终端设备的无线通信模块主要分为天线、射频前端模块(RFFEM)、射频收发模块、以及基带信号处理器四部分。其中射频前端是无线连接的核心,是在天线和射频收发模块间实现信号发送和接收的基础零件。
射频前端芯片主要是实现信号在不同频率下的收发,包括射频功率放大器(PA)、射频低噪声放大器(LNA)、射频开关、滤波器、双工器等。目前射频前端芯片主要应用于手机和通讯模块市场、WiFi路由器市场和通讯基站市场等。
射频前端芯片市场规模主要受移动终端需求的驱动。近年来,随着移动终端功能的逐渐完善,手机、平板电脑等移动终端的出货量持续上升,而射频前端的市场规模也随之上升。根据Gartner统计,包含手机、平板电脑、超极本等在内的移动终端的出货量从年的22亿台增长至年的23亿台,预计未来保持稳定。
终端消费者对移动智能终端需求大幅上升的原因,主要是移动智能终端已经成为集丰富功能于一体的便携设备,通过操作系统以及各种应用软件满足终端用户网络视频通信、微博社交、新闻资讯、生活服务、线上游戏、线上视频、线上购物等绝大多数需求。
随着5G商业化的逐步临近,5G标准下现有的移动通信、物联网通信标准将进行统一,因此未来在统一标准下射频前端芯片产品的应用领域会被进一步放大。同时,5G下单个智能手机的射频前端芯片价值亦将继续上升,预计未来射频前端市场也会继续保持增长。
根据QYRElectronicsResearchCenter的统计,从年至年全球射频前端市场规模以每年约13%的速度增长,年达.10亿美元,未来将以13%以上的增长率持续高速增长,年接近亿美元。
目前正是4G网络向5G网络转型升级的阶段,未来全球射频前端市场规模将迎来大规模扩张。预计年全球射频前端市场规模将增长至.10亿美元。
根据YOLE的统计数据,年全球RFFEM(射频前端模块)消费量为96亿个,预计未来随着5G的不断发展,年全球RFFEM消费量将增长至亿个。
射频器件主要包括射频开关和LNA,射频PA,滤波器,射频天线调谐器和毫米波FEM等。根据YOLE的统计数据,年全球射频器件市场中,滤波器市场占比约53.3%,射频PA市场占比约为33.3%,而射频开关约为6.7%,射频天线调谐器约为3.1%,LNA约为1.6%。
滤波器:射频器件最大的细分市场
射频滤波器包括声表面滤波器(SAW,SurfaceAcousticWave)、体声波滤波器(BAW,BulkAcousticWave)、MEMS滤波器、IPD(IntegratedPassiveDevices)等。SAW和BAW滤波器是目前手机应用的主流滤波器。
SAW滤波器的基本结构由压电材料衬底和2个IDT(InterdigitalTransducer)组成。IDT是叉指换能器——交叉排列的金属电极。下图中左边的IDT把电信号转成声波,右边IDT把声波转成电信号。
SAW滤波器频率上限为2.5~3GHz。频率高于1.5GHz时,其选择性降低。在约2.5GHz处,其仅限于对性能要求不高的应用,而且SAW滤波器易受温度变化的影响。未来SAW滤波器的发展趋势是小型片式化、高频宽带化、降低插入损耗以及降低成本。
BAW滤波器更适合于高频,同时对温度变化不敏感,具有插入损耗小、带外衰减大等优点。BAW是3D腔体结构,能量损失小,Q值高,滤波效果更好,尤其适用于2GHz以上之频段,对于5Gsub-6GU有明显优势。
BAW滤波器制造工艺步骤是SAW的10倍,但因其在更大晶圆上制造的,每片晶圆产出的BAW器件也多了约4倍。尽管如此,BAW的成本仍高于SAW。
BAW滤波器一般工作在1.5~6.0GHz,因此在3G/4G智能手机内所占的份额迅速增长。但并不意味着SAW滤波器完全失去市场。二者会分别在中高频和低频发挥各自优势并在一段时间并存。2GHz以下SAW的市场占有率仍比较大,2GHz以上BAW的市场占有率会比较高。
滤波器是射频前端市场中最大的业务板块。根据YOLE的报告显示,滤波器全球市场规模将从年的约80亿美元增长至年的亿美元,CAGR达19%,市场空间广阔。
滤波器是射频器件潜力最大的市场之一,滤波器的市场的驱动力来自于新型天线对额外滤波的需求,以及多载波聚合(CA)对更多的体声波(BAW)滤波器的需求。根据观研天下的预测,在3G向5G演进的过程中,滤波器的单机价值量将成倍增长。3G设备的滤波器单机价值为1.25美元,4G设备为4美元,而到了5G时代预计将达到10美元以上。
随着手机的频段不断增加,所需滤波器的需求量也成正比上升。Skyworks预计年5G应用支持的频段数量将翻番,新增50个以上通信频段,全球2G/3G/4G/5G网络合计支持的频段将达到91个以上。频段数上升将带来射频滤波器使用数量增多。理论上每增加一个频段需增加2个滤波器。由于滤波器集成于模组,二者并不是简单的线性增加的关系。
在5G时代为了实现高带宽,载波聚合技术的路数必须上升。载波聚合技术是指使用多个不相邻的载波频段,每个频段各承载一部分的带宽,这样总带宽就是多个载波带宽之和。目前载波聚合技术在4G已经得到了广泛应用。载波聚合路数的上升也意味着频带数量的上升,从而催生出对更多滤波器的需求。
目前全球SAW和BAW滤波器市场均被国际巨头垄断。在SAW滤波器市场,前五大厂商(Murata、TDK、TAIYOYUDEN、Skyworks、Qorvo)占据了95%的全球市场;而在BAW滤波器市场中,仅Broad