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中國射頻前端器件競爭格局及國外廠商壟斷射頻前端器件供應(yīng)分析[圖]

射頻前端器件王密 2019-07-08 05:31 來源：智研咨詢

先進(jìn)的產(chǎn)品技術(shù)、制造工藝和系統(tǒng)封裝助力企業(yè)滲透高端應(yīng)用領(lǐng)域。5G對(duì)射頻前端各子器件的性能、體積和成本要求提升，擁有先進(jìn)的產(chǎn)品技術(shù)方有機(jī)會(huì)進(jìn)入高端領(lǐng)域；核心器件以化合物半導(dǎo)體為主，其制造工藝決定產(chǎn)品性能，同時(shí)將難以集成的器件系統(tǒng)性封裝，可有效減小射頻前端模塊體積，是終端射頻模塊的發(fā)展趨勢。

美日廠商壟斷高端射頻前端器件供應(yīng)，臺(tái)灣、中國大陸廠商立足中低端，努力向高端市場切入。射頻前端領(lǐng)域設(shè)計(jì)及制造工藝復(fù)雜、門檻極高，以Broadcom/Avago、Qorvo、Skyworks、Murata、TDK為代表的美日IDM廠商擁有較強(qiáng)的產(chǎn)品和模組制造能力，優(yōu)勢明顯，當(dāng)前占據(jù)絕大部分市場份額，尤其是在智能手機(jī)領(lǐng)域；中國大陸及臺(tái)灣廠商以Fabless和晶圓代工模式為主，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)業(yè)分工協(xié)作，其中臺(tái)灣企業(yè)在晶圓代工、封裝測試等中下游環(huán)節(jié)占據(jù)重要位置，大陸廠商在技術(shù)、專利、工藝等方面與國際大廠存在差距，主要供應(yīng)中低端PA、濾波器、射頻開關(guān)等產(chǎn)品。隨著射頻前端產(chǎn)業(yè)鏈逐漸向中國轉(zhuǎn)移，國內(nèi)廠商加緊技術(shù)工藝突破，努力向高端市場邁進(jìn)。

各主要廠商在蘋果手機(jī)射頻前端市場占比

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

射頻廠商兼并整合，射頻前端模塊化、集成化和提供整體射頻解決方案漸成趨勢。隨著5G支持的頻帶數(shù)量增加，射頻前端的復(fù)雜度也逐漸提高，將濾波器與PA、開關(guān)等射頻器件進(jìn)行整合，向模塊化、集成化和整體射頻解決方案方向發(fā)展，同時(shí)提高射頻方案的整體價(jià)值成為當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。近年來，國際大廠通過整合兼并加強(qiáng)平臺(tái)建設(shè)，以提供射頻前端模組產(chǎn)品，當(dāng)前射頻器件巨頭廠商基本都具備濾波器、功放、開關(guān)、低噪放等器件的設(shè)計(jì)、制造及模組生產(chǎn)能力。

射頻行業(yè)并購整合案例

產(chǎn)業(yè)并購整合案例	產(chǎn)品、模組/方案能力說明
2012年，Murata收購RenesasPA業(yè)務(wù)。	提供濾波器、PA等射頻前端核心部件，整合自身射頻產(chǎn)品平臺(tái)。
2014年，RFMD與TriQuint合并成Qorvo。	IDM巨頭合并，可提供PA、開關(guān)、SAW/BAW 及射頻前端模組。
Skyworks先后收購Panasonic和MEMS solution。	可提供PA、TC-SAW、FBAR，增強(qiáng)自身射頻前端模組開發(fā)能力。
2015年，Avago以370億美元收購Broadcom。	IDM巨頭收購，具備射頻前端全產(chǎn)品和模組供應(yīng)能力。
2016年，Qualcomm與TDK聯(lián)合成立RF360。	基帶廠商與射頻器件廠商結(jié)合，獲取聲表面波濾波器、射頻前端模塊技術(shù)，具備手機(jī)終端通信系統(tǒng)全產(chǎn)品供應(yīng)能力。
2017年，聯(lián)發(fā)科收購洛達(dá)科技。	可提供射頻前端模塊，完善自身平臺(tái)。

