天下财经投研：5G系列（三）射频前端投资动向（附股）

  5G通信行业，是未来三年确定性最强的增长板块，在它的整个庞大产业链之中，我们将会挖掘最新投资动向。

  射频前端是无线通信的核心。射频器件模块是无线通信的必备的基础性零部件，无论何种通信协议，何种通讯频率，射频前端不可或缺。移动网络从2G的GSM，3G的WCDMA，再到4G的LTE-Advanced，每一代的更新换代都带来新的通讯协议，复杂程度也以指数倍提升，对手机内的射频系统要求也更高、更严格。5G时代将会带来一个全新的网络架构，另外Massive MIMO技术、载波聚合技术等，对设备的射频器件性能都提出了更高的要求。

  射频前端模块由功率放大器（PA）、滤波器、双工器、射频开关、低噪声放大器、接收机、发射机等组成。其中功率放大器负责发射通道的射频信号放大；滤波器负责发射及接收信号的滤波；双工器负责FDD 系统的双工切换及接收/发送通道的射频信号滤波；射频开关负责接收、发射通道之间的切换；低噪声放大器大多数都用在接收通道中的小信号放大；接收机/发射机用于射频信号的变频、信道选择。

  上图为射频器件在产业链中的位置示意。5G时代射频前端元器件用量迅速增加，系统复杂程度也将提高。射频前端的价值量从2G到4G不断的提高，4G时代平均成本(全频段)约10美元，4.5G达到约18美元，预计5G将超过50美元。Yole多个方面数据显示2017年手机射频前端市场规模150亿美元，预计2023年将达到352亿美元，2017-2023平均年增长率为14%。

  上图显示，射频前端各部分的市场规模扩张很快，在5G建设初期已经有所展现，在5G大规模普及时将会带来更快增长，射频部分预计总体年化增长率约为14%。其中滤波器市场规模扩张最大，由2017年38亿美元在5年之间将会突破225亿美元，总体增长6倍。

  图4显示2017年滤波器市场规模约38亿美元，预计2023年将达到225亿美元，2017-2023年平均增长率为14%，大多数来源于于高频通信对BAW(BulkAcousticWave)滤波器的需求增长。

  射频滤波器的基本功能是将带外干扰和噪声滤除，以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求。双工器由两组不同频率的阻带滤波器组成，最大的作用是将发射和接收讯号隔离，以保证接收和发射都能同时正常工作。随着手机支持的频带数目不断增多，一款手机中要使用到的滤波器数量也在一直上升，目前，一款 4G 手机中的需要用到的滤波器数量可达 30 余个，5G手机滤波器数量将会更多。

  滤波器在手机射频前端中起着及其重要的作用。如下图4。由于手机需要支持的无线通信频段慢慢的变多，并且手机需要支持的通信协议越来越复杂，所以信号之间会出现干扰的问题。滤波器的作用就是将带外干扰和噪声滤除，以满足射频系统和通信协议对于信噪比的需求。手机射频前端需要同时具备接收与发射信号的作用，由于手机通常会支持非常多的频段，不同频段在使用时需要过滤掉其它频段的信号，防止信号干扰与串联，所以一个频段常常要两个滤波器，以分别负责接收与发射时的信号过滤。

  滤波器的作用决定了他的市场地位与发展前途5G带动下，滤波器将释放超大市场规模。无线通信频段增加带动滤波器市场迅速增加，高通预计到2020年滤波器市场规模将达到130亿美元。随着无线通信技术的发展，手机需要支持的无线通信频段也慢慢变得多， 4G时代的频段已达到41个。而到了5G时代，手机需要支持的频段甚至会达到91个以上。由于一个频段常常要两个滤波器，所以未来单部手机的滤波器使用量将超过百个。

  目前SAW和BAW滤波器是目前手机应用的主流滤波器。采用MEMS工艺生产滤波器任旧存在挑战。MEMS技术制造滤波器具有极高的技术门槛，在保证高度一致性和高质量的条件下实现大规模量产难度较大。

  目前SAW和BAW滤波器主要被美日厂商垄断。全球SAW滤波器市场占有率前五位的厂商分别为村田(47%)、TDK(21%)、太阳诱电(14%)、Skyworks(9%)、Qorvo(4%)，合计占比达95%。如下图7。

  全球BAW滤波器市场占有率前三位分别为博通(87%)、Qorvo(8%)、太阳诱电(3%)，合计占比达98%。如下图8.

