獵雲網註：5G是未來的底層元素之一，作為5G核心器件的通信晶片順勢成為資本焦點。但通信晶片產業構成龐雜，技術細節繁多，歐美傳統列強早在數十年前便將通信電子化、信息化甚至晶片化作為國防安全和戰略產業部署的核心方案，部署在過去、現在和未來。文章來源：小飯桌（ID：xfzmedia），作者：史悅。
近年來，Space X的異軍突起讓「空天一體化」和「星間互聯互通」的主題喧囂而至，「一箭六十星」如同未來神話般地準備把地球近地軌道鋪滿，形成星球大戰當年夢想的Starlink（星鏈）。
隨著中美兩超決鬥進入白熱化，「空天一體化」連帶的5G甚至6G通信正式列入主戰議題，到底未來通信如何構建？通信硬體基礎結構又如何託起這個萬物互聯的時代？
在筆者看來，正如中國商業航天的發展一樣，通信產業需要在商業資源和資本的助推下，以國家原有技術研發存量為題，輔以全球各大先進半導體廠商多年的工程研發和產品經驗，投資一批具備原創核心技術、先進研發工程理念以及掌握大規模生產一致性能力的研發團隊和工程團隊，逐步構建起原創技術和創業公司的創新城牆，直面美國的競爭。
通信晶片的五臟六腑：如何構建未來通信大腦框架？隨著5G的到來，作為5G核心器件的通信晶片也迎來巨大的結構化增長機會。
其中，射頻前端模塊是無線電系統的接收和發射的主要功率器件，可實現射頻信號的傳輸、轉換和處理，是移動終端通信的核心組件，也是構建5G整體通信網絡的基石。
射頻前端以Switch（開關），LNA（低噪聲放大器），PA（功率放大器），Duplexer（雙工器）和Filters（濾波器）為代表的核心受益器件的需求將海量上升，其構成的主體產業框架也會迅速崛起，值得資本關注。
在射頻前端的多個器件中，作為收發端核心器件的濾波器佔比最大，一直是射頻市場的半壁江山，2017年佔比射頻市場的54%，但目前濾波器國產化替代才剛剛起步，是困擾中國智慧型手機產業鏈和通信基站產業鏈的核心問題之一。濾波器勢必是國內市場的突破重點，未來發展空間巨大。
以華為代表的巨頭已開始布局，去年華為就收購了國內SAW濾波器出貨量最大的好達電子。當下國內市場還有麥捷科技，德清華瑩等以中電為技術核心的團隊，但都尚處於初期研發和初期大規模出貨階段。
從濾波器市場構成來看，主要有SAW、BAW和LTCC三大類濾波器。SAW濾波器和BAW濾波器需重點關注。
SAW濾波器主要應用於1.6GHz以下的低頻段，BAW濾波器主要應用於2.5GHz以上的中高頻段。
由於5G需採用4.9GHz以上的高頻率，且需要多個信道同時通信，其更高時延和更大帶寬讓濾波器產業從SAW濾波器向BAW濾波器過渡。但BAW濾波器的製造工藝複雜程度和成本都高出SAW濾波器數倍，一定程度上制約了其迅速普及。
目前最新推出的IHP-SAW濾波器可處理頻率能達到3.0GHz，且造價僅為BAW濾波器的20%-25%，既解決了一定程度的溫補問題，也部分緩解了在高頻場景中SAW無法應用的窘境。
現階段，SAW濾波器和BAW濾波器全球市場均以海外龍頭壟斷為主，國產化替代剛剛起步。
在SAW濾波器方面，國內市場以中低難度的BAND 1，BAND 2等低端濾波器為主，主要玩家有好達電子、中電系德清華瑩和深圳麥捷。
高難度市場國內未有涉及，包括高頻濾波器、雙工器、多工器以及共存濾波器等迄今一片空白，海外廠商日本村田（Murata）、TDK和太陽誘電佔據市場份額的85%，呈現寡頭統治。
目前國內多個廠家研發的BAND 40，是國內首次具備完整研發和生產能力的高端濾波器器件單品，有望突破國內該項產品國產化率為零的尷尬，並通過渠道逐漸滲透進入智慧型手機領域，逐步開展對進口SAW濾波器的國產化替代。
在BAW濾波器方面，國內市場以中低難度的BAND 1低端雙工器搭配BAND 40為主。包括高頻濾波器、雙工器、多工器以及共存濾波器等高端市場，國內市場迄今也一片空白。
其中天津諾思的部分產品頻率範圍和封裝尺寸可達到現有市場化的需求，以RSFD1881C，RSFD1881N為代表的雙工器系列，同樣進入緊鑼密鼓的研發周期。
在日本村田（Murata）的努力下，SAW濾波器的使用範圍進一步擴大，SAW和BAW濾波器在射頻頻率的整體分布上，出現了些許結構性的變化。隨著推出TC-SAW、IHP-SAW，日本村田（Murata）的產業位置開始產生變化，但整體來看，Boardcom和Avago在高頻領域仍然一枝獨秀。國內市場主要集中在複雜程度低，射頻頻率低的產業位置，未來國產化替代仍長路漫漫。
