（报告出品方/作者：民生证券，王芳、杨旭、）
15G时代，射频前端迎来确定性增长机会
1.1射频前端为手机v重要部分
射频是半导体集成电路中模拟IC的重要组成。半导体分为分立器件与集成电路。按处理信号的特点，集成电路分为模拟IC与数字IC，数字IC用于处理数字信号（例如CPU、逻辑电路），模拟IC用于收集现实世界中的信号（包括光、声音、温度、湿度、压力、电流、浓度等），并进行包括放大、过滤等处理，可按照处理信号的类型继续划分为电源IC、信号链、射频等。而射频器件主要包括功率放大器、射频开关、低噪声放大器。此外，射频前端中的滤波器是无源器件（被动元器件），半导体属于有源器件。
射频前端为手机无线通信模块重要部分。手机的无线通信模块包含四部分，即天线、射频前端（RFFE，RadioFrequencyFront-end）、射频收发（RFTransceiver）、及基带（BB，BaseBand），共同组成接收通路/下行链路（即Receive，Rx）和发射通路/上行链路（即Transmit，Tx）。简单来说，基带信号是指需要的处理信号，如麦克风接收到的音频，但其频率较低，不适合距离传输（一是天线长度与波长成正比、二是低频段频谱资源有限），因此需要把低频的基带信号加载到更高频的电磁波上，即用射频电流作为载波。以上过程被称作基带的调制（反向过程为解调），而射频前端则是对射频信号进行过滤和放大。
射频前端通过PA、滤波器进行信号的过滤与放大。射频前端主要器件包括：功率放大器（PA，PowerAmplifier）、滤波器（Filter）、开关（Switch）、低噪音放大器（LNA，LowNoiseAmplifier）、调谐器（Tuner）、双/多工器（Du/Multiplexer）。
（1）PA：一般位于上行链路，用于增大信号功率，为有源器件。由于无线传输过程存在链路衰减，因此发射端信号的功率要足够大才能保证远距离传输，而PA正是通过向电源获取能量、来放大信号的输出功率。其主要工艺技术包括低频段的Si-CMOS和高频段的GaAs/GaN。
（2）滤波器：对特定频率的以外的频率进行滤除，为无源器件。滤波器由电阻、电感和电容的组合，其中电感阻止高频信号、允许低频信号通过，电容恰恰相反。滤波器有四种模式，低通滤波器（滤除高频信号）、高通滤波器（滤除低频信号），或者两者结合形成的带通滤波器、带阻滤波器。其主要工艺技术包括SAW,TC-SAW,BAW-FBAR,BAW-SMR。
（3）其他：开关用于实现射频收发通道的切换；LNA位于接受通路上，抑制噪音并放大天线接收到的微弱信号；双工器由接收端滤波器和发射端滤波器组成，用于实现射频收发通道的隔离。
PA、滤波器价值量占比达34%、54%。手机主要成本包括显示器（约20%）、相机（约10%）、及主板，其中主板主要包括三大芯片，即主芯片（约15%）、储存芯片（约10%）、射频前端（约8%）。射频前端中，PA和滤波器为价值量最高的两大器件，价值量占比分别为34%、54%。
1.2通信际代更迭带来的新频段解锁，是射频前端增长的核心驱动力
5G通过拓宽带宽、增加通路数量提高数据传输速度，而新增频段需要配套的射频前端器件。从2G到5G的通信际代更迭最显著的变化在于数据传输速度的提升。而根据香农定律，提高数据传输速度的主要手段包括：（1）提高带宽BW（注：带宽指调制载波占据的频率范围，即频率上限与下限的差，以Hz为单位）；（2）增加接收/发射通道的数目m；（3）提高信噪比SNR（即S/(N+1)，其中S为信号功率（W)，N为噪音功率（W)）。具体到5G时代则是：
（1）方法一：通过解锁广阔的高频段资源（即新增的5G频段），使得最大带宽由4G的20MHz增加到5G的MHz；→对射频前端的影响：5G手机除需向下兼容2/3/4G/频段外，还需要增加相应的射频器件与5G新增频段匹配。
（2）方法二：通过增加通道数量，以更高效地利用频谱资源→对射频前端的影响：相较于4G频段的1T2R（少量1T4R），5G频段将实行（NSA标准下）1T4R/（SA标准下）2T4R。
