5G终端射频前端半导体行业：变化中的机会结构性的增长-20190805-国金证券-40页.pdf

-1-敬请参阅最后一页特别声明 市场数据市场数据(人民币）人民币）市场优化平均市盈率 18.90 国金半导体指数 3528.46 沪深 300 指数 3747.44 上证指数 2867.84 深证成指 9136.46 中小板综指 8647.97 相关报告相关报告 1.科创板半导体研究：扼住半导体咽喉的抛光液材料龙头安集微电子-.，2019.7.10 2.科创板半导体研究：华兴源创的新一轮增长高峰将至-科创板半导体.，2019.7.2 3.科创板半导体研究：浪起于微澜之间-科创板半导体研究：浪起于微.，2019.6.18 4.库存减损压力浮现，行业进入亏损时期-存储芯片行业研究报告，2019.6.10 5.智能手机 AMOLED 大势所趋，显示面板行业触底回升-显示面板.，2019.4.22 张纯张纯 联系人联系人 zhang_ 樊志远樊志远 分析师分析师 SAC 执业编号：执业编号：S1130518070003(8621)61038318 5 5G G 终端终端射频前端射频前端半导体半导体行业行业：变化中的机会，结构性的增长变化中的机会，结构性的增长 投资建议投资建议 在本报告中，我们深入探讨了三大问题：5G 技术将如何影响智能手机射频前端？这些变化对不同器件的潜在价值变化如何？这些变化会对竞争格局带来怎样的影响？为什么看好为什么看好 2020 年年 5G 加速渗透？加速渗透？需求端：2019 年换机需求部分递延到明年。供给端：2019 年下半年的去库存和明年补库存。价格端：5G 手机售价往中低端渗透推动 5G 手机加速渗透。在中性假设下在中性假设下：假设 5G 手机渗透率与 4G 同步，2020 年全球的 5G 手机销量 1.8-1.9 亿部，国内至少 8000 万以上。乐观假设下：乐观假设下：参考目前国内各厂商的 forecast 和假设苹果三款 5G 手机，国产品牌 2020 年 5G 手机加总超过 1.5 亿部，乐观情况下，2020 年全球的 5G 手机销量将接近 2.5 亿部，5G baseband/ap 和 射频前端半导体，有可能准备 2.8-3.0 亿颗。5G 对射频前端的影响：对射频前端的影响：Sub 6 器件数量增加，复杂度提升，更多的模块；器件数量增加，复杂度提升，更多的模块；毫米波颠覆性的变化。毫米波颠覆性的变化。Sub 6：5G 核心技术三大核心技术 CA、MIMO、更高阶的调制方案都会对射频前端器件数量，线性度等性能带来了新的挑战。射频前端模组化是趋势，5G 新增的射频前端将大部分是模块形式。毫米波带来工艺和材料升级，物理形态的变化。5G 射频前端：整体高增长，射频前端：整体高增长，不同器件增长具有结构性。不同器件增长具有结构性。全球射频前端市场将由 2017 年的 151 亿美元，增加到 2023 年的 352 亿美元，年复合增速高达 14%。不同器件增加具有结构性：滤波器LNA/开关/调谐PA；射频前端单机价值量测算：4G 高端机旗舰机目前射频前端 ASP 是 12-20 美元。5G 智能手机的射频成本最初很高，按目前价格，5G sub 6 的 2T4R 旗舰机射频前端 ASP 将高达 37 美金，预计到 2020 年年中中高端手机有望降到 28 美金，到 2020 年底或 2021 年，5G 渗透率持续下沉，射频前端 ASP有望降到 20 美元出头。竞争格局竞争格局：海外寡头垄断，国内厂商迎来发展机会：海外寡头垄断，国内厂商迎来发展机会。射频前端当前竞争格局以 美 日企 业寡 头 垄断，占 据 90%份 额。第 一梯 队：美系 厂 商为 主Broadcom、Qorvo、Skyworks，村田，中高端市场；第二梯队：日系厂商TDK、Taiyo Yuden；第三梯队：韩台陆厂，低端市场。对于未来格局判断，我们认为模组优于分立式，毫米波带来新玩家，看好持续国产替代，看好在特定领域产品做到国内龙头，具有模组化能力，或者与模组化能力的厂商合作厂商。投资建议投资建议 1、全球来看：全球来看：由于 5G 带来的射频前端行业增长，看好全球射频前端龙头公司以及新进入者，其中重点推荐：综合性射频前端厂商 AVGO（Broadcom）和化合物半导代工龙头稳懋稳懋，同时专注其实龙头厂商。2、国内来看：国内来看：看好国产化进程中各个细分领域龙头：开关/LNA 龙头卓胜微电卓胜微电子子，PA 龙头 vanchip（联发科入股，未上市），SAW 滤波器龙头无锡好达（未上市），同时关注其他未上市的细分领域龙头。