5G熱潮推動射頻器件發展 —— 為產業帶來新機遇

在一個無線通訊系統中，需要使用三個集成電路 —— 基頻(BB)、中頻(IF)和射頻(RF)，它們將接收到的訊號進行轉換和傳輸，實現通信功能。通常來說，射頻負責接收及發射高頻信號，基頻負責信號處理及儲存等，中頻則是射頻與基頻的中介橋梁，使信號能順利在高頻信號和基頻信號之間轉換。

射頻器件是手機等各種無線通訊設備的關鍵部件，主要負責產生發送及接收處理高頻電磁波的工作。與負責將模擬信號與二進制數字信號相互轉換的AD/DA技術不同，射頻技術負責將微弱的低頻模擬信號放大成高頻電磁波將信息傳遞出去，并且將從外界接收到的高頻電磁波進行過濾等工序后轉化為低頻模擬信號供基帶芯片處理。

5G通信要求更高功率、更高效率、多頻段、大帶寬、小體積、輕重量，以及高可靠性和更低的成本。具體到射頻部分，在關鍵技術方面，5G無線技術中全頻譜接入、大規模天線、載波聚合都要求射頻部分用新的硬件來實現，這就在基站和移動終端上帶來新的硬件增量；另一方面，新的技術提高了射頻部分元器件的設計難度，帶來元器件單機價值量的提升，5G時代將帶來射頻部分元器件量價齊升。

5G通信對射頻器件的要求

現在5G剛剛進入商用階段，在很長一段時間內3G、4G、5G網絡將同時共存。不同的頻段和不同的標準頻段對應不同的射頻器件，在5G升級的過程中，對于每一代升級都要保證技術和應用性能能夠向后兼容。

需要新的射頻部分來承擔5G通信的功能，增加5G通信功能并不會減少3G/4G射頻部分的需求量，5G通信的射頻部分為新增量。比如5G手機能夠接收5G信號的同時，也能接收4G或者3G信號，因此就要保留原有的射頻部分，這也是為什么手機中射頻器件越來越多的緣故。另外由于頻率提高和調制方式更加復雜，對射頻端的器件性能提出了更高的設計挑戰。

5G采用3GHz以上的頻譜通信，與4G相比，射頻最大不同就是采用高頻電路。高頻電路相比于中低頻電路需要從材料到器件，從基帶芯片到整個射頻電路進行重新考量和設計。

5G技術變革主要在與復合通信技術的提高，而對于基礎組件單元的技術升級要求就沒那么高了，除了天線和射頻前端的體積與集成復雜度增加之外，就是單位組件數量的增加，這也就為射頻器件市場的發展帶來新的增量驅動。

在通信基站方面，5G宏基站的數量是4G的1.5倍左右，另外需要大量的小基站，因此5G時代基站對于射頻器件的需求也將是非常大的。5G將帶來射頻器件的全面升級換代，既有更新換代的需求，也有量的提升。

5G手機和基站射頻器件市場巨大

5G射頻行業發展前景上，我們要將5G基站和手機終端兩個應用領域區別來看（暫時不考慮軍工和汽車等應用）。從市場規模來看，手機射頻的機會要遠大于基站射頻。此外，由于5G基站對于射頻器件的集成度等要求相比智能手機來說偏低，且價格下滑的空間較大，而手機領域單個射頻已經很低，降價空間其實已經較小。

如果把手機和基站射頻總共的市場規模合成比例為1，手機射頻將占據80-90%，因為要考慮信號的兼容性，手機射頻器件會越來越多。在手機應用領域，射頻器件包括濾波器、雙工器、射頻開關、LNA、PA等等，其中濾波器、射頻開關、功率放大器3類市場規模較大。

據研究表明，智能手機多增加一個頻段，需要增加1個PA、1個雙工器、1個開關、2個濾波器以及1個LNA。2G手機支持4個頻段，3G支持6個，4G支持20個，5G支持80個，射頻前端需求量是4G的2倍以上。

再看看5G基站領域，其占據總市場的10-20%。首先是頻段增加，使得濾波器的使用量增加；其次5G基站數量提升，預測5G宏基站是4G的1.5倍，還有2倍于4G的小基站，總得來說，基站對于射頻的需求也是很大的。

基站的射頻系統主要由基站天線、塔頂放大器、濾波器、合路器等組成，起到無線信號的接收、傳送及發送等功能。基站天線在5G時代將發生較大變化，基站的天線將演進為天線與基站設備一體化，從無源到有源。

在基站應用領域，射頻主要包括濾波器、放大器、雙工器、以及其它電路射頻器件（包括LNA、耦合器、衰減器、峰值放大器）。在濾波器領域，SAW的主要供應商是博通和Qorvo，兩者占據60-70%的市場份額，BAW的主要供應商是Murata和TDK，兩者占有90%以上的市場份額；在功放領域，主要供應商是Skyworks、Qorvo、Broadcom、Murata，4家公司占據了90%以上的市場份額。

射頻行業中，射頻芯片是核心，國外廠商技術已經非常成熟，而國內廠商的專利儲備薄弱，自主研發面臨諸多困難，所以關鍵的射頻器件幾乎都依賴進口。這樣來看，國內射頻器件廠商在全球的市場份額還是較小，不過這也催生了一條國產替代化的邏輯。

國內射頻產業的新機會

整個射頻產業鏈主要包括IDM和制造代工廠。所謂IDM（Integrated Device Manufacturer）就是整合元件制造商，從設計、制造、封裝測試到銷售都自己來做，目前射頻領域的IDM廠商基本都被海外公司壟斷，包括美系廠商Qorvo、skyworks、Broadcom，以及日系廠商Sumitomo Electric和Murata；制造代工廠是專門幫別人生產晶圓的廠商，我們比較熟悉的公司有臺積電、格芯、中芯國際、聯電，射頻領域的代工廠以中國臺灣地區的穩懋、環宇、漢磊等為主。

隨著國內對射頻芯片需求的增加，越來越多國內設計公司、代工廠開始加入射頻產業鏈，自行搭建射頻芯片制造體系。

總體來看，國內射頻產業鏈已經搭建完成，從射頻芯片設計，到封測、制造三個環節均有公司可以支撐，其中IDM公司、Fabless公司和代工廠齊頭并進，并且在新材料的研發上也取得了不錯的成績。

從全球市場來看，Qorvo、skyworks、Broadcom等三大公司仍然會占據主流；從國內市場來看，射頻芯片的設計門檻較高，國內射頻廠商無論是IDM廠商，還是制造代工廠的制程技術仍屬于弱勢，所推出產品主要針對中低市場。未來隨著技術積累和人力投入加大，國內射頻廠商可有機會追趕國際主流射頻大廠的步伐。

5G時代的新需求給國內射頻產業鏈帶來快速的發展機會，但是也對傳輸速率、時延、流量密度、移動性等提出更高要求，國內射頻廠商要在新產品、新工藝、新材料方面齊下手，緊跟國際大廠前進步伐，才能享受5G帶來的高速增長紅利。

5G基礎設施的增長將刺激2020年手機市場銷量的增長。從2016-2019年，手機市場一直在萎縮，但從2020年開始，會出現4G到5G手機的更換潮。在5G射頻技術方面，由于目前已經到了5G的市場投入期，未來的增長是非常大的。