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射頻前端相關(guān)模組及器件集成度

模組	集成的器件	集成度
ASM	天線和開關(guān)	低
FEM	濾波器和開關(guān)	低
DivFEM	集成FEM的分集模組	中
FEMiD	集成ASM和雙工/濾波器	中
PAiD	集成PA和雙工	中
SMMBPA（3G/4G）	支持單模式多頻帶的PA模組	中
MMMBPA（3G/4G）	支持單模式多頻帶的PA模組	中
TxModule（2G）	集成PA和開關(guān)的發(fā)射模組	中
PAMiD	集成MMMBPA和FEMiD	高
LNADivFEM	集成DivFEM和LNA	高

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一、廠商壟斷高端市場

帶寬寬度、插入損耗、抗干擾能力是評(píng)價(jià)濾波器性能的關(guān)鍵指標(biāo)。濾波器通過電容、電感、電阻等元器件的組合移除信號(hào)中不需要的頻率分量，同時(shí)保留需要的頻率分量，從而保障信號(hào)能在特定的頻帶上傳輸，消除頻帶間相互干擾。性能（帶寬寬度、插入損耗、抗干擾能力等）是濾波器選擇過程中需要重點(diǎn)考慮的因素，同時(shí)需綜合考慮尺寸和成本。

濾波器核心參數(shù)

參數(shù)	功能
中心頻率（CenterFrequency）	用來計(jì)算濾波器通帶帶寬，一般取帶通或帶阻濾波器左、右相對(duì) 下降1dB或3dB邊頻點(diǎn)之和的一半。
截止頻率（CutoffFrequency）	指低通濾波器的通帶右邊頻點(diǎn)及高通濾波器的通帶左邊頻點(diǎn)，通常以1dB或3dB相對(duì)損耗點(diǎn)來標(biāo)準(zhǔn)定義。
通帶帶寬（BWxdB）	需要通過的頻譜寬度，通常用X=3、11、0.5即即BW3dB、BW1dB、 BW0.5dB表征濾波器通帶帶寬參數(shù)。
插入損耗（InsertionLoss）	濾波器對(duì)電路中原有信號(hào)帶來的衰耗，以中心或截止頻率處損耗表征。損耗越小，則通過濾波器的有效信號(hào)強(qiáng)度越大，濾波器的性能就越好。
帶內(nèi)駐波比（VSWR）	衡量濾波器通帶內(nèi)信號(hào)是否良好匹配傳輸?shù)囊豁?xiàng)重要指標(biāo)。
阻帶抑制度	衡量濾波器選擇性能好壞的重要指標(biāo)，，該指標(biāo)越高說明對(duì)帶外干擾信號(hào)抑制的越好。
延遲（Td）	指信號(hào)通過濾波器所需要的時(shí)間，數(shù)值上為傳輸相位函數(shù)對(duì)角頻率的導(dǎo)數(shù)，即Td=df/dv。
品質(zhì)因素（Q值）	指電感在某一頻率的交流電壓下工作時(shí)，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。QQ值越高，則濾波器的通帶帶寬越窄，無效信號(hào) 越少，表明其濾波能力越好。

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5G時(shí)代，介質(zhì)濾波器和體聲波濾波器在體積、損耗和頻率方面更具優(yōu)勢，將分別主導(dǎo)基站和終端市場。目前，基站用濾波器以金屬腔體濾波器為主，工藝較為成熟、穩(wěn)定性好、價(jià)格較低。隨著5G時(shí)代新天線技術(shù)的應(yīng)用，天線數(shù)量增加，相應(yīng)的濾波器的數(shù)量也在增加，對(duì)濾波器的體積、發(fā)熱等方面提出了更高的要求，而陶瓷介質(zhì)濾波器因其具有體積小、損耗低、Q值高及工作頻率穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，未來有望成為行業(yè)主流。

