5G時代的射頻前端芯片市場將逐步呈現(xiàn)出大幅增長的態(tài)勢

在當前國際形勢下，國產(chǎn)化替代之路成為更加迫切的話題，面向5G時代的元器件領(lǐng)域亦如是。

還記得數(shù)字電視之前時代的較早電視形態(tài)嗎？在上世紀80年代，電視的調(diào)臺還需要轉(zhuǎn)動旋鈕來捕捉信號實現(xiàn)。可能今天的大眾會想不到，當年調(diào)臺背后的底層技術(shù)，到了今天的5G時代，會成為元器件國產(chǎn)化替代的一個關(guān)鍵領(lǐng)域——濾波器。

新一代通信技術(shù)的到來，將對底層電子元器件、整機終端、應(yīng)用生態(tài)都帶來新的技術(shù)挑戰(zhàn)，當然這也意味著國產(chǎn)化機會。

由于5G頻段尤其是中高頻頻段的大幅增加、天線傳輸“通道變寬”等技術(shù)要求的變化，基于通信信號轉(zhuǎn)換功能的射頻器件市場被視作一個重點領(lǐng)域。無論從價值量還是需求數(shù)量來說，5G時代的射頻前端芯片市場都將逐步呈現(xiàn)大幅增長態(tài)勢。

據(jù)法國調(diào)研機構(gòu)Yole的預計，受益5G，射頻前端市場有望從2016年101.1億美元增長到2022年的227.8億美元，6年復合增速14.5%。其中，濾波器變動最大，規(guī)模52.08億美元增長到163億美元。

但目前這仍是一個海外巨頭占據(jù)強勢份額的領(lǐng)域，部分環(huán)節(jié)的國產(chǎn)替代進程仍需時日，國內(nèi)也尚未完全形成良好的生態(tài)共建。更有機構(gòu)認為，射頻領(lǐng)域的國產(chǎn)化替代處在初級階段。

不過近年以來，改變在快速發(fā)生?！耙郧皣鴥?nèi)市場并不太關(guān)注和了解射頻等元器件市場，但現(xiàn)在可以說到了實現(xiàn)國產(chǎn)化替代的轉(zhuǎn)折點?！痹诮邮?1世紀經(jīng)濟報道記者專訪時，杭州左藍微電子技術(shù)有限公司創(chuàng)始人張樹民這樣表示，隨著國產(chǎn)廠商逐漸起量，國內(nèi)目前在濾波器領(lǐng)域的技術(shù)力量和產(chǎn)品品質(zhì)已經(jīng)接近國外的水平，國產(chǎn)替代的態(tài)勢正在形成。“但問題是，我們積累的研發(fā)可能還是不夠。要做好產(chǎn)品才有可能趕上國外巨頭的水準?！?/p>

射頻前端的5G機會

為什么5G時代的射頻前端開始大熱？這要從這部分器件的效用說起。

總體來說，射頻的主要功能在于，將電磁波信號與二進制數(shù)字信號進行轉(zhuǎn)換，讓信息順利實現(xiàn)從基站到終端的轉(zhuǎn)換和呈現(xiàn)。這令射頻成為通信時代的重要環(huán)節(jié)。

而由射頻各環(huán)節(jié)器件組成的部分被稱為射頻前端。具體來說，射頻前端又分為發(fā)射和接收兩條通路，前者涉及器件包括功率放大器（PA）、濾波器、天線開關(guān)等；后者則主要包括低噪聲放大器（LNA）、濾波器、射頻開關(guān)和天線開關(guān)等。

天風證券在研報中指出，射頻前端芯片市場規(guī)模主要受移動終端需求的驅(qū)動。而5G標準下，現(xiàn)有的移動通信、物聯(lián)網(wǎng)通信標準將統(tǒng)一，因此未來統(tǒng)一標準下的射頻前端芯片產(chǎn)品，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M一步放大；同時，單個智能手機的射頻前端芯片價值也將繼續(xù)上升。

集邦咨詢(TrendForce)分析師張琛琛則向21世紀經(jīng)濟報道記者表示，5G由于新增中高頻頻段及MIMO（多輸入多輸出天線系統(tǒng)）技術(shù)等，對射頻器件的數(shù)量需求大幅提升，這也是行業(yè)對射頻領(lǐng)域關(guān)注度越來越高的原因。

當然從技術(shù)角度，挑戰(zhàn)也存在。她續(xù)稱，由于5G的新增頻段屬于中高頻頻段，對器件的性能和技術(shù)要求都會提升?！氨热缫苿佣擞捎谛略鲱l段對濾波器的需求就需要插入損耗更小和Q值更高的BAW（聲體波濾波器）濾波器支持；基站特別是宏基站的部分則需要GaN（化合物半導體：氮化鎵）的PA來支持。因此整體來說，對射頻器件廠商的技術(shù)水平要求會更高?！?/p>