风险提示风险提示 5G 发展进度不及预期；厂商 5G 射频前端相关进展不及预期。1574114617192291286434374009180803181103190203190503国金行业 沪深300 2019 年年 08 月月 05 日日 创新技术与企业服务研究中心创新技术与企业服务研究中心 半导体行业研究 买入（维持评级）行业深度研究行业深度研究 证券研究报告 2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-2-敬请参阅最后一页特别声明 内容目录内容目录 一、终端射频前端：5G 手机加速渗透，带动射频前端高增长.5 1、射频前端：终端通信核心组成.5 2、通信技术升级，射频前端价值量倍增.5 3、5G 网络分步演进，终端芯片走向集成.7 4、2019 年是 5G 手机元年，2020 年有望加速渗透.8 二、5G 射频前端：变化中的机会.9 1、5G 核心技术：CA、MIMO、调制方案.9 2、sub 6G：核心技术给射频前端带来的变化.10（1）MIMO：增加独立射频通道，增加天线调谐和天线开关.10（2）更多的 CA和更高的频段：频段数不断增加.11（3）更高阶 的 QAM调制：射频前端性能提升.14 3、毫米波：革命性的变化.14 4、射频前端半导体：模块化是必然趋势.16 三、4G 到 5G 射频前端空间测算：结构性的增长.20 1、整体高增长：元件数量+复杂度大增，市场空间翻倍增长.20 2、结构性：滤波器LNA/开关/调谐PA.21（1）滤波器：增速最快，贡献了射频前端 70%的增量.22（2）PA：整体增长相对平缓.24（3）开关：快速增长，SOI是首选技术.25（4）天线调谐：随着天线数量和复杂度提升高速增长.27（5）LNA：随着接收通路增加稳定增长.28 3、5G 手机射频前端半导体价值量拆分以及测算.29 四、竞争格局：海外寡头垄断，国内厂商迎来发展机会.31 1、并购不断：射频前端模块化趋势+基带厂商向前端延伸.31 2、当前竞争格局：美日企业寡头垄断，占据 90%份额.32 3、未来格局判断：模组优于分立式，毫米波带来新玩家，国内厂商迎来机会.32 五、投资建议.33 六、风险提示.33 附录：国内外射频前端公司介绍.34 1、博通（Avago）：产品多元化，BAW 滤波器全球龙头.34 2、Skyworks：模组化厂商，苹果是第一大客户.34 3、Qorvo：实力雄厚的射频前端精品公司.35 4、村田：积极布局射频前端.36 5、高通：射频前端新玩家，从基带到射频全产业链布局.37 6、国内射频前端厂商一览.37 2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-3-敬请参阅最后一页特别声明 图表目录图表目录 图表 1：手机通信基本原理.5 图表 2：每一代蜂窝技术升级带来新技术和射频前端价值量提升.6 图表 3：手机中射频前端单机用量和价值量.6 图表 4：5G 的 NSA和 SA.7 图表 5：5G 手机三个阶段的演进.8 图表 6：手机销量预测.8 图表 7：5G 手机销量中性预测.9 图表 8：5G 核心技术.10 图表 9：MIMO 原理.10 图表 10：RF 器件增加智能手机中可用天线容量和天线数量会受限.11 图表 11：载波聚合的原理和分类.12 图表 12：更多的载波聚合使得 5G 频段数激增.12 图表 13：网络升级，频率不断升高.13 图表 14：不同的调制.14 图表 15：更高阶的 QAM调制可以提升传输速率.14 图表 16：LCP封装整合射频前端模组，高通 QTM052 天线模组.15 图表 17：毫米波带来工艺和材料升级.16 图表 18：射频前端模块化程度不断提升.16 图表 19：不同的射频前端模块.17 图表 20：手机射频前端的复杂度不断增加.17 图表 21：模块化趋势下射频功能的 PCB密度不断提升.18 图表 22：射频前端模块化趋势.18 图表 23：模块化趋势下射频功能的 PCB密度不断提升.18 图表 24：射频前端模块化趋势.18 图表 25：不同手机模块化程度.19 图表 26：射频模块的 BOM占比越来越高.19 图表 27：射频前端模块化趋势.20 图表 28：不同手机模块化程度.20 图表 29：射频模块的 BOM占比越来越高.20 图表 30：手机射频前端的复杂度不断增加.21 图表 31：射频前端结构性增长.21 