金屬腔體和陶瓷介質(zhì)濾波器技術(shù)原理及核心參數(shù)對(duì)比

濾波器種類	技術(shù)原理	損耗	體積	Q值	帶外抑制	適用場景
金屬腔體濾波器	電磁波在同軸腔體濾波器中震蕩	大	大	低	高	頻率范圍廣
陶瓷介質(zhì)濾波器	電磁波諧振發(fā)生在陶瓷介質(zhì)材料內(nèi)部	小	小	高	低	器件體積要求高

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在手機(jī)等終端領(lǐng)域，一方面對(duì)濾波器的體積要求更高（數(shù)量增加），而聲學(xué)濾波器采用半導(dǎo)體微加工工藝，可實(shí)現(xiàn)低成本、小體積；另一方面，5G通信要求濾波器能適應(yīng)更高的頻率，體聲波濾波器（BAW）相比聲表面波濾波器（SAW）具有更低的損耗、更高的QQ值，在z2GHz以上的高頻領(lǐng)域更有優(yōu)勢。

SAW和BAW濾波器核心參數(shù)對(duì)比

濾波器種類	頻段范圍	插入損耗	功率閾值	體積
SAW	2.5GHz以下	低	低	小
BAW	2-20GHz	很低	高	很小

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家國際巨頭廠商占據(jù)絕大部分終端，市場份額，Avago更是幾乎獨(dú)占BAW濾波器市場。目前，全球終端市場的濾波器供應(yīng)較為集中，主要為美日國際巨頭壟斷，前5大廠商市場份額達(dá)到95%。在BAW濾波器方面，只有Avago、Qorvo等少數(shù)幾家企業(yè)掌握量產(chǎn)技術(shù)，光Avago一家便占據(jù)全球87%的市場份額；SAW濾波器方面，也基本被Murata、TDK、TaiyoYuden等日本廠商壟斷，三家合計(jì)占有85%以上的市場份額。

SAW濾波器全球市場份額

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BAW濾波器全球市場份額

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國內(nèi)濾波器產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展早期，不論是在技術(shù)層面還是在整個(gè)產(chǎn)業(yè)的配套方面差距明顯。國內(nèi)在濾波器領(lǐng)域起步較晚，主要廠家是研究院所和一些民營公司，如麥捷科技、德清華瑩電子、中電26所、中電55所、無錫好達(dá)電子、北京長峰（航天二院）、中訊四方、中科飛鴻（具有中科院聲學(xué)所背景）等；BAW濾波器目前僅有中電26所、天津諾斯微在FBAR（薄膜體聲波）方面有完整的產(chǎn)線，其他還有漢天下和RDA都在進(jìn)行FBAR的開發(fā)，但尚無完整的工藝線。

國內(nèi)主要濾波器企業(yè)

企業(yè)名稱	企業(yè)基本情況
麥捷科技	公司投資4.5億元增資SAW濾波器業(yè)務(wù)，目前公司產(chǎn)品已通過MTK和展訊技術(shù) 平臺(tái)認(rèn)證，并實(shí)現(xiàn)批量出貨，主要供貨給國內(nèi)手機(jī)品牌。
中電26所	國內(nèi)唯一擁有齊全的SAW濾波器技術(shù)的單位，產(chǎn)品包括SAW、TC-SAW、FBAR 濾波器，也是國內(nèi)少有的能為中興/華為提供聲表面濾波器廠商。
中電55所	國內(nèi)較早使用鈮酸鋰、鉭酸鋰等壓電晶體制作聲表面波濾波器產(chǎn)品的企業(yè)之一。
德清華瑩	公司專注鈮酸鋰晶體的聲表面波濾波器，是國內(nèi)唯一同時(shí)擁有材料、器件、模塊的企業(yè)。
無錫好達(dá)電子	公司擁有國內(nèi)最大、最先進(jìn)的聲表面波濾波器產(chǎn)線，主要產(chǎn)品為聲表面波濾波器、雙工器、諧振器等，應(yīng)用于手機(jī)、基站等領(lǐng)域。