1.2.15G提速的两大方法：解锁高频资源以拓宽带宽、增加通路数量以提高传输效率
对更快传输速度的追求推动通讯时代更迭，年正式解锁5G。1G诞生于90年代，以摩托罗拉推出的大哥大为标志。2G始于20世纪初，以摩托罗拉和诺基亚为代表的功能机开始出现。3G时代以年iPhone3G的推出为开端，随后支持移动多媒体技术的智能手机席卷全球。4G时代开始于年，更快的传输速度使得数字经济成为可能，移动互联网开始从消费领域向生产领域渗透（如视频直播、移动购物等）。5G于年开启，更高速度使得通信场景由移动互联网转向物联网。
5G时代三大应用场景：eMBB、mMTC、uRLLC。3GPP对5G三大应用场景的定义为eMBB（应用于3D/超高清视频等的增强型移动宽带，即移动互联网场景）、mMTC（应用于智能家居、智慧城市的海量机器类通信，即物联网场景）和uRLLC（应用于无人驾驶、移动医疗、工业自动化等的超高可靠低延时通信，即物联网场景）。
5G时代提高传输速度的方法一：通过解锁广阔的高频段资源，获得更大带宽。
2G-4G主要使用MHz-3GHz频段，5G拓展至Sub-6GHz和毫米波段。电磁波是由电场与磁场在空间中以波的形式移动的电磁场，在真空中以光速传播，按频率高低分为光波和无线电波（频率范围在KHz～GHz）。其中，无线电波被广泛用于广播、移动通讯、气象、卫星通信、导航定位等无线通讯领域。为保证不同领域使用的频谱资源不相互干扰，国际电信联盟(ITU)颁布了国际无线电规则，对无线频段进行统一的规划。目前，低频段资源（MHz3GHz）大部分已被1G-4G占用。而5G通过技术进步，将频谱资源拓宽至Sub6GHz频段(即FR1段)和毫米波段（即FR2段）。
高频段解锁后，最大带宽由4G的20MHz增加到5G的MHz。5G解锁的两个频段中，FR1频段共6GHz带宽可用（注：MHz-3GHz大部分已被1G-4G占用）,FR2频段共GHz宽带可用（注：毫米波段频率范围3-GHz,剔除两个无法用于通讯领域的特殊频段，氧气吸收段57-64GHz、水蒸气吸收段-GHz）。而更广阔的频谱资源，意味着更大带宽，与4G单载波最大20MHz的带宽相比（通过载波聚合（CA，CarrierAggregation）可达到40/60MHz），5G最大带宽提升至MHz。
5G时代提高传输速度的方法二：通过增加通道数量，提高利用效率
终端设备在5G频段采用1T4R（NSA下）/2T4R（SA下），而4G频段仅为1T2R。MIMO（Multi-inputMulti-output）技术,即发射端和接收端都有多个天线，各自独立发送/接收信号，其提高传输速率的方法有三种：
（1）空间复用（spatialmultiplexing），不同天线发射不同信息，可以简单的理解为铺设高架桥，能够再不增加带宽的条件下，成倍地提升传输速率；（2）空间多样（spatialdiversity），不同天线发送同样的信息，因此即使一个通路的电磁波受到干扰，其他通路仍能够接收信息，从而减少了信号同时衰减的可能性、也就提高了信号质量，理论上1T2R最多可实现3dB增益；（3）波束赋形（beamforming），借由多根天线产生一个具有指向性的波束，将能量集中在欲传输的方向，以增加信号质量。对于终端设备而言，5G频段将不再采用4G频段默认的1T2R（少量1T4R），而是实行1T4R（NSA标准下）、2T4R（SA标准下）。（注：1T4R指终端设别包含1路上行链路+4路下行链路）。
1.2.25G新增频段，需要增加相应的射频前端器件与之配套
因需要向下兼容旧频段，通信际代更迭意味着覆盖频段数提升。简单来说，一台5G手机如要保证在全球范围内、各运营商网络下皆可使用，需要通过多模多频实现无线通讯频段的全面覆盖，包括（1）纵向维度：向下兼容2/3/4G频段，（2）横向维度：兼容全球各国运营商不同频段。我们以iPhone为例，可以看到当通讯时代由3G向4G演进时，手机支持频段数由3G时代约10个频段，大幅提升至4G时代约40个频段。