图表 32：不同滤波器占比以及性能对比情况.22 图表 33：BAW 滤波器市场份额.22 图表 34：SAW 滤波器市场份额.22 图表 35：5G 射频滤波器发展路径.23 图表 36：射频滤波器市场空间.23 图表 37：滤波器出货量预测.23 2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-4-敬请参阅最后一页特别声明 图表 38：毫米波时代的滤波器技术.24 图表 39：PA市场空间.24 图表 40：PA出货量预测.24 图表 41：全球 PA市场份额.25 图表 42：不同 PA技术的占比变化.25 图表 43：射频前端中的开关.26 图表 44：开关市场空间.26 图表 45：开关出货量预测.26 图表 46：射频前端中的开关材料的变化.27 图表 47：5G 天线设计面临的挑战.27 图表 48：通过天线调谐和更小的天线解决天线设计难题.27 图表 49：天线调谐开关市场空间.28 图表 50：天线调谐开关出货量预测.28 图表 51：射频前端中的天线调谐开关技术的变化.28 图表 52：LNA市场空间.29 图表 53：LNA出货量预测.29 图表 54：射频前端中的 LNA材料的变化.29 图表 55：5G 对射频前端的变化.30 图表 56：不同手机射频前端价值量测算(3G/4G)，2018.30 图表 57：5G 射频前端价值量测算.31 图表 58：射频前端厂商收并购不断.32 图表 59：射频前端目前以 IDM为主.32 图表 60：射频前端厂商产品线分布.33 图表 61：博通历史沿革.34 图表 62：博通收入构成.34 图表 63：博通营收和净利率.34 图表 64：博通毛利率和净利率.34 图表 65：skyworks 营收和净利率.35 图表 66：skyworks 毛利率和净利率.35 图表 67：苹果是 skyworks 第一大客户.35 图表 68：skyworks 的 SAW 滤波器客户构成.35 图表 69：Qorvo 营收和净利率.36 图表 70：Qorvo 毛利率和净利率.36 图表 71：村田营收和净利率.36 图表 72：村田毛利率和净利率.36 图表 73：村田产品结构.37 图表 74：村田产品下游分布.37 图表 75：高通的 5G 方案.37 图表 76：国内射频前端公司一览.38 2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-5-敬请参阅最后一页特别声明 一、终端一、终端射频射频前端：前端：5G 手机加速渗透，带动射频前端高增长手机加速渗透，带动射频前端高增长 1、射频前端：射频前端：终端通信核心组成终端通信核心组成 射频前端介于天线和射频前端介于天线和射频收发射频收发之间，是终端通信的核心组成器件之间，是终端通信的核心组成器件。手机通信模块主要由天线、射频前端、射频收发、基带构成，其中射频前端是指介于天线与射频收发之间的通信元件，包括：滤波器、LNA（(低噪声放大器，Low Noise Amplifier)、PA（功率放大器，PowerAmplifier）、开关、天线调谐。滤波器滤波器：用来滤除消除噪声，干扰和不需要的信号，从而只留下所需频率范围内的信号。双工器，三工器，四工器和多路复用器通常采用多个滤波器的组合，手机中使用的滤波器主要采用 SAW（表面声波）和 BAW（体声波）两种技术制造。PA：在发射信号时通过 PA 放大输入信号，使得输出信号的幅度足够大以便后续处理。PA 质量和效率因此对手机的信号完整性和电池寿命至关重要。用于放大接收信号的称为低噪声放大器（LNA）。开关开关：开关在打开和关闭之间切换，允许信号通过或不通过。可分为：单刀单掷、单刀双掷、多刀多掷开关。天线调谐器天线调谐器：天线调谐器位于天线之后但在信号路径的末端之前，使得两侧的电特性彼此匹配以改善它们之间的功率传输。由于实现匹配的方式因信号频率而异，因此该设备必须是可调的。从具体信号传输路径来说：信号接收路径信号接收路径：天线（接收信号）开关&滤波器 LNA（小信号放大）射频收发基带。信号发射路径信号发射路径：基带射频收发PA（功率放大器）开关&滤波器天线（发射信号）。图表图表1：手机通信基本原理：手机通信基本原理 来源：yole，国金证券研究所 2、通信技术升级通信技术升级，射频前端价值量射频前端价值量倍增倍增 每一代蜂窝技术每一代蜂窝技术都会带来新技术和都会带来新技术和新的射频前端价值量。