高阻矽(HR-Si)或玻璃基板。IPD 技術 相比傳統的無源器件具有以下優點：體積明顯減小，更加輕薄，高性能且一致性更好。

根據 CSMANTECH 報導，PA 的國際龍頭企業 Skyworks 所用方案中多採用 IPD 技術，每 月所需 IPD 晶圓達到數千片，且增長趨勢明顯。國內方面，芯禾科技（Xpeedic）一家獨 大。在芯禾科技先進 IPD 設計技術引領下，國內各大晶片設計巨頭都在積極將此技術布局 於高端晶片設計，把IPD無源晶片與有源晶片整合在SiP模組中，採用三維封裝集成方式， 進一步實現小型化。根據 statista 的預測，2025 年，北美的 IPD 市場預計將達到 7.4 億美 元，其中 RF IPD 將達 2.2 億美元。

Sub-6G 優選 LTCC 濾波器，市場增量大

LTCC(低溫共燒陶瓷，Low Temperature Co-fired Ceramic）濾波器是通過高精度印刷疊 層技術及低溫燒結技術等多種工藝過程而製成的多層陶瓷濾波器。基於這種工藝平臺，可 以設計和製造從很低的頻率（10MHz 到 100GHz）到很高的頻率（100GHz 甚至太赫茲） 的各種濾波器。

LTCC 濾波器產品具有優良的高頻、高速傳輸以及寬通帶的特性，此外 LTCC 濾波器尺寸 小、性能優、可靠性高、成本低、抗電磁幹擾好、不必另加封裝。陶瓷材料的介電常數可 以從 4.8 到 70 可選，高介電常數對應低頻應用，低介電常數對應高頻應用。

Murata是國際市場主要領軍者，其LTCC濾波器可以覆蓋BAW的所有頻段，並在sub-6G 具有更小的損耗。

濾波器全球市場主要被美日公司壟斷

濾波器需求穩定增加

隨著全球聯網設備增多，射頻前端系統需求量增多，濾波器的需求量自然增多。根據 IMT-2020 5G 推進組預測，到 2020 年全球移動終端（不含物聯網設備）數量將超過 100 億臺，中國將超過 20 億臺。

根據工信部數據，中國移動要求的 5 模 13 頻分為 8 個 FDD 頻段和 5 個 TDD 頻段。因為 FDD 是頻分復用的，需要含有接收器、發射器的雙工器，同時接收還需要一個單獨的濾波 器，所以一個頻段需要 3 個濾波器，總共 24 只。TDD 模式 5 個頻段，每個頻段需要一個 發射以及一個接收的濾波器，共 10 個。再加上手機上的 wifi、GPS、藍牙等，濾波器數 量達到 30-40 個。

從射頻前端使用濾波器的價值量來看，隨著頻段增多，濾波器在射頻前端價值量佔比越大。 根據 Qorvo 測算，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 元，支持全球漫遊的終端設備 ASP 甚至達到了 12.75 美元。與此同時，濾波器在射頻器 件扮演的重要性越來越強，濾波器的價值佔比也從 3G 終端的 33%提升到全網通 LTE 終 端的 57%。到 5G 時代，濾波器的應用量將進一步增加（特別是 BAW 濾波器），單臺手機 的濾波器價值將達到 10 美元以上。

美日企業壟斷濾波器市場

聲波濾波器（SAW/BAW）相對於傳統 LC 或者陶瓷濾波器來說，製作難度更大，成本更 高。在聲波濾波器領域，經歷數次整合併購之後，已經呈現了巨頭壟斷的競爭格局。

根據 Yole 數據， 2018 年全球 SAW 濾波器市場份額前五位的廠商分別為 Murata（47%）、 TDK（21%）、 Taiyo Yuden（14%）、 Skyworks（9%）、 Qorvo(4%)，合計佔比達 95%。 BAW/FBAR 市場基本被 Broadcom、Qorvo 壟斷。其中 Broadcom 的 BAW 濾波器主要為 FBAR，而 Qorvo 的 BAW 濾波器主要為 SMR。2016 年，Broadcom 的 FBAR 產品出貨 突破 5 億顆。

總體上看，在射頻前端器件廠商中，各家廠商在不同細分領域的優勢不盡相同，Murata 在 SAW 領域優勢明顯，Broadcom 在 BAW 領域優勢明顯。

近年來，國外主流濾波器廠家和射頻元器件企業 Broadcom、Murata、TDK 和 Skyworks 為了獲得更多利潤，呈現出兩種技術發展趨勢：

一是提高產品技術門檻，保證利潤。面對通訊市場對高選擇性濾波器的技術需求，加大高 性能的 TC-SAW 及 FBAR 濾波器產品的研發力度，過去幾年中，上述廠家濾波器產品的 頻率選擇性大大的提高，解決了單機中通訊頻段增多帶來的抗幹擾技術難題，市場份額進 一步擴大。同時通過專利壁壘與競爭對手的差距越拉越大。

