射頻元器件系列(一)——射頻前端

2021-02-15 蝸牛投資日記

射頻元器件是移動智能終端產品必不可少的組成部分,分為射頻前端、射頻後端和射頻天線。5G時代將實現「萬物互聯」,如果說4G時代是人與物的連接,那麼5G時代物與物也將實現大規模連接協同,使得我們的生活和生產更加高效、智能。

我們來舉例子暢想一下未來的智能生活,每天早晨起床之後熱水器已經提前把水溫調整到合適的洗漱溫度,洗漱的同時掃地機器人開始工作,清晨光線充足之後窗簾自動打開,照明自動關閉進入休眠模式,冬季外出關閉房門的同時,汽車自動發動並且開啟空調把車內加熱溫暖,行走至接近車庫時車庫門提前開啟。再例如,未來交通紅綠燈也會實現大規模協同工作,紅綠燈會根據車流量自行調節等待和放行時間,避免綠燈側已經無車通行而紅燈側則有大量車等待,另外每一組紅綠燈之間也會協同工作,根據路上車輛密度、通行流暢程度等實際情況,智能化調配工作時間。雖然用了「未來」這個詞,但是相信並不會很遙遠,因為各個技術難題已經紛紛解決,射頻元器件就是其中之一,「萬物互聯」之間的信號接收和發送離不開它。

本文首先討論第一個部分,射頻前端。射頻前端是一個統稱,由一系列元件組成,主要包括濾波器、功率放大器、低噪放大器、射頻開關、協調開關、雙工器等,分為接收通道和發射通道。其中濾波器負責過濾不符合頻段的信號,功率放大器決定信號的傳輸速度和距離,低噪放大器負責降低噪聲提高信號質量,雙工器的作用是保證信號接收和發送轉換。

射頻前端的重要性首先體現在設備之間的通訊連接,所有的電子設備終端只要是無線連接都有無線接收和發射功能,所以一定配套使用射頻前端,我們最熟悉的就是手機、消費電子以及家用電器。其次隨著5G時代的來臨,「萬物互聯」會帶出射頻元器件需求端快速放量,尤其是5G換機潮是確定性事件,疊加消費電子的高速增長,另外高端射頻元器件具有不可替代性,使得各種5G產品之中採購射頻元器件必須重新備貨,簡單的理解就是5G設備可以收發4G信號,而4G設備則不能收發5G信號。

一部5G手機,成本排名前三的是晶片、射頻前端和屏幕,射頻前端約佔總成本的近10%。射頻前端之中最重要的是濾波器和功率放大器,分別佔到射頻前端成本的約40%和30%。二者未來前景廣闊,除了市場增量之外,國產替代會給國內公司帶來發展機遇。濾波器目前高端市場被日本壟斷。濾波器分為高頻和低頻兩種,中國在低頻濾波器市場有50%的份額,但是在技術含量較高的高頻濾波器市場僅有20%份額,但是隨著國內公司逐漸加大研發力度,技術水平快速進步,高頻濾波器已經有上市公司完成測試開始量產,5G手機中必不可少的陶瓷濾波器,也已經可以量產。功率放大器的情況也相同,雖然與國際先進水平有差距,但是近幾年快速追趕,依靠著第三代半導體的技術突破,國內公司有望彎道超車。關於濾波器和功率放大器,後面會單獨寫文章分析。

國內相關上市公司有:卓勝微、信維通信、麥捷科技、武漢凡谷、大富科技等。這裡重點關注卓勝微,射頻前端龍頭公司。如果單看公司市盈率100多倍,可能會覺得高估,實際上公司將大量的利潤反哺研發,所以科技股單純看PE很可能會失真,公司的市佔率和市銷率很優秀,市佔率體現行業地位,市銷率體現拿到多少利潤,研發投入體現未來價值。公司在低噪放大器和射頻開關領域,國內沒有競爭對手,拿走了國內接近一半的市場份額。