新的射频前端价值量。回顾从 2G 到 4G技术的发展，每一代蜂窝都带来了新的技术，从 2G 到 3G 增加了接收分集，3G 到 4G 增加了载波聚合，更高的频段和 wifi 的 2x2 MIMO（Multi-input Multi-output），4.5G 的进一步升级由增加了超高频，4x4 MIMO，更多的载波聚合。更多的频段，更多的技术带来了相应的射频前端元器件的价值量不断增加。2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-6-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表2：每一代蜂窝技术升级带来新技术和射频前端价值量提升每一代蜂窝技术升级带来新技术和射频前端价值量提升 来源：yole，国金证券研究所 价值量来看：价值量来看：2G 到到 4G，射频前端单机价值量增长超，射频前端单机价值量增长超 10 倍，倍，4G 到到5G，射频前端单机价值量增长有望超三倍，射频前端单机价值量增长有望超三倍。2G：平均成本50 美金，频段更提升至 6GHz 及毫米波段，带来更多射频元件以及更多高价值量的射频元件。图表图表3：手机中射频前端单机手机中射频前端单机用量和用量和价值量价值量 2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-7-敬请参阅最后一页特别声明 来源：yole，国金证券研究所 3、5G 网络分网络分步步演进演进，终端终端芯片走向集成芯片走向集成 网络端，从网络端，从 NSA（非独立组网非独立组网）到到独立组网独立组网（SA）。5G 网络建设分两步，早期 5G 部署将会使用非独立组网的方式，即利用 4G 的核心网络进行 5G 的覆盖，同时兼容 4G，该架构将逐渐升级到独立组网（SA）。图表图表4：5G的的 NSA和和SA 来源：高通，国金证券研究所 为了节省成本、空间和功耗，为了节省成本、空间和功耗，5G SoC 和和 5G 射频芯片的集成将会是趋势，射频芯片的集成将会是趋势，而而 5G 智能型手机设计有三个演进阶段智能型手机设计有三个演进阶段：第一阶段第一阶段：初期 5G 与 4G LTE 数据的传输将以各自独立的方式存在。5G 技术多来自 LTE-Advanced Pro 的演进发展，但 4G 和 5G 两者的编码方式不同，且使用的频段各异，因此，初期 5G 与 4G 数据的传输将以各自独立的方式存在。智能型手机部分将是 1 个 7 纳米(nm)制程的 AP与 4G LTE(包含 2G/3G)基频芯片的 SoC，并配置一组射频芯片(RFIC)。而支持 5G 数据 传输端则完全是另一个独立配置存在，包括一个 10nm 制程、能同时支持 Sub-6GHz 及毫米波段的 5G 基频芯片，前端配置 2 个独立的射频元件，包括一个支持 5G Sub-6GHz 射频 IC，另一个支持毫米波射频前端天线模块。第二阶段第二阶段：5G 智能型手机市场仍处于早期阶段，加上制程良率与成本等考量，主流配置仍会是一颗独立 AP 与一个体积更小的 4G/5G 基带芯片。第三阶段：第三阶段：将会实现 AP 与 4G/5G 基频芯片 SoC 的解决方案，LTE与 Sub-6GHz 射频 IC 也可望进一步集成。而毫米波射频前端仍必须以独立模块存在。2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-8-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表5：5G手机三个阶段的演进手机三个阶段的演进 来源：digitimes，国金证券研究所 4、2019 年是年是 5G 手机元年，手机元年，2020 年年有望加速渗透有望加速渗透 2019 年是年是 5G 手机元年，手机元年，sub 6G 手机手机 2020 年年开始加速渗透开始加速渗透。在营运商网络部署初期，毫米波手机使用效益相对较低，同时由于成本与体积问题的存在，预计 2019-2022 年将以 Sub 6G 为主。图表图表6：手机销量预测：手机销量预测 来源：yole，国金证券研究所 为什么看好为什么看好 2020 年年 5G 加速渗透？加速渗透？需求端：需求端：2019年下半年的换机需求有一部分会递延到明年购买 5G 手机；2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-9-敬请参阅最后一页特别声明 供给端：供给端：2019 年下半年的去库存和明年补库存。