通信晶片的市場格局：日美大廠獨舞，中國如何後來居上？1.市場競爭格局射頻前端晶片市場規模受移動終端需求和單機射頻晶片價值增長的雙重驅動。在移動終端穩定出貨的背景下，射頻前端晶片行業的市場規模持續快速增長。
根據QYR Electronics Research Center的統計，2010年-2017年全球射頻前端市場規模以每年約13%的速度增長，2017年達130.38億美元，預計2020年接近190億美元。
該產業鏈從射頻元件逐漸向前端模組釋放。射頻元件方面，村田（Murata）和QORVO分別在LNA和PA領域展開收購以達到絕對核心的產業鏈控制力。
其中，村田（Murata）收購Peregrine整合PA射頻元件領域的供貨能力和產品一致性能力，Qorvo收購Cavendish Kinetics整合濾波器元件供應能力，射頻元件供應商向前端模組廠商提供供貨能力，從而形成向智慧型手機等手持設備供應的全套產業鏈。
目前Qorvo和村田（Murata）均具備全產業鏈布局的能力，而與高通成立聯合公司的TDK則是打通了手持設備晶片、PA和濾波器的全套產業鏈（高通曾收購PA公司Blacksand）。
在濾波器方面，村田（Murata）從電容、電感和靜噪元件出發，一直到前端模塊、耦合器、巴倫器、RFID到SAW濾波器的全SKU產品均有覆蓋，形成了產業鏈局部的強大統治力。
另一家超級巨頭Skyworks則針對BAW濾波器相關技術和射頻前端產業鏈展開和日本巨頭的競爭。梯隊方面，村田（Murata）、TDK和太陽誘電代表日本陣營，Skyworks、Avago、Qorvo和Boardcom代表美國陣營。
其中如上文所述，TDK和高通成為一家，Avago和Boardcom也成為一家，巨頭統治的能力和範圍越來越大。
而從整個射頻前端市場來看，高端市場被歐美廠商全面佔據，其頭部三大集團佔據全球超過90%的市場份額，且由於佔據市場的中上遊，享受全球市場給中上遊客戶帶來的超額收益。
模仿歐美序列的國產化序列，則包括RDA與展訊合併的紫光展銳，國內4G射頻方案完整度相對較高的國民飛驤和中科漢天下。尤其是中科漢天下，其4G PA導入數家知名IDH方案商和品牌客戶的BOM列表，取得了階段性的成功。
模仿高端廠商向PA和濾波器中下遊併購的步伐，聯發科和紫光展銳正向PA和濾波器過渡，擁有巨量4G（潛在5G）手機用戶的聯發科收購絡達（AIROHA），紫光展銳也通過收購銳迪科（RDA）展開自己對PA的野心。
而面對整體國產替代率低於2%的濾波器市場，聯發科和紫光展銳還很難找到相關標的進行收購，完善該能力，除去好達電子被華為哈勃收購以外，其餘並未發生更多更大的資本行為，體現出該市場尚處於早期發展階段。
2.國際大廠簡析1）深耕PA的Skyworks
Skyworks在PA方面的布局極深，包括汽車、物聯網、行動裝置、基礎設施、互聯家庭和可穿戴設備等六個領域同時發力，覆蓋了功率管理、雙工器、開關、低噪聲放大器、功率放大器和濾波器等領域，有將軟硬體耦合、模塊化、電子化和系統性封裝做好的技術，展示了極其綜合和強大的產品能力以及持續研發能力。
而在布局5G的道路上，Skyworks享受了智慧型手機所帶來的巨大助力。再加上物聯網應用的持續增加和模擬產品業務的集中式爆發，作為翹楚的Skyworks享受其利，實現了連續6個財務年度的集中增長。
2018年全球半導體進入下行周期，保量的集中策略導致產品價格的梯次遞減，毛利率從10.6%下降到5.9%，在等待下一次行業周期到來前，Skyworks會通過收購等方式密集布局5G射頻相關的產業和技術領先性標的，站穩腳跟。
2）5G射頻的鼻祖Qorvo
Qorvo是提出5G原始概念的偉大公司，其涉及領域包括BAW和SAW的各型號濾波器，SAW主要是TC-SAW。隨著4G-LTE等相關的高性能產品的廣泛應用，Qorvo在射頻前端方面的提前布局效果顯著，特別是重點布局了高端濾波器產品（比如收購Cavendish Kinetics具備了一定的TC-SAW的生產能力），以及與Boardcom在BAW濾波器市場分庭抗禮的局面，讓QORVO的未來仍然被一片看好。