張琛琛認為，射頻領(lǐng)域的國產(chǎn)化進程已經(jīng)在前幾年啟動，目前在2G、3G領(lǐng)域，PA國產(chǎn)化水平很高，4G剛啟動；開關(guān)等產(chǎn)品技術(shù)的規(guī)格與國際差距不大；但濾波器的國產(chǎn)化則非常薄弱。

值得注意的是，恰恰是射頻前端中占比最大的部分，也是國產(chǎn)化相對薄弱的地方。據(jù)Yole預計，到2023年，手機終端射頻器件整體市場規(guī)模中，濾波器占比最大，將達60%；PA將占比21%，是其中兩個規(guī)模較大的市場。

關(guān)鍵濾波器市場

濾波器環(huán)節(jié)的發(fā)展實際上受到歷史因素影響。張樹民向記者介紹道，市場中最早用到濾波器是在電視調(diào)臺過程中，“電視調(diào)諧是SAW（聲表面濾波器）器件第一次騰飛的地方。”但隨著電視的普及甚至數(shù)字化，這種調(diào)頻訴求不再，諸多從業(yè)人員相繼轉(zhuǎn)行。也正因需求受限，國內(nèi)高校也鮮有相關(guān)專業(yè)，僅個別院所還有配備。

“這方面我們基本空缺了10余年?！彼硎荆袊m有軍工機構(gòu)一直在研究，但缺少市場競爭，進步也相對緩慢；但反觀如今強勢的美國和日本，歷史上美國相關(guān)企業(yè)始終有與軍工領(lǐng)域合作；日本企業(yè)則是苦苦掙扎、精耕細作而存活下來。這段時間內(nèi)，產(chǎn)品品質(zhì)高的企業(yè)得到更好地成長，反之則快速走向消亡，韓國也出現(xiàn)過類似情形。

突破口出現(xiàn)在4G，相比3G，4G時代出現(xiàn)頻率高但器件小的訴求特點，剛好符合濾波器產(chǎn)業(yè)在移動終端的應(yīng)用，行業(yè)開始走向快車道。

這也是為什么5G時代，濾波器的重要性大幅提高。從功能來說，濾波器主要是為移除部分信號、同時保留需要的頻率分量而存在，目的在于消除頻帶間相互干擾。而相比前一通信時代，5G更豐富的頻段無疑對此將有更多需求。尤其在多載波聚合技術(shù)的應(yīng)用之下，會造成諸多頻段同時工作并排列組合，這意味著濾波器的設(shè)計也將面對更多組合的復雜情形。

技術(shù)要求必然也有提升。張樹民介紹道，5G核心特點包括大帶寬、高功率、頻率密集以及對產(chǎn)品要求高。但對于濾波器設(shè)計而言，帶寬、品質(zhì)、耐功率性等方面實際上存在“蹺蹺板效應(yīng)”，如何捕捉平衡點尤為重要。

“材料、加工工藝、模型準確度、多種薄膜復合帶來的影響等都要考慮在內(nèi)。”張樹民表示，在相關(guān)研發(fā)投入方面，國內(nèi)在部分環(huán)節(jié)還有所缺失，比如“國外部分企業(yè)有專門的人才研究材料，會不斷地將材料排列組合進行實驗，以求實現(xiàn)更好的效果。但這在中國是很難看到的。”

目前，濾波器主流技術(shù)包括SAW（聲表面濾波器）和BAW（聲體波濾波器）兩種，前者略比后者早10余年出現(xiàn)?；趦煞N技術(shù)路線，也衍生出兩種完全不同的企業(yè)份額表現(xiàn)。

據(jù)天風證券統(tǒng)計，SAW濾波器市場來看，日本村田公司占據(jù)了47%的份額優(yōu)勢，其次分別是日本公司TDK和太陽誘電；BAW濾波器市場中，收購Avago公司后的博通已獲取87%的絕對市場，份額第二位的Qorvo公司僅占比8%。

有行業(yè)人士認為，二者會存在演進關(guān)系。不過張樹民并不這樣認為，他指出，目前兩類技術(shù)仍呈齊頭并進競爭態(tài)勢，以頭部公司為首的兩大陣營都希望提升各自技術(shù)路線下的產(chǎn)品品質(zhì)。

這是源于二者適用的頻率場景并不甚相同。在2GHz以下頻段，SAW的價格更具優(yōu)勢，BAW的優(yōu)勢則在高頻段領(lǐng)域。也正由于二者工藝、所用材料等大不相同，具備量產(chǎn)能力的代工廠也有一定差別。相對來說，SAW的生產(chǎn)工藝更加成熟，采用代工模式可行?！癇AW技術(shù)國外、國內(nèi)都有代工廠，但現(xiàn)在是爬坡階段，仍需要提升能力。我預計未來1-2年內(nèi)，國產(chǎn)代工廠的技術(shù)可以基本準備完備?！?/p>