二是大力發展體積更小，成本更低的 WLCSP 封裝形式濾波器。這種濾波器採用晶圓與晶 圓的鍵合，採用成熟的 TSV 和電鍍工藝、矽工藝結合在一起，濾波器的成本和體積都得 到了大幅的減少。同時在形式上更大的優勢是將濾波器與 PA、開關等射頻器件進行整合， 向模塊化，集成化和整體射頻解決方案的方向發展，提高射頻方案的價值。這一趨勢也推 動了整個射頻行業的整合。

專利集中，助推壟斷形成

在上世紀 90 年代，SAW 濾波器的專利申請量增長很快，彰顯了 RF 聲波濾波器市場的快 速發展。自 2010 年起，隨著多家重點廠商的專利申請量增長趨向平穩，專利優勢地位逐 漸確立，市場格局也逐漸穩定下來

根據 Knowmade 數據，截止 2017 年 7 月，全球 630 多位專利申請人共申請了 6550 多件 RF 聲波濾波器發明專利。相關專利申請始於上世紀 70 年代的日本，當時剛剛興起的 SAW 濾波器主要用於中頻（IF）電視應用，並迅速成為全球主要專利申請人的申請熱點，例如 來自日本的 JapanRadio（日本無線）和 NEC，以及來自美國的 Motorola（摩託羅拉）等。 2000 年代，隨著智慧型手機和 3G 的 BAW 應用發展，跟 BAW 相關的專利申請數量迅速上 升。現在，相關專利申請已經逐漸趨於平穩，Murata（村田）和 Taiyo Yuden（太陽誘電） 等日本廠商在 SAW 專利申請方面處於領導地位，而 Qorvo、Qualcomm（高通）和 Broadcom（博通）等美國廠商則在 BAW 專利領域處於領導地位。

海外巨頭簡介

村田（Murata）產品鏈齊全，濾波器全球領先

村田總部位於日本，公司於 1944 年 10 月創業，1950 年 12 月正式改名為村田製作所。 主力商品是陶瓷電容器。其他具領導地位的零件產品主要有陶瓷濾波器，高頻零件，感應 器等。村田製作所是全球領先的電子元器件製造商，是一家使用性能優異電子原料，設計、 製造最先進的電子元器件及多功能高密度模塊的企業。不僅是手機、家電，汽車相關的應 用、能源管理系統、醫療保健器材等，都有村田公司的身影。

公司 FY2018 收入為 15750.26 億日元，同比增長 14.81%。毛利 6002.18 億日元，對應 毛利率為 38.11%，同比提升 5.72 個百分點。

Qorvo 射頻晶片覆蓋頻段廣

2015 年，RFMD 和 TriQuint 兩家公司合併成立一家新公司 Qorvo，一家全球領先的 RF 廠商從此誕生。RFMD 曾經是全球領先的高性能射頻元件和化合物半導體技術的設計者和 製造商。TriQuint 公司的產品組合包括開關和放大器產品，以及適用於各種無線與網路基 礎設備應用的射頻濾波器，如表面聲波(SAW )、溫度補償表面聲波(TC-SAW)和體聲波 (BAW)濾波器。

Qorvo 在北卡州、俄州、德州和佛州擁有行業領先的 GaAs、GaN、TC-SAW、SAW 和 BAW 生產工廠；2016 年 Qorvo 進一步擴大 TC-SA、SAW 產能，並且 BAW 製程向 8 英 寸轉換；2017 年收購 GreenPeak Technologies，補充基於 Si 的生產工藝。

公司 FY2018 收入為 30.90 億美元，同比增長 3.93%。毛利 11.95 億美元，對應毛利率為 38.67%，同比提升 0.11 個百分點。

博通（Broadcom）FBAR 濾波器全球領先

Broadcom 是全球領先的有線和無線通信半導體公司。其產品實現向家庭、辦公室和移動 環境以及在這些環境中傳遞語音、數據和多媒體。Broadcom 為計算和網絡設備、數字娛 樂和寬帶接入產品以及行動裝置的製造商提供業界最廣泛的、一流的 SoC 系統和軟體解 決方案。

公司 FY2018 收入為 208.48 億美元，同比增長 18.21%。毛利 107.33 億美元，對應毛利 率為 51.48%，同比提升 3.23 個百分點。

博通收入結構由半導體解決方案、基礎設施軟體和智慧財產權業務構成，公司 2019 財年的 收入指引為 245 億美元。半導體約為 195 億美元，基礎設施軟體約為 50 億美元。