2019 年下半年手机厂商一定会大规模的去 4G 手机的库存，因为到明后年这部分机型很难卖出去了；同时，到明后年，5G 手机相对成熟，又要开始一波补库存。价格端：价格端：5G 手机售价往中低端渗透推动 5G 手机加速渗透，华为 Mate 20 X 5G 手机售价六千多价格低于预期，我们认为这是一个很好的信号，预计国内5G 手机的渗透到 2020 年中有望到 3000 元以上的机型，到 2020 年底 2021 年将渗透到 2000 元以上的机型。尽管手机整体市场增长放缓，但由于射频元件随着网络升级是累加的，随着 LTE-A Pro 复杂度的提升和 5G 射频元件的增加，射频前端市场仍然会持续高增长。在中性假设下在中性假设下，假设 5G 手机渗透率与 4G 同步，2020 年全球的 5G 手机销量 1.8-1.9 亿部，国内至少 8000 万以上。乐观假设下：乐观假设下：参考目前国内各厂商的 forecast 和假设苹果三款 5G 手机，国产品牌 2020 年 5G 手机加总超过 1.5亿部，乐观情况下，2020 年全球的 5G 手机销量将接近 2.5 亿部，5G baseband/ap 和 射频前端半导体，有可能准备 2.8-3.0 亿颗。图表图表7：5G手机销量中性预测手机销量中性预测 来源：yole，国金证券研究所 二、二、5G 射频前端射频前端：变化中的机会：变化中的机会 1、5G 核心技术核心技术：CA、MIMO、调制方案、调制方案 5G 技术变化比较多，我们会听到很多相关名词，比如载波聚合、massive MIMO，高阶 QAM（正交振幅调制，rature Amplitude Modulation）等等。事实上整个通信技术的升级都是围绕着香农定理，而相关的技术升级也是围绕是香农公式提高系数信道容量 C，具体来说：增加系数的物理含义是：增加 MIMO 数和增加基站密度（超密集组网）；增加系数的物理含义是：增加频谱宽度，一种是使用新的频段，比如增加 sub6 G 和毫米波段的新频谱，或者是 CA（载波聚合）的方式提升频谱使用效率。增加系数的物理含义是：提高信噪比，主要是通过更高阶的 QAM调制方式。2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-10-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表8：5G核心技术核心技术 来源：yole，国金证券研究所 2、sub 6G：核心技术给射频前端带来的变化核心技术给射频前端带来的变化（1）MIMO：增加独立射频通道，增加天线调谐和天线开关：增加独立射频通道，增加天线调谐和天线开关 MIMO：是一种使用多根天线发送信号和多根天线来接收信号的传输技术。实现在相同频带内的同一载波上传输不同的信息。这种技术又被称为空间复用，每个天线单独馈点。5G-Sub 6G 将增加更多的 MIMO，4x4 下行链路 MIMO 将是 5G 的强制要求。图表图表9：MIMO原理原理 来源：微波射频网，国金证券研究所 对射频对射频器件器件的影响的影响：需要更多的天线和更多的独立射频通道，相应射频前端元件同步增加需要更多的天线和更多的独立射频通道，相应射频前端元件同步增加。2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-11-敬请参阅最后一页特别声明 5G sub 6G 手机端，4x4 下行链路 MIMO 将是强制要求，可能会是1T4R（NSA）或者 2T4R（SA），这对已经支持可选下行 4x4 LTE MIMO 的手机设计，这种改变并不明显，对于其他许多手机需要大幅增加射频器件（LNA，开关、滤波器等）、信号路由复杂性和天线带宽，需要 4 根天线和 4 个独立的射频通道。如果考虑上行 MIMO，增加的元器件更多（PA，开关，滤波器等）。高性能的天线调谐高性能的天线调谐（antenna tuner）和天线转换开关和天线转换开关用量增加用量增加。更多的 MIMO 需要增加更多的天线，但是由于手机空间有限，单台手机可装载的天线数量有限，因此需要使每根天线能够高效地支持更宽的频率范围，将天线数量保持在可承受范围内。更多的 antenna tuner 来提高辐射效率；由于增加的天线数量有限，需要高性能天线转换开关能够最大化信号连接的数量，因此天线开关的数量也会增加。