Qorvo在2014年以來各大收購案均是產業鏈布局的關鍵動作。在較低的無形資產攤銷、更高的營業收入和退稅優惠的共同作用下，Qorvo 2019財年營業利潤從2018 財年的0.7億元增長到2.2億元，2019年的歸母淨利潤為1.33億美元，同比增長432.5%。
3）BAW濾波器的第一巨頭Boardcom
Boardcom提供無線嵌入式解決方案和射頻組件，在射頻前端和BAW濾波器生態的產品上均有涉及。2016年Boardcom被Avago收購。
Boardcom整體受益於存儲和工業體系的增長，年複合增長率在整個行業領跑者中屬於翹楚地位。2017年Boardcom完成了對網絡設備製造商博科的收購，並於2018年將博科並表，Boardcom 2018年淨利潤123.2億美元，同比增長656%。
3.國內梯隊簡析1）卓勝微
卓勝微採用RF CMOS工藝，使用射頻低噪聲放大器產品化，採用拼版式集成射頻開關，解決了相關方案，是國內較為少見的覆蓋射頻前端，並進入三星、小米、華為等智慧型手機客戶的廠商。
公司供應鏈管理能力極強，採購供貨周期、備貨和交付周期管理實力強，使得公司整體淨利潤始終保持在較高水準（平均超過25%）。另外，公司募投了超過8億資金用於濾波器及相關核心器件的開發，並持續保持對PA以及相關模組的研發和投入，保證了技術的全面性和完整性。
但卓勝微受其產業供應鏈影響較大，過於依賴三星單一大客戶，2018年-2019年業績巨大波動都由此造成。
2）韋爾半導體
韋爾半導體有保護器件(TVS、TSS)、功率器件(MOSFET、Schottky Diode、Transistor)、電源管理器件(Charger、LDO、Buck、Boost、Backlight LED Driver、 Flash LED Driver)和模擬開關等四條產品線，700多個產品型號，產品在手機、電腦、電視、通訊、安防、車載、穿戴、醫療等領域得到廣泛應用。
3）中科漢天下
中科漢天下的射頻前端晶片和SoC均在國內處於領先，在通信隊列中有面向手機終端供應的2G/3G/4G全系列晶片，面向AIoT市場的物聯網無線連接晶片，支持英特爾，聯發科、展訊等基帶平臺，總出貨量超過7億顆。
通信晶片的材料格局：第三代半導體材料登場第一代半導體材料主要是指矽（Si）、鍺（Ge）元素半導體材料。其在國際信息產業技術中的各類分立器件、極為普遍的集成電路、電子信息網絡工程、電腦、手機、電視、航空航天、各類軍事工程和迅速發展的新能源、矽光伏產業中都得到了極為廣泛的應用。
第二代半導體材料主要是指化合物半導體材料，如砷化鎵（GaAs）、銻化銦（InSb）。細分來看，有GaAsAl、GaAsP等三元化合物半導體；Ge-Si、GaAs-GaP等固溶體半導體；非晶矽、玻璃態氧化物等玻璃半導體（又稱非晶態半導體）；酞菁、酞菁銅、聚丙烯腈等有機半導體。
第三代半導體材料主要以碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石、氮化鋁（AlN）為代表的寬禁帶（Eg》2.3eV）半導體材料。其主要應用為半導體照明、電力電子器件、雷射器和探測器等領域，每個領域產業成熟度各不相同。在前沿研究領域，寬禁帶半導體還處於實驗室研發階段。
第一代半導體的材料基礎都是矽基，但面對分立器件和應用極為普遍的集成電路越來越高的性能要求，針對元素屬性，添加部分稀有元素成為化合物材料基，成為了發展趨勢。
但矽基半導體未來不會被化合物半導體的發展完全替代，它仍然作為大量基礎元器件支撐中低端的底層產品和部分基礎產品，而其他具有特殊要求的產品需要再使用化合物進行。
比如第三代半導體具有較大的禁帶寬度和較高的擊穿電壓，耐壓和耐高溫性能良好，所以可用於製造高頻、高溫、大功率的射頻器件和其他有需求的器件。
在第三代半導體中，碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）從各類化合物中脫穎而出，成為第三代半導體的基石。
碳化矽（SiC）由於化學性能穩定、導熱係數高、熱膨脹係數小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途。
氮化鎵（GaN）材料的研究與應用是目前全球半導體研究的前沿和熱點，是研製微電子器件、光電子器件的新型半導體材料，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應用方面有著廣闊的前景。