4G时代高端机型覆盖频段数近40个，入门级手机覆盖频段数超过10个。一般中低端手机为区域性版本，支持频段数较少。我们以下半年发售不同型号手机为例，小米红米4A支持频段数不到20个，远小于同期iPhone7的近40个。此外我们统计了4G时代常用的频段数，其中4G频段25个、3G频段10个、2G频段4个。
5G时代开拓FR1/FR2资源，目前n77/n78频段采用最为广泛。5G的FR1\FR2段频谱资源分别在WRC-15\WRC-19（世界无线电通信大会15年/19年）上进行了划分。（1）FR1段资源：从年开始，全球主要国家/区域纷纷开始划分5G频谱，其中/MHz频段在欧美部分国家使用，而n77（3.3-4.2GHz）/n78（3.3-3.8GHz）是目前5GNR应用最广泛的频谱，n79（4.4-5-GHz）主要由中日俄推行。（2）FR2段资源：WRC-19就IMT-（5G）的毫米波频谱划分达成一致，将在24.25-27.5GHz、37-43.5GHz、45.5-47GHz、47.2-48.2和66-71GHz频段进行划分。
中国移动获得n41/n79频段，中国电信、中国联通使用n78频段。我国三大运营商频谱划分方案于年底正式落地，根据方案，中国移动获得2.6GHz（n41）与4.9GHz（n79）频段、共MHz带宽，中国电信/中国电新获得3.5GHz频段（n78）、分别MHz带宽。中国其中n78/n79为新增频段，-MHz（属于n41）频段为中国移动对TD-LTE（4G）频段的重耕频段。
5G手机普遍支持5个以上5G频段，最多可支持17个5G频段。我们统计了目前主流的初代5G手机，发现除都支持n41/n78/n79三个频段外，n1/n3/n77也覆盖较多，OPPO高端机FindX2pro甚至支持10个5G频段。此外，根据移动相关建议，5G手机至少需要新增n78/n79两个频段，推荐增加n1/n3/n41三个频段。而根据最新的3GPP第17版，在5GNR标准下FR1频段共计56个频段，目前全球范围内n78/n79使用最为广泛。
5G新增频段，需要增加射频前端器件与之配套。目前主流的4G射频前端架构，多采用TRX（接收通路+发射通路）+DRX（分集接收）实现1T2R模式，且TRX和DRX通路都由集成模块实现。简单说就是按照频率高低，将各频段集成入六到八个模组中，即GSM/LB/MB/HBPAMID模组和GSM/LB/MB/HBDiversityFEM模组。而5G时代，则至少需要新增n78/n79两个频段对应的通路，在NSA标准下是1T4R，在SA标准下是2T4R。
1.3预计年射频前端亿美元空间，20-24年CAGR16%
根据我们预测年射频前端市场空间达亿美元，20-24年CAGR达到16%。上一轮射频前端市场起步起始于4G时代，全网通需求使得覆盖频段数大幅增加，常用频段数由3G时代约10个频段提升至4G时代约40个频段，大幅拉动射频前端增长，市场价值-年CAGR高达15%。年5G时代正式开启，我们预计年射频前端市场空间将达到亿美元，-年CAGR达16%，其中增量主要来自5G新增频段，为亿美元。
2集成度提升叠加技术升级，持续推动射频前端创新
而回溯2G到4G的通信技术迭代史，我们可以清晰地看到射频前端厂商两条并行不悖的发展路径：一是覆盖频段数带来的集成化需求，推动了射频厂商或通过外延并购、或通过自行研发获得全产品线布局，二是通过技术革新、保证在新际代仍能提供高性能产品。
2.1趋势一：集成化需求推动全产品线布局
从3G时代开始，出于节省PCB面积、降低手机厂商研发难度的考虑，射频前端逐渐由分立器件走向模组。该时期以日本厂商主导的无源器件集成化产品FEMiD（Front-endModulewithintegratedDuplexers）为主流（主要集成滤波器、开关），而欧美厂商继续钻研有源器件PA产品，两者泾渭分明。但4G时代的到来，OEMs厂商产生了对PA和FEMiD进一步集成的需要，即PAMiD（PAModuleintegratedDuplexer）模组，推动了有源厂商与无源厂商的并购融合，拥有PA、滤波器及开关全产品线的四大射频前端巨头Qorvo、Skyworks、Broad