  随着近几年中国自主研发的手机品牌的迅速崛起，以及国内滤波器企业不断进行技术积累，我国滤波器厂商崛起的内外部条件已经具备，加之中国自主研发的手机品牌的迅速崛起带来了庞大的本土配套需求，供应链本土化能拥有更好的配套服务、更方便的协作，手机生产厂商应对市场变化的能力也更强。随着中国自主研发的手机品牌的崛起，滤波器的本土化配套需求也迅速提升，我国滤波器厂商崛起的外部条件已经具备。国内滤波器相关企业如下表1显示。

  材料升级，国产厂商享受行业红利。在2G时代，功率放大器还可采用硅材料的产品；到3G和4G时代，功率放大器则是以砷化镓（GaAs）为材料。然而到5G时代，由于功率放大器的带宽会随频率的增加而大幅度减少，传统的Si、GaAs材料的功率放大器已经不能够满足要求，GaN在高频领域优势显著，有望成为5G时代的功率放大器的选择，未来国产厂商将受益于行业爆发。

  产业链上游为衬造，随后是GaAs外延(使用MOCVD、MBE等外延技术)。中游为晶圆加工和封测。下游为手机、基站等应用。

  2018年GaAs射频产品占GaAs晶圆片市场的比例超过50%。但是手机市场饱和以及芯片尺寸缩小，该市场增速放缓。预计在Sub-6GHz波段，智能手机中GaAsPA依旧处于主流地位。未来射频领域对GaAs晶圆片的需求仅小幅增长。主要的增长动力来自LED、光子学领域的应用。

  苹果iPhone搭载的FaceID摄像头中使用了GaAs激光器，这将极大的推动GaAs在光子学领域的应用。预计2023年GaAs晶圆片光子学应用方面的市场将达到1.5亿美元，2017-2023年GaAs晶圆片用量平均年增长率约为39%。

  GaAsLED将迅速增加。预计2017-2023年GaAsLED市场晶圆片用量平均年增长率为21%，2023年占全部GaAs晶圆片用量的比例超过50%。

  2011年智能手机中还未使用RF-SOI产品。2010年GaAs射频开关是主流技术。RF-SOI产品在性能和功耗相当的情况下将成本下降30%、die尺寸减少50%，已基本替代替代GaAs开关。Navian多个方面数据显示90%的射频开关和调谐器基于RF-SOI制造。如上图6。

  5G时代基于RF-SOI的射频开关使用数量会增加。尽管射频开关的出货量巨大，但市场之间的竞争激烈，价格压力较大，ASP为10-20美分。目前智能手机中均有RF-SOI产品，未来还将继续增长。

  大富科技（300134）：国内领先的移动通信基站射频器件、射频结构件的研发、生产与服务提供商。企业主要从事为移动通信射频器件、射频结构件的研发、生产和销售。公司的基本的产品移动通信基站射频器件、射频结构件是移动通信系统的核心部件.其中,射频器件最重要的包含滤波器、双工器、合路器、塔放等；射频结构件主要为射频器件的腔体、盖板、外壳等。

  武汉凡谷（002194）：国际一流的移动通信天馈系统射频器件独立供应商。专注于发展移动通信天馈系统射频器件的核心技术,基本的产品和解决方案有合路器、塔顶放大器、滤波器、双工器、介质材料、微波器件、POI(多系统接入平台)以及结构件等。公司为全球领先的移动通信系统集成商提供基站天馈系统射频子系统和器件的定制产品及专业服务,通过其特有的技术、质量、成本管理、交付优势帮助客户服务了世界上约三分之一的移动用户。

  东山精密（002384）：国内滤波器研发生产领先企业，目前客户涵盖通信、半导体、新能源、LED电子制造、轨道交通等众多行业。公司已成为众多世界有名的公司的优质供应商。公司在国家产业政策的引导下,通过加大与世界有名的公司的合作,积极提升产品工艺研发能力,使得公司精密钣金、精密铸件及LED业务的制造与服务平台在较短时间内实现了与国际水平的无缝对接。

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