對于其中的國產(chǎn)化進程，張琛琛則向記者分析道，濾波器算中國射頻廠商最為薄弱的領(lǐng)域之一。4G時代占主流的SAW濾波器，中國廠商才剛剛開啟國產(chǎn)化進程，BAW的部分幾乎空白，僅1-2家企業(yè)具備量產(chǎn)能力，但要成熟量產(chǎn)被客戶大批量采用需要比較長的積累。

“從濾波器跟國際廠商的技術(shù)水平對比來看，SAW已經(jīng)比較弱了，BAW的部分差距可能還更大一點，畢竟BAW對工藝和設(shè)計的要求更高，且BAW幾乎掌控在Avago、Qorvo等廠商手里，建立的技術(shù)壁壘和專利壁壘都比較高，短期突破挑戰(zhàn)很大?！彼@樣表示。

探路國產(chǎn)化生態(tài)構(gòu)建

從海外射頻前端芯片領(lǐng)域的巨頭發(fā)展來看，已經(jīng)逐步形成集成化趨勢。反觀國內(nèi)，還處在大量深耕細分領(lǐng)域市場的公司在探尋技術(shù)迭代的機會階段。

這也側(cè)面顯示出國內(nèi)相關(guān)生態(tài)構(gòu)建尚不完備。對此，張樹民指出，濾波器相關(guān)技術(shù)雖然難度較大，但國外已有量產(chǎn)，且技術(shù)路線都已知，這意味著國產(chǎn)化一定可以實現(xiàn)。問題在于，要基于已知的解決路徑挖掘創(chuàng)新專利，這樣將來面對或有的國際化競爭，將成為一種利器。

在近日舉行的2019集微半導體峰會上，廣州慧智微電子有限公司CEO李陽則指出，“國產(chǎn)尤其是頭部廠商可以多做一步，比如蘋果、三星對器件是有更多的投入，其他領(lǐng)域元器件過來會先評估，同時拆解你的半導體芯片做分析，國內(nèi)一些頭部公司已經(jīng)在做。我覺得國產(chǎn)供應(yīng)鏈的重要性凸顯之后，這部分可以做起來，很多時候我們的客戶都是不測評估板，只把這個產(chǎn)品直接放到板子上；此外是比價。其實更健康的做法，可以分析一下成本，這樣可以優(yōu)化資源投入，同時最終來真正扶持自己的合作伙伴?！?/p>

開元通技術(shù)（廈門）有限公司董事長賈斌有類似觀點，在峰會期間他表示，“我們希望本土頭部的系統(tǒng)廠商真正多投一些資源，幫我們把器件的質(zhì)量測試好，幫助告訴我們怎樣提高。因為國內(nèi)的系統(tǒng)廠商用海外的射頻器件已經(jīng)用了近二十年，積累了大量經(jīng)驗，我們也希望把邊界打開，接受他們的指導，讓元器件在設(shè)計、加工的時候把質(zhì)量逐步做到客戶可以接受的程度?！?/p>

當然在泛在物聯(lián)的5G時代，物聯(lián)網(wǎng)無疑將對通信底層產(chǎn)業(yè)鏈帶來更大發(fā)展空間，這是另一重國產(chǎn)化機遇。張琛琛向記者表示，物聯(lián)網(wǎng)前端對射頻器件的要求會比手機等產(chǎn)品低一些，應(yīng)用也相對分散，因此國產(chǎn)化機遇更可期，但也受到應(yīng)用是否能快速落地的潛在市場風險制約。

張樹民提供給記者的調(diào)研機構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，到2023年，全球物聯(lián)網(wǎng)蜂窩通信模組出貨量將增加到12.5億件，2G物聯(lián)網(wǎng)模塊被5G和非標替代。應(yīng)用領(lǐng)域來看，車聯(lián)網(wǎng)、智能電子通訊模組會有較大出貨，未來超過50%的應(yīng)用將落地在消費類、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和公共基礎(chǔ)設(shè)施等。

他指出，對濾波器行業(yè)來說，5G物聯(lián)網(wǎng)確將有很大需求，但還要視具體應(yīng)用而定?！翱傮w來說，5G物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的濾波器是價格低、功耗小、器件越少越好。將來甚至會部署到大家想象不到的地方。”張樹民如此表示。

據(jù)他介紹，左藍微電子的期望是，當核心技術(shù)構(gòu)建起來后，通過與產(chǎn)業(yè)鏈廠商合作的模式，共同推進模組生產(chǎn)，并針對不同應(yīng)用領(lǐng)域提供解決方案。“面對新的通信技術(shù)變化，就有機會探索，如果新技術(shù)掌握得好，或許就有機會能超過原來的玩家。前提是要有相應(yīng)的技術(shù)積累?！?/p>