氮化鎵(GaN)也是5G通信晶片及其相關器件的當下最理想材料。在汽車方面，氮化鎵(GaN)可應用於高性能車規級晶片，小尺寸高溫可靠性車規級晶片；通信塔方面，可應用於高頻濾蜂窩/DAS晶片；基站方面，可應用於高性能基站晶片和高頻率通信晶片。
從氮化鎵（GaN）、砷化鎵（GaAs）和LDMOS（橫向擴散金屬氧化物半導體）構成的功率頻譜使用範圍中可以看到，從功率方面，LDMOS由於承載能力有限，位於整個使用範圍的下遊，在高頻率和高功率方面，氮化鎵（GaN）具備得天獨厚的優勢，而未來雷達、航空、衛星通信方面，砷化鎵（GaAs）將成為最優解。
1.國內標的1）穩懋
臺灣穩懋成立於1999年，是全球最大的砷化鎵（GaAs）晶圓代工廠及亞洲首座6寸晶圓生產砷化鎵（GaAs）微波通信晶片的晶圓製造商。
穩懋擁有經驗豐富的技術團隊，充分掌握HBT與HEMT單晶微波積體電路的最新發展，可以持續致力於新技術研發以滿足客戶日新月異的需求。舉例而言，L波段的HBT可應用於手機、低頻無線產品、以及無線區域網路之中。
穩懋之製程技術包含HBT和HEMT兩大類，已有超過20種以上之製程技術進入量產，穩懋可持續推出多樣化的新技術來服務客戶。在市場應用方面，也從手持式無線通訊，積極布局物聯網大趨勢下的5G基礎建設和光通訊的技術開發，以取得未來市場先機。
2）三安光電
三安光電成立於1999年，產業化基地分布在廈門、天津、蕪湖、泉州等多個地區，是國家發改委批准的「國家高科技產業化示範工程」企業。
三安光電專注於充分發揮基於III - V族化合物半導體材料的研發與應用的優勢，發展以新的半導體砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）和碳化矽(SiC）等材料相關的核心業務。三安佔據中國LED市場份額的29%，三安擁有規模化的LED晶片產能，約佔全球晶片產能的19.72%，擁有1400多項專利，持續保持同樣的晶片面積比競爭對手亮度高5%。
產品方面，三安光電工業品序列包括光源、室內照明、植物照明、工業照明和夜景照明；太陽能電池領域包括三代三結空間太陽能電池、高倍聚光多結太陽能電池和電熱聯產太陽能電池晶片。
三安光電由於全面的戰略布局贏得了不錯的財務表現，並且從2017年開始，開始出現了第三代半導體的實質性收入，氮化鎵（GaN）和砷化鎵（GaAs）的收入開始大幅度增長，並進入氮化鎵（GaN）核心產業鏈。
通信晶片的5G技術格局：載波聚合+波束+頻段重整5G技術的核心是增強型移動寬帶技術的運用，包括載波聚合、波束和頻段重整。
其中CA功能可以支持連續或非連續載波聚合，每個載波最大可以使用的資源是110個RB。每個用戶在每個載波上使用獨立的HARQ 實體，每個傳輸塊只能映射到特定的一個載波上。每個載波上面的PDCCH信道相互獨立，可以重用R8版本的設計，使用每個載波的PDCCH為每個載波的PDSCH和PUSCH信道分配資源，也可以使用CIF域利用一個載波上的PDCCH信道調度多個載波的上下行資源分配。
全球不同區域的運營商會有不同的LTE頻譜分配，因此也就有不同的載波聚合的頻段組合需求。
3GPPRAN4小組中有非常多的載波聚合頻段組合正在討論，主要是確定為滿足不同CA頻段組合工作時基站和終端需要達到的射頻指標。
目前5G頻段在手機射頻市場中比例迅速提高，2019年到2022年，5G手機射頻市場將擴大至70億美元的規模，從10%的佔比迅速擴大至24%，成為射頻市場的火車頭。
舉例來說，Qorvo在手機射頻前端主要的集成模塊組合方式是RF Flex™解決方案，它把各個頻段的功率放大器做了集成。除此之外，開關和濾波器也可以做集成，由於Qorvo有分立器件所有的技術與工藝，在RF器件集成時具有得天獨厚的優勢。
除了蜂窩式的集成以外，Qorvo對Wi-Fi的信號鏈路也採取模塊化設計，降低了成本、減小了尺寸以及縮短了客戶的調試時間。同時，還有一種集成的方式為分級接收，也就是MIMO，利用射頻前端N倍的接收或者發射線路提高下行或上行速率。
隨著頻段數量的增加和載波聚合的應用，射頻前端的損耗比以往大，原本的天線不足以覆蓋所有頻段，無法讓每一個頻段內射頻器件都保持最好的性能。Qorvo能通過天線調諧技術讓手機在一根天線的情況下，在不同的制式、不同的網絡環境下都能達到很好的連接質量。
總得來說，隨著5G晶片模組集成進一步加強，行業將迎來巨大的整合機會。