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  • 可重構的射頻前端 簡化LTE的複雜性
    越來越多的頻段加上載波聚合的實施,支持數據量增長的需求,但是,與先前各代的移動無線比較,這極大地增大了射頻前端的複雜程度。保守地說,即將出現的射頻前端系統中,射頻前端的可能狀態的數量(參見圖1)將增加5000倍以上。頻段、不同的調製方案、功率放大器模式、天線調諧狀態和下行鏈路載波的數量越來越多,把這些相乘起來,便得到射頻前端複雜程度增大5000倍的結果。
  • 5G時代的射頻器件產業供應鏈!
    其中,射頻前端模塊主要是實現信號在不同頻率下的收發。射頻前端元器件和模組供應鏈在射頻前端模塊集成上發展更快的廠商有望成為市場的主導者。同時擁有主、被動器件的設計能力、製造工藝以及集成工藝是未來射頻元件公司的發展方向。射頻前端集成存在單片集成(片上SoC系統)和混合集成(SiP封裝)兩個發展方向。目前通過封裝集成的形式更易實現,也是各大廠商重點著力的方向。博通、Qorvo、Skyworks、村田、TDK不僅供應元器件還具有模組整合能力,將在集中度很高的市場中進一步確立優勢。
  • 射頻前端模組化已成大趨勢,開元通信發布自研FEMiD模組晶片EM6375
    射頻前端模組化已成大趨勢隨著通信技術的發展,特別是5G的商用,手機射頻前端需要支持的頻段在大幅的增加,射頻子系統複雜度和功耗也在不斷的提升,在手機輕薄化的有限空間內,如何更好的解決這些問題成為了一個難題。
  • 5G射頻前端:喧囂塵上,落實有幾家?
    吃瓜群眾紛紛猜測:原來華為說的「關鍵物料已大量備料,足夠兩年使用」,說的就是射頻前端晶片你吧!即便在2019年發布的Mate30裡,它沒有採用美國廠商的5G射頻前端,採用的也是村田的晶片,而絕非是我們國產代替。
  • 半導體產業—射頻—信維通信(66)
    公司已經形成了以射頻技術為中心,從研發設計、前端材料到後道工藝的產業鏈布局,射頻領域產品覆蓋信號段(天線)、信號傳輸(射頻連接線、LCP)、信號處理(濾波器、PA等)。同時,在車載和智能家居無線充電領域,公司目前在與客戶進行積極的項目合作,已經開始逐步放量,未來將會是公司又一業務增長點。
  • RF-SOI:當代射頻和毫米波前端的核心
    Luis Andia在《RF-SOI優化襯底 — 當代射頻和毫米波前端的核心》白皮書中也談到了這點,並指出,為了充分利用頻譜資源,5G在系統中引入了眾多針對新應用場景進行了高度優化的技術,例如網絡切片、頻譜共享和共存、聚合帶寬高達1GHz的載波聚合、大規模MIMO和天線陣列系統、以及固定無線接入,小型基站和毫米波技術等等。
  • 2018手機射頻前端知識寶典(技術趨勢、主要廠商、常見問題)
    隨著4G特別是未來5G的發展,手機射頻前端器件需求量增長,變得越來越重要,在手機所佔的成本也越來越高。一、手機射頻前端技術趨勢射頻前端模塊(RFFEM:Radio Frequency Front End Module)是手機通信系統的核心組件,對它的理解要從兩方面考慮:一是必要性,是連接通信收發晶片(transceiver)和天線的必經通路;二是重要性,它的性能直接決定了移動終端可以支持的通信模式,以及接收信號強度、通話穩定性、發射功率等重要性能指標
  • 高通備戰5G 完成收購射頻前端技術公司RF360
    據悉,RF360控股公司是高通和TDK株式會社於2017年2月成立的合資公司,公司業務可支持高通提供完整的4G/5G射頻前端解決方案。資料顯示,RF360控股公司擁有包括表面聲波(SAW)、溫度補償表面聲波(TC-SAW)和體聲波(BAW)在內的一系列全面的濾波器和濾波技術。
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    5G的引入,使得複雜的射頻前端變得更加複雜,隨著射頻前端的價格壓力增加,這種現象可能會加劇。 預計5G發展到成熟階段,全網通的手機射頻前端的Filters數量會從70餘個增加為100餘個,Switches數量也會從10餘個增為超30個,使得最終射頻模組的成本持續增加。
  • 高通:射頻模組使其變成可能