Broadcom 無線解決方案由射頻前端、Wi-Fi，藍牙和 GNSS 構成。

濾波器國產市佔率有待提升

我國聲表面波技術的發展從 20 世紀 70 年代初開始，大約經歷了三個階段：70 年代初到 80 年代初為第一階段，以基礎研究為主，主要是在國家的支持下研究聲表面波技術的基 本原理和製作工藝技術，以南京大學、北京聲學所、中電科技 26 所等為主導力量。80 年 代中至 90 年代中為第二階段。在國家「彩電國產化」項目的支持下，國內聲表面波器件產業 得到飛速發展。90 年代中至現在為第三階段，移動通信的發展對聲表面波技術提出了更 高要求，聲表面波器件向高頻化、多元化、多層次擴產，產品結構從中低檔向中高檔跨進， 國內一些廠商取得了相當的進步，但相對於國外廠商，差距仍非常巨大。

近年，我國從事聲表濾波器的公司不斷湧現，包括德清華瑩（中電 55 所）、中電 26 所、 北京長峰（航天二院），中訊四方（中科院聲學所背景）、中科飛鴻（中科院聲學所背景） 等，其中北京長峰，中訊四方，中科飛鴻等主要偏重於軍工市場。

SAW 產品方面，無錫好達起步較早，另外，射頻晶片設計企業銳迪科也開始涉足 SAW 產 品，還有以晶體材料專長的天通股份也宣布進入下遊 SAW 器件領域；在 SAW 器件的封 裝領域，研究所和上市公司的合作興起，包括信維通信和德清華瑩合作、麥捷科技和 26 所合作。FBAR 產品方面，26 所、55 所、13 所及天津大學、諾思微均在研究的基礎上在 做產業化的工作。

中電 55 所是國內較早研製生產聲表用的鈮酸鋰、鉭酸鋰等壓電晶體材料和聲表面波濾波 器產品的企業之一。55 所旗下的德清華瑩始創於 1978 年，是國內最早研製生產鈮酸鋰壓 電晶體材料和聲表面波濾波器產品的企業之一。2002 年 12 月中國電子科技集團公司控股 並聯合下屬二十六研究所、五十五研究所參股。2014 年 12 月，通過增資重組，公司成為 中電五十五所控股的一家以壓電晶體材料和射頻元件為主營業務的國家高新技術企業，主 要研發生產 3-6 英寸鈮酸鋰鉭酸鋰晶片、聲表面波濾波器、聲表面波傳感器、環行器和隔 離器等系列產品，是行業內唯一具有材料、器件、模塊全產業鏈競爭優勢的企業。iphone7 關鍵基礎材料六英寸聲表面波級黑化鈮酸鋰單晶片，正是由德清華瑩生產。

中電 26 所

中電 26 所，是國內唯一同時具有 SAW，TC-SAW，FBAR 研發和生產的單位。從事表面 波及體聲波技術研發 40 餘年，積累了豐富的人力資源及研發經驗，在為軍工產品提供強 有力技術支持的同時，也是國內少數能為中興/華為提供 SAW 濾波器產品的供應商。

無錫好達

無錫好達電子有限公司，成立於 1990 年，主要生產的產品包括聲表面波濾波器、雙工器、 諧振器等等，應用於手機、基站等射頻通訊領域。作為國內擁有較大規模的生產線的廠商 之一，無錫好達已實現了對主流手機廠商（包括中興、宇龍、金立、三星、藍寶、富士康、 魅族等）的供貨，並逐步實施從單純加工到技術研發的轉型。

環旭電子：聚焦 sip 封裝在先進射頻模組領域的應用

環旭電子是全球電子設計製造領導廠商，專為國內外品牌電子產品或模塊提供產品設計、 微小化、物料採購、生產製造、物流與維修服務。環旭電子為日月光投控成員之一，承襲 環隆電氣於電子製造服務行業多年經驗，並整合日月光集團之封裝測試領先技術，為客戶 提供通訊類、計算機及存儲類、消費電子類、工業類及車用電子為主等電子產品。公司銷 售服務據點遍布美洲、歐洲、亞洲，並在中國大陸、臺灣、墨西哥和波蘭設置生產基地。

2018 年是公司的「擴張」元年，圍繞公司提出的「模塊化、多元化、全球化」發展戰略目標， 公司繼續強化領先同業的 D(MS)2 業務定位，鞏固微小化系統模塊（SiP）技術全球領導 者地位，推動汽車電子、工業類及伺服器等系統整合優勢產品線加速成長。公司自 2003 年成立，在封裝行業中已有近 16 年歷史，擁有足夠的銷售渠道和技術沉澱。公司的 SiP 業務涉及智慧型手機的輕薄化封裝，無線通信的 SiP 封裝，以及其他消費電子方面。