图表图表10：RF器件器件增加智能手机中可用天线容量和天线数量增加智能手机中可用天线容量和天线数量会受限会受限 来源：Qorvo，国金证券研究所（2）更多的更多的 CA和更高的频段：和更高的频段：频段数不断增加频段数不断增加 根据本章第一小节的分析，提升频谱宽度能提高信道容量，进而提升传输速率。而提升频谱宽度有两种方式，一种是通过载波聚合（CA）提高频谱使用效率；另一种是发展新的频谱。载波聚合（载波聚合（CA）载波聚合载波聚合（CA）提升频谱使用效率提升频谱使用效率。CA是将多个载波聚合成一个更宽的频谱，同时可以把不连续的频谱碎片聚合到一起，提高传输速率和频谱使用效率。可分为：带间载波聚合、带内载波聚合（连续/不连续）。2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-12-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表11：载波聚合的原理和分类：载波聚合的原理和分类 来源：3GPP，国金证券研究所 载波聚合带来频段数的载波聚合带来频段数的大幅大幅增加增加。从 4G LTE4G到 4G LTE-Advanced Pro，载波聚合组合的数量呈指数级增长，频段数也快速增加，从 4G LTE的 66 个增加到 4G LTE-Advanced Pro 1000 多个，5G 将带来更多的载波聚合，预计总频段数将超过 1 万个。图表图表12：更多的载波聚合使得：更多的载波聚合使得5G频段数激增频段数激增 来源：digitimes，国金证券研究所 载波聚合对射频前端的影响：载波聚合对射频前端的影响：天线开关数增加；天线开关数增加；由于载波聚合带来了频段数量的大幅度增加，但是不会带来天线数量的增加，因此天线开关数量会增加。滤波器数量大幅增加；滤波器数量大幅增加；滤波器的数量会大幅增加，因为载波聚合会带来频段数的增加，而增加一个频段需要增加至少 2-3 个滤波器。2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-13-敬请参阅最后一页特别声明 PA和和 LNA不一定会增加，其他开关数也会增加。不一定会增加，其他开关数也会增加。因为 PA 和 LNA 带宽比较宽，可以多个频段共用，用开关切换，因此相应的 PA、LNA的开关数也会增加。发展新频谱使用资源发展新频谱使用资源 发展新频谱使用资源发展新频谱使用资源是通信技术发展是通信技术发展的的持续推动的方向持续推动的方向。例如 2G 仅使用900MHz、1800MHz 两个频段，3G 新增 1.9GHz、2.1GHz、2.6GHz等几个主要频段，而 4G 通讯发展至今已定义多达 60 多个频段。5G NR 已定义的频谱范围则提高至 6GHz(FR1)，及过去蜂巢式行动网络从未使用过的毫米波段(FR2)。新的频谱资源开发有朝更高频段、更大频谱使用范围发展的趋势新的频谱资源开发有朝更高频段、更大频谱使用范围发展的趋势，5G 通讯使用更高的频段，一方面是寻求更多可作为全球通讯使用的频段，二方面是高频段拥有更宽广的频谱资源，能提供 Gbps 级传输应用服务。如 4G LTE 移动通信技术使用频段从 700MHz 横跨至 3.5GHz，而在 Rel.15 版本的 5G NR已定义的频谱范围则提高至 6GHz(FR1)，及过去蜂巢式行动网络从未使用过的毫米波段(FR2)。图表图表13：网络升级，频率不断升高：网络升级，频率不断升高 来源：digitimes，yole，qorvo，国金证券研究所 5G 新频谱对射频前端的影响：新频谱对射频前端的影响：更多更高的频段更多更高的频段：更多的频段带来射频元件的同步增加更多的频段带来射频元件的同步增加。滤波器：滤波器：BAW/FBAR 用量的增加用量的增加。2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-14-敬请参阅最后一页特别声明 由于 SAW 只支持 2G 以内的频段，因此 5G-sub 6G 将带来适合 2G以上高频段的 BAW/FBAR 用量的增加；更大的带宽更大的带宽：最大单通道带宽由 4G 的 20 MHz 变为 5G sub6 的 100 MHz。在一定情况下需要使用适合大带宽的在一定情况下需要使用适合大带宽的 LTCC（低温共烧陶瓷，低温共烧陶瓷，Low Temperatrue Co-fired Ceramic）陶瓷滤波器陶瓷滤波器。带宽变得越宽，滤波器的一致性难度提升，温漂问题难度增大，在一定情况下需要使用适合大带宽的 LTCC 陶瓷滤波器。