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LTE手机射频器件国产替代空间广阔

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手机等终端的射频器件主要包括PA 芯片、滤波器、射频开关、天线天线是目前国产化率最高的细分领域,信维通信(300136)、硕贝德(300322)等在终端天线领域已经达到全球领先水平,产品已经进入苹果、微软等国际巨头供应链体系。国产PA 芯片在2G、3G、WiFi、NFC 等通信系统中已经实现了大批量出货销售,而在4G PA 芯片领域,国内厂商还处于客户认证及商业谈判阶段。射频滤波器及射频开关的国产化率相对较低,国内厂商的产品主要集中在军用无线通信系统中,在手机等消费电子产品中的应用较少。

 

我国是全球最大的手机生产基地,同时华为、vivo、oppo、小米、魅族、联想等国产品牌的手机销售量占全球的30%以上。凭借庞大的终端市场需求,手机供应链向大陆转移是非常确定的产业趋势。事实上,国内不少射频器件厂商已经进入了千元智能机市场,如天珑、西可、海派、TCL 等厂商就已经开始采用中普微的PA 芯片。

 

一、砷化镓晶圆代工兴起、接口趋于标准化两大红利助力PA芯片国产化

 

1、接口趋于标准化

 

在2014 年之前,射频器件与基带芯片之间的接口各家厂商采用自家的独立接口,各不兼容。市场上一旦某种型号手机销量超出预期,由于没有可被替换的射频器件厂商选,PA、射频开关、射频滤波器等射频器件是手机零部件中缺货最严重的零组件。

 

2014 年,联发科推出了“Phase 2”整体方案,与Skyworks、RFMD、Murata 等厂商合作推出引脚相互兼容的射频PA 产品。“Phase 2”方案使得终端厂商替换PA 器件的弹性大幅提高,即使出现单一供应商缺货时,其他厂商的产品可以实现快速替补。引脚标准化为国内射频器件企业切入4G 市场提供了机会,国内PA 厂商Vanchip 及Airoha 在2015 年加入了联发科的公板认证,切入了联发科的低阶套片产品。

 

联发科定义的射频模块标准结构图(phase1至phase6)

 

射频器件国产替代空间广阔

 

2、砷化镓成为主流生产工艺

 

砷化镓PA 芯片是目前市场主流,出货占比占9 成以上。在2G 时代,PA 芯片主要采用CMOS 工艺,而进入3G 时代,生产工艺转向电子迁移率更高、截止频率更高的砷化镓制程技术。国内厂商在砷化镓晶圆制造领域已有不少投资项目,随着三安光电及海特高新的砷化镓产线投产,国内PA 芯片厂商的研发及生产环境将得到大幅改善。

 

射频器件各细分方向工艺线路图

 

射频器件国产替代空间广阔

 

3、国内厂商立足2G/3G市场,向4G市场发起突围

 

目前4G 手机一般配臵4 颗PA 芯片,一些高端旗舰机型配臵5 颗PA 芯片,比如苹果iPhone 7 即配臵了5 颗PA 芯片。国内芯片设计厂商抓住国内手机品牌崛起的机会成功切入了PA 芯片厂商,涌现出了RDA、汉天下、中普微电子、国民飞骧、唯捷创芯(Vanchip)、广州慧智微电子等一批射频PA 芯片厂商。目前国内PA 芯片厂商的主力销售产品集中为2G/3G PA芯片,在4G PA 芯片领域市场占比较小。

 

PA 芯片是决定发射信号质量的重要器件,其线性度及转化效率决定了通话质量。国内射频龙头企业RDA 在2015 年12 月实现了4G PA 芯片的客户批量验证,标志着国内厂商在4G 产品上实现了突破。

 

国内主要PA厂商

 

 

PA芯片市场格局

 

 

二、saw/baw滤波器国产替代兴起

 

1、saw、baw滤波器是手机应用中的主流滤波器

 

Saw、baw 滤波器的性能(插入损耗低、Q 值高)远远由于PCB 电路滤波器、BST滤波器及MEMS 滤波器,是目前手机应用的主流滤波器。Saw 滤波器与baw 滤波器处理的频段各有差异,saw 滤波器主要面向2.1Ghz 以下的应用为主,baw 滤波器主要面向2.1Ghz 以上的频段为主。

 

2、射频滤波器是前端模块中增长最快的细分方向

 

滤波器是射频前端模块增长最快的细分方向,高通预测射频滤波器市场将由现在的50 亿美金的市场规模增长至2020 年的130 亿美金。面对快速增长的滤波器市场机遇,高通与日本滤波器巨头TDK 在今年年初组建了合资公司RF 360 公司,预计投资超过30 亿美金。

 

另据Mobile Experts 预测,到2020 年滤波器市场将由2015 年的50 亿美金增长至2020 年的120 亿美金。Mobile Experts 的预测与高通基本一致,射频滤波器是业界普遍认可的高成长细分行业。

 

射频前端各个细分方向市场空间预测(十亿美金)

 

射频器件国产替代空间广阔

 

3、国外厂商垄断绝大部分市场,国产滤波器已在手机上实现应用

 

全球来看,saw 滤波器的主要供应商是TDK-EPCOS 及Murata,两者合计占有60-70%市场份额;baw 滤波器的主要供应商是Avago 及Qorvo(Triquint),两者占有90%以上市场份额。例如,iPhone 7 配臵了2 个大的滤波器组及2 个滤波器,其中TDK 供应了2 颗滤波器组及一颗滤波器,而Murata 供应了1 颗滤波器。

 

射频器件国产替代空间广阔

 

在saw 滤波器领域,国内主要厂商包括以中电26 所、中电德清华莹为代表的科研院所、无锡好达电子等厂商。国内厂商整体实力较薄弱,科研院所的产品主要面向军用通信终端设备。无锡好达电子的saw 滤波器产品在手机中实现了销售,客户包括中兴、宇龙、金立、三星、蓝宝、富士康、魅族等。

 

saw滤波器国内厂商情况

 

射频器件国产替代空间广阔

 

5G 通信使用了多种关键技术提升容量及速率,在多天线技术、载波聚合及毫米波频段的应用下,移动终端的射频前端模块设计变得越来越复杂,我们看好看好射频前端模块技术变革带来的行业性机遇,我们预计,在未来3-5 年,射频滤波器、射频开关、PA 芯片(功率放大器芯片)三大细分领域将掀起一大波产业资本投资浪潮,并带动相应的国产替代进程。叠加国家发展半导体产业的国家意志,射频前端模块作为无线通信的核心模块,在消费电子及雷达等军用领域都有着广泛的应用,在未来2-3 年,射频模块无疑会受到国家与日俱增的重视。

 

我们认为在4G 向5G 演进的过程中,射频器件行业会经历渐进式的技术变革。4G至5G 的演进过程会经历4.5G、4.9G 的中间形态,每一个中间形态都会有一些细分领域的技术升级。射频领域的新型技术应用并非要等到2020 年5G 大规模部署才会实现产业化。

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