    2018年7月23日,高通宣布推出全球首款面向智慧型手機和其他移動終端的全集成5G新空口(5G NR)毫米波及6GHz以下射頻模組系列—QTM052毫米波天線模組系列和QPM56xx 6GHz以下射頻模組系列,堪稱5G進程上又一裡程碑事件。這兩個系列可與高通驍龍X50 5G數據機配合,共同提供從數據機到天線且跨頻段的多項功能,支持緊湊封裝尺寸以適合於移動終端集成。
  • 五場射頻技術在線分享,射頻饕餮盛宴
    在線講座1:射頻前端噪聲係數測試會議時間:2017年4月11日(10:00-12:00)會議簡介:射頻前端晶片和器件是無線連接的核心,無線連接需求不止,射頻前端器件數量將成倍的增長。而噪聲係數是影響射頻前端靈敏度的關鍵指標,噪聲係數測試方法眾多,新型器件也不斷湧現,在設計驗證階段以及量產階段對於精度和速度的要求各有不同,本次講座將為您做一次分析與總結。如果您是射頻前端電路研發、產品或生產方面的工程師或項目經理,請不要錯過本次講座。會議議程:1. 噪聲係數測量方法簡單回顧與更新2.
  • 射頻前端迎來了新機會!
    OFDMA多址接入系統將傳輸帶寬劃分成正交的互不重疊的一系列子載波集,將不同的子載波集分配給不同的用戶實現多址。OFDMA系統可動態地把可用帶寬資源分配給需要的用戶,很容易實現系統資源的優化利用。由於不同用戶佔用互不重疊的子載波集,在理想同步情況下,系統無多戶間幹擾,即無多址幹擾(MAI)。
  • PAMiD -- 5G手機射頻前端模塊設計的下一個風向標
    以市場份額來看,2018年,前五大射頻器件提供商佔據了射頻前端市場份額的八成,其中包括Murata 26%,Skyworks 21%,Broadcom 14%,Qorvo 13%, Qualcomm 7%。射頻前端的模塊化趨勢射頻前端向模塊化發展的歷史,可以追溯到3G/4G時代。
  • 深度解析高通RF360移動射頻前端解決方案
    更多的頻段需要更多獨立的射頻(RF)前端元件,如功率放大器、多頻帶開關、雙工器、濾波器以及匹配元件等。加上對更大屏幕、四核應用處理器、無線連接、電池和附加元件的需求,全部這些都要被封裝在超薄外殼內,顯而易見,再沒有多餘的空間來擴大射頻前端,何況要滿足單一SKU覆蓋全球LTE漫遊所需的兩倍或三倍頻段擴展(見圖1)。
  • 全球15家射頻器件供應商盤點(附國內上市公司名單)
    國內射頻器件上市公司隨著5G的加速推進,國內一大波從事射頻器件製造的公司也迎來新的發展機遇。目前,國內射頻器件上市公司主要有:信維通信,產品線已從天線向射頻隔離、射頻連接器、射頻材料擴展;碩貝德,在5G天線及射頻前端模組上的開發處於國內領先水平;麥捷科技,片式電感及LTCC射頻元器件的龍頭廠商。
  • 國產射頻晶片燃起星星之火
    據了解,射頻前端晶片包括射頻開關(Switch)、射頻低噪聲放大器(LNA)、射頻功率放大器(PA)、射頻濾波器(Filters,包括SAW、BAW等)、雙工器(Duplexer)等,主要用於智慧型手機等移動智能終端,是移動通信系統的核心組件,實現射頻信號和數位訊號的轉化。隨著移動通信技術持續更新升級,單個智慧型手機中射頻前端晶片數量不斷增加、整體價值不斷提高。
  • 探討射頻器件未來創新之路(設計、工藝、材料)
    5G需要支持新的頻段和通信制式,作為無線連接的核心,射頻前端中的濾波器、功率放大器、開關、天線、調諧器等核心器件成為當前市場的風口。分析機構預測,到2023年射頻前端市場規模有望突破352億美元,年複合增長率達到14%。快速增長的市場讓行業看到了機會,新的射頻公司在不斷地湧現出來,國內射頻廠商打造自主射頻供應鏈就成為很多廠商的追求,但縱觀現狀,差距仍舊明顯。
  • 技術文章丨從射頻到毫米波前端的SOI優化襯底(上)
    與體矽技術相比,SOI技術因其在射頻應用方面的主要優勢導致在過去的十年中被廣泛應用於智慧型手機的前端模塊,尤其以射頻開關為龍頭。SOI晶圓由一層很薄的矽層組成,厚度通常為50-150nm,可在此晶片上創建有源器件,並通過埋氧化物(BOX)層與底層(或支撐)晶圓完全隔離。這種結構有很大的好處。
  • 5G通信系統的核心部件——射頻前端市場前景向好!
    摘要:射頻前端作為通信系統中的核心部件,在5G時代基站及智能終端大規模增長的背景下,具有確定性的良好發展前景。本文主要介紹射頻前端的具體細分及其作用,分析其在5G時代的發展前景。射頻前端具有接收與發出射頻信號的功能,其性能與質量是決定信號功率、網絡連接速度、信號帶寬、通信質量等通信指標的關鍵因素。