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二、IDM廠商

高輸出功率和效率是射頻功放的核心。功率放大器位于發(fā)射機(jī)的末級(jí)，功能是將已調(diào)制的頻帶信號(hào)放大到所需要的功率值，再送到天線中發(fā)射，保證一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以收到滿意的信號(hào)電平，并且不干擾相鄰信道的通信。功放是整個(gè)通訊系統(tǒng)芯片組中除基帶主芯片之外最重要的組成部分，手機(jī)的通話質(zhì)量、信號(hào)接收能力等都由功放決定，其核心性能參數(shù)為輸出功率，理論上功率越大，通信質(zhì)量越好，但高功率必然帶來高功耗，因此在保證擁有足夠輸出功率同時(shí)還要兼顧效率的提升。

功率放大器核心參數(shù)

性能參數(shù)	指標(biāo)意義
工作頻率	功放的重要指標(biāo)，影響輸出功率和增益。
輸出功率	功放的核心性能指標(biāo)，通常用飽和輸出功率的大小來衡量，大小根據(jù)實(shí) 際應(yīng)用而定，移動(dòng)終端一般為0.3~0.6W，基站一般為10~100W
效率	功放的核心性能指標(biāo)，一般與輸出功率結(jié)合在一起衡量，提高效率對(duì)移動(dòng)通信終端比較重要，可以延長續(xù)航時(shí)間。
線性度	反映功放的非線性效應(yīng)，影響信號(hào)質(zhì)量。
功率增益	輸出功率/輸入功率，表征功放的放大特性。

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材料及制造工藝決定射頻功放的性能，化合物半導(dǎo)體PA仍將是主流。射頻功放的制作材料歷經(jīng)三代半導(dǎo)體材料（硅、鍺，砷化鎵、磷化銦，碳化硅、氮化鎵、鍺化硅）到碳納米管、石墨烯等特殊材料，GaAsPA基于其高擊穿電壓、高輸出功率等特性成為當(dāng)前主流，CMOSPA由于性能及成本原因，目前只用于低端市場。Qorvo預(yù)計(jì)5G來臨之后，8GHz以下，GaAsPA仍是主流，8GHz以上GaN有望率先在基站市場成為主力。此外，功放還是射頻器件中相對(duì)獨(dú)立的領(lǐng)域，是手機(jī)射頻系統(tǒng)里難以集成的元器件。

射頻功放制作材料、工藝及優(yōu)劣勢對(duì)比

材料	制造工藝	工藝對(duì)比	應(yīng)用領(lǐng)域
Ge(鍺)、Si(硅)	CMOS工藝	工藝成熟，硅晶圓相對(duì)便宜，易于集成射頻控制邏輯單元；但設(shè)計(jì)復(fù)雜，研發(fā)投入成本高，且硅基功放的線性度、輸出功率、效率等方面性能較差，同時(shí)有膝點(diǎn)電壓高、擊穿電壓低、硅基襯底的電阻率低等缺點(diǎn)。	多用于2G手機(jī)和低端WiFi領(lǐng)域。
GaAs(砷化鎵)、InP(磷化銦)	GaAs工藝	高功率、高效率（略低于GaN），工藝成熟，兼具成本與性能優(yōu)勢。	當(dāng)前射頻PA的主流，廣泛用于手機(jī)/WiFi等消費(fèi)電子領(lǐng)域。
SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)、 SiGe(鍺化硅)、SOI(絕緣層上硅)	GaN工藝	具有極高的功率、效率和增益，工藝復(fù)雜，成本高。	多用于遠(yuǎn)距離信號(hào)傳送或高功率（雷達(dá)、基站收發(fā)臺(tái)、衛(wèi)星通信）和軍用電子等特殊應(yīng)用。
碳納米管(CNT)	-	具有物理尺寸小、電子遷移率高、電流密度大和本征電容低等特點(diǎn)。	是納米電子器件的理想材料。
石墨烯	-	具有很高的電子遷移速率、納米數(shù)量級(jí)的物理尺寸、強(qiáng)度等優(yōu)秀的電學(xué)及機(jī)械性能。	未來射頻芯片高頻領(lǐng)域的熱門材料。