PA性能提升，需要覆盖更大的带宽性能提升，需要覆盖更大的带宽。（3）更高阶更高阶 的的 QAM 调制调制：射频前端性能提升：射频前端性能提升 QAM 调制又叫正交幅度调制，把多进位与正交载波技术结合起来，进一步提高频带利用率。更高阶的 QAM 调制可以提升传输速率，256QAM 调制的速度是 64QAM调制的 1.3 倍。5G 将会使用更高阶的 QAM调制。图表图表14：不同的调制：不同的调制 图表图表15：更高阶的更高阶的QAM调制可以提升传输速率调制可以提升传输速率 来源：3GPP，国金证券研究所 来源：digitimes，国金证券研究所 更高阶的更高阶的 QAM 调制对射频前端的影响调制对射频前端的影响：PA等射等射频器件需要更高线性度等性能。频器件需要更高线性度等性能。QAM 调制点的数量越多，发送的信息越多，频谱效率越高。但点数越多，它们在载波上的幅度越接近，信号越可能受到噪音或干扰。RF 组件的性能必须提高。比如 QAM256 调制将需要更高的 PA 线性度。此外满足这些 PA性能要求可能会带来功耗上的挑战。3、毫米波：革命性的变化、毫米波：革命性的变化 毫米波射频前端和天线整合成毫米波射频前端和天线整合成毫米波（毫米波（mmWave）天线模块天线模块。毫米波射频模块不仅可以集成 PA，滤波器，开关和 LNA，还可以集成天线和天线调谐器，最终通过 AiP或 AoP技术封装成毫米波天线模组，在这个模组内把天线预先整合好，提前做好天线的调整工作，让所有器件都能更智能地协同工作，从而很容易形成波束，保障信息传输质量。2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-15-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表16：LCP封装整合射频前端模组，封装整合射频前端模组，高通高通QTM052天线模组天线模组 来源：digitimes，yole，国金证券研究所 毫米波带来工艺和材料升级毫米波带来工艺和材料升级。滤波器：由于 BAW 目前一般支持频段 6G以内，因此毫米波段有望使用 IPD 或者陶瓷等技术；PA&LNA&开关：毫米波段的应用将会采用更多 advanced SOI技术。2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-16-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表17：毫米波带来工艺和材料升级毫米波带来工艺和材料升级 来源：GTI，国金证券研究所 4、射频前端射频前端半导体半导体：模模块块化化是必然是必然趋势趋势 射频前端射频前端半导体模块半导体模块化化是是趋势趋势。由于智能型手机空间有限，而元件增加，射频前端元件模块化是必然趋势。4G 时代集成度不同的射频前端模组种类较多，比如 ASM，FEMiD，PAMiD 等等。目前模组化程度最高的是 PAMiD，由于 PA使用 GaAs HBT，LNA和射频开关使用的 RFSOI等，滤波器采用 MEMS工艺，因此滤波器的集成是难点。图表图表18：射频前端模块化程度不断提升：射频前端模块化程度不断提升 来源：murata，国金证券研究所 2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-17-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表19：不同的射频前端模块不同的射频前端模块 来源：murata，国金证券研究所 复杂度提升，空间有限，促进模块化趋势复杂度提升，空间有限，促进模块化趋势 随着通信技术的升级，手机射频前端的复杂度不断提升随着通信技术的升级，手机射频前端的复杂度不断提升。如下图 iPhone和 Android LTE RFFE 的设计演变。LTE 演进的下一步功能更高设备中引入更高阶调制（256QAM），将 3x20MHz 系统的最大理论吞吐量推至 600mbps 或速度提高 33。此外，不久之后实施了 4x4 MIMO 天线布局。同样，这些进步增加了 RFFE整体的复杂性。图表图表20：手机射频前端的复杂度不断增加：手机射频前端的复杂度不断增加 2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-18-敬请参阅最后一页特别声明 来源：IHS，国金证券研究所 分配给射频前端的分配给射频前端的 PCB 板面积没有增加板面积没有增加，模块化成必然趋势，模块化成必然趋势。