2018 年 8 月，全資孫公司收購波蘭的標的公司 Chung Hong Electronics Poland SP Z.O.O， 加快全球化 EMS 工廠布局。公司歐洲、美洲、國內合資廠均處於產能儲備期，全球布局 策略明朗化，我們預計將於明後年進一步提升市場服務能力，以爭取更多市場份額。

1）配合消費電子客戶建立新產線。2）2019 年 2 月，與高通子公司籤訂合資協議，擬在 巴西投資設立合資公司，為研發、製造具有多合一功能的 SiP 模塊產品，應用於智慧型手機、 物聯網等相關設備；3 月發布的 ZenFone MaxShot 及 MaxPlus 已搭載環旭與高通合作的 第一款 Qualcomm Snapdragon SiP 晶片。3）與中科曙光合資成立子公司中科泓泰電子 於 2019 年 3 月在崑山登記成立，致力於生產安全可控伺服器產品。4）工業類產品，在 墨西哥就近建立生產據點，服務新客戶。5）汽車電子，公司在美洲、亞洲已有據點，在 歐洲建設據點以更好服務當地客戶。6）深圳、崑山擴產旨在服務非 SiP 客戶。

長電科技：世界第三大封測龍頭

長電科技成立於 1972 年，歷經四十餘年發展，長電科技已成為全球知名的集成電路封裝 測試企業。從近幾年市場份額排名來看，全球晶片封裝測試市場的競爭格局已經基本形成， 行業龍頭企業佔據了主要的市場份額。根據 SEMI 數據，2018 年，按營收數據，長電科 技已經是全球第三大封測廠。

公司的主營業務為集成電路、分立器件的封裝與測試以及分立器件的晶片設計、製造，公 司為海內外客戶提供涵蓋封裝設計、焊錫凸塊、針探、組裝、測試、配送等一整套半導體 封裝測試解決方案。目前公司產品主要有 QFN/DFN、BGA/LGA、FCBGA/LGA、FCOL、 SiP、WLCSP、Bumping、MEMS、Fan-outeWLB、POP、PiP 及傳統封裝 SOP、SOT、 DIP、TO 等多個系列。產品主要應用於計算機、網絡通訊、消費電子及智能移動終端、工 業自動化控制、電源管理、汽車電子等電子整機和智能化領域。

長電科技在高端封裝技術已與國際先進同行並行發展，在國內處於領先水平，並實現大規 模生產。

投資建議

2019 年以來，全球各大手機廠商陸續推出 5G 手機終端，5G 手機目前已經下探到 3000-4000 元的價格區間，我們預計 5G 手機價格的下探將刺激 5G 換機潮提前到來。華 為於 7 月 26 日發布首款國行 5G 手機 Mate 20X 5G，是全球首款支持 SA 和 NSA 兩種主 流 5G 組網方式的 5G 雙模手機，定價 6199 元，低於市場預期。9 月 19 日，華為在德國 慕尼黑髮布的 Mate 30 5G 手機，是另外一款同時支持 SA 及 NSA 5G 雙模，適配國內三 大運營商的 5G/4G/3G/2G 頻段。價格區間下探有望促進 5G 手機換機潮，預計今明兩年 各大手機廠商將有多款中高端 5G 手機推向市場。

9 月初以來，中興、VIVO、小米等國內手機廠商先後發布了自己的 5G 手機，目前 5G 手 機的推出已成為各大手機廠商的核心賣點之一。國內市場現已推出 12 款 5G 手機，價格 區間從高至 19999 元的頂級概念機型到 3699 的中端性價機型全面覆蓋。5G 手機的推出 將有利於拉動上遊射頻前端晶片的需求量。我們認為，未來 3 年到 5 年，國內射頻前端芯 片廠商將迎來快速發展期。

全球射頻前端晶片產業鏈：

由於 5G 換機潮及頻段增加帶來的射頻前端行業增長，海外半導體產業鏈建議關注射頻前 端晶片布局最廣、耕耘時間較長的：Broadcom（ AVGO） 、 Qorvo（ QRVO）， Skyworks （ SWKS）和 Murata（ 6981.JP），以及射頻前端晶片上下遊產業鏈的 IQE（射頻外延 片供應商）、soitec（SOI 襯底供應商）、Towerjazz（SOI 代工廠）以及穩懋（全球化合物 半導代工龍頭）等。

目前國內涉及射頻前端晶片業務的公司主要包括：

濾波器：無錫好達（未上市）、三安光電、天通股份、德清華瑩（未上市） 、天津諾思微（未 上市）、開元通信（未上市）等；

功率放大器：三安光電、海特高新、Vanchip（未上市）、慧智微（未上市） 、中科漢天下 （未上市）等；

射頻開關：卓勝微、紫光展銳（未上市）等；

低噪聲放大器：卓勝微、紫光展銳（未上市）等；

（報告來源：華泰證券）

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