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全球PA市場絕大部分份額被Skyworks、Qorvo、Broadcom等IDM廠商占據(jù)。由于GaAs/GaN化合物PA工藝的獨(dú)特性和高技術(shù)壁壘，當(dāng)前市場呈現(xiàn)出IDM巨頭壟斷的局面，前三大廠商Skyworks、Qorvo、Broadcom/Avago合計(jì)市場份額超過90%。GaAsPA的代工龍頭為臺(tái)灣的穩(wěn)懋，其主要客戶除了高通、RDA等Fabless企業(yè)外，還包括Broadcom/Avago、Murata、Skyworks等IDM企業(yè)。

國內(nèi)射頻功放集中在中低端領(lǐng)域，高端市場有待突破。國內(nèi)射頻功放公司有近20家，以Fabless企業(yè)為主，主要有RDA/紫光展銳、中科漢天下、唯捷創(chuàng)芯等，產(chǎn)品集中在2G/3G射頻PA領(lǐng)域，總體市場份額偏小。

三、國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈

國內(nèi)射頻器件設(shè)計(jì)++代工++封測產(chǎn)業(yè)鏈逐漸完備。射頻前端器件領(lǐng)域由于設(shè)計(jì)及制造工藝復(fù)雜，國際上以IDM企業(yè)為主，代表廠商為Skyworks、Qorvo、Broadcom/Avago等產(chǎn)業(yè)巨頭；國內(nèi)射頻產(chǎn)業(yè)起步較晚，有實(shí)力建產(chǎn)線的射頻廠商不多，更多的是采取Fabless+Foundry+封測廠的垂直整合模式分工協(xié)作，國內(nèi)近年來加強(qiáng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，整個(gè)射頻器件產(chǎn)業(yè)逐漸崛起，設(shè)計(jì)企業(yè)以RDA/紫光展銳、唯捷創(chuàng)芯為代表，晶圓代工廠有三安光電、海特高新，以及長電科技等封測廠商。

國內(nèi)企業(yè)立足低端市場，集成化及技術(shù)變革趨勢下有望實(shí)現(xiàn)向高端領(lǐng)域突破。對(duì)于國內(nèi)射頻產(chǎn)業(yè)來說，高端市場短期進(jìn)入門檻很高，產(chǎn)品質(zhì)量與驗(yàn)證周期均長，在產(chǎn)業(yè)壁壘逐步堆高的前提下，只有先從低端市場做起，依靠成本和市場服務(wù)優(yōu)勢占據(jù)一定的市場份額，積累起相對(duì)應(yīng)的人才和技術(shù)，才有機(jī)會(huì)向中高端產(chǎn)品延伸。5G來臨的時(shí)候，一部分模組廠商可以在技術(shù)進(jìn)行迭代器件快速通過技術(shù)引進(jìn)或者相關(guān)公司收購快速進(jìn)入行業(yè)；另一部分有資金優(yōu)勢的企業(yè)可以通過Fabless+Foundry的方式快速介入代工行業(yè)，國內(nèi)的企業(yè)多數(shù)在工藝改造和成本管控方面具有優(yōu)勢，可通過此路徑加快技術(shù)工藝的突破。

相關(guān)報(bào)告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國射頻前端模塊行業(yè)市場研究及投資前景預(yù)測報(bào)告》

本文采編：CY337

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