尽管射频前端的用量和复杂性急剧增加，但分配给该功能的 PCB空间量却不断下降，通过模块化提高前端器件的密度成为趋势。图表图表21：模块化模块化趋势趋势下射频功能的下射频功能的PCB密度不断提升密度不断提升 图表图表22：射频前端模块化趋势：射频前端模块化趋势 来源：IHS，国金证券研究所 来源：yole，国金证券研究所 目前射频组件中模块占市场的目前射频组件中模块占市场的 30%，未来比例会逐渐上升，未来比例会逐渐上升。根据 Navian估计模块现在占 RF 组件市场的约 30，在模块化趋势下，该比率将在未来逐渐上升。从村田滤波器出货来看，模块中滤波器出货占比目前超过了 50，预计未来比例也将逐步增加。图表图表23：模块化：模块化趋势趋势下射频功能的下射频功能的PCB密度不断提升密度不断提升 图表图表24：射频前端模块化趋势：射频前端模块化趋势 来源：Navian，国金证券研究所 来源：murata，国金证券研究所 苹果，三星，华为，小米等大部分手机都有不同程度的模块化。苹果，三星，华为，小米等大部分手机都有不同程度的模块化。按面积来看，以 iPhone X为例，模块化射频器件的面积占比接近了百分之五十。以三星为例，2012 年三星 Galaxy SIII 中只有 6的主要射频元件集成在模块中，而这些元件占射频前端 BOM成本的 26（不包括 RF 收发器）。相比之下，模块化组件占三星 Galaxy S8 Plus 中射频前端 BOM的 87。2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-19-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表25：不同手机模块化程度：不同手机模块化程度 图表图表26：射频模块的：射频模块的BOM占比越来越高占比越来越高 来源：yole，国金证券研究所 来源：IHS，国金证券研究所 不同材料的模块化以及减少射频器件之间的干扰是难点不同材料的模块化以及减少射频器件之间的干扰是难点。射频前端器件总体分为两种工艺，一种是半导体工艺（PA/LNA/开关），另一种是 MEMS 工艺（滤波器）。由于 PA 使用 GaAs HBT，LNA 使用 GaAs/SiGe，射频开关使用RF SOI 都是属于半导体工艺，而滤波器采用 MEMS 工艺，因此滤波器的集成是难点。3G/4G 会是分立式和模块式并存，会是分立式和模块式并存，5G 增量部分大部分都是模块增量部分大部分都是模块 3G/4G 时代射频前端集成度取决于设计和性价比，分立式和模块并存时代射频前端集成度取决于设计和性价比，分立式和模块并存。出于空间的考虑，4G 高端机需要部分射频器件采取模块形式，但是射频前端模块成本相对会高，因此低端机主要是分立式的。一般来说射频集成度与其他类似设计和定价的智能手机中的射频部分的成本是直接相关的。5G 时代新增的大部分是模块，且集成度将不断提升时代新增的大部分是模块，且集成度将不断提升。模块化趋势，模块化趋势，5G 新增大部分是新增大部分是 PAMiD、PA+FEMiD、DRM 模块模块。由于手机空间有限，而 5G 需要增加大量的射频前端器件，因此，对于 5G 频段新增的射频前端器件，主要是模块形式，除了一部分antenna plexer，小开关，天线调谐开关等之外，大部分的增量都是模块。射频模块里的集成度也在不断提升。射频模块里的集成度也在不断提升。最开始用于低（大约LNA/开关开关/调谐调谐PA 射频前端价值量增长具有结射频前端价值量增长具有结构性构性，滤波器、开关滤波器、开关等等未来增速最快未来增速最快。射频前端器件虽然整体是高增长的，但是不同的射频前端器件增长也是结构性的。其中滤波器由于跟频段数相关，增加频段就要增加滤波器，因此滤波器未来几年复合增速高达 19%，而 PA 由于是化合物半导体工艺，带宽较宽，因此可以多个频段共用一个 PA，数量上增速相对缓慢。图表图表31：射频前端结构性增长：射频前端结构性增长 来源：yole，国金证券研究所 2 1 8 8 3 4 6 5/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 0 5 1 6:4 8行业深度研究-22-敬请参阅最后一页特别声明 （1）滤波器：增速最快，贡献了射频前端滤波器：增速最快，贡献