靠近天線部分的設備是射頻前端設備。 射頻前端包括發(fā)射通路和接收通路。 發(fā)射通路的器件不多，功率放大、濾波之類的。 接收通路的器件比較多一點，包括低噪聲放大器（LNA）、濾波器等器件，包括增益、靈敏度、射頻接收帶寬等指標，要根據(jù)產(chǎn)品特點進行設計，目的是保證有用的射頻信號能完整不失真地從空間拾取出來并輸送給后級的變頻、中頻放大等電路。

射頻前端是指在通訊系統(tǒng)中，天線和中頻（或基帶）電路之間的部分。在這一段里信號以射頻形式傳輸。對于無線接收機來說，射頻前端通常包括：放大器，濾波器，變頻器以及一些射頻連接和匹配電路。

射頻器件是無線連接的核心，凡是需要無線連接的地方必備射頻器件。在物聯(lián)網(wǎng)應用推動下，未來全球無線連接數(shù)量將成倍的增長。高通預計到 2020 年，全球?qū)崿F(xiàn)無線連接的終端設備數(shù)量超過 250 億個。

無線連接需求不止，射頻器件行業(yè)機會不斷。手機配臵的無線連接協(xié)議越來越多，直接驅(qū)動射頻器件行業(yè)持續(xù)成長。從早期的 2G 單一通信系統(tǒng)，到現(xiàn)在的2G、 3G、 4G、 Wifi、藍牙、 NFC、 FM，手機需要支持 7 個以上無線通信系統(tǒng)，射頻器件單機價值數(shù)倍于十年前的系統(tǒng)。

5G演進是循序漸進的過程，創(chuàng)新射頻器件技術有望在 4.5/4.9G得到應用。 2G到 3G 的演進過程中，無線通信經(jīng)歷了 UMTS、 HSPA、 HSPA+三個階段； 3G到 4G 的演進過程經(jīng)歷了 class 1-2、 class3-4、 class5 三個階段。

我們認為向，5G 的演進過程同樣是一個循序漸進的過程，會經(jīng)歷 4.5G/4.9G 等中間形態(tài)。

而在這些中間形態(tài)中（2018 年左右），就會有一些射頻技術實現(xiàn)商業(yè)化應用。射頻器件在消費電子及軍工產(chǎn)業(yè)都有著至關重要的應用，產(chǎn)業(yè)資本及國家大基金的重視程度將與日俱增。在各方資本的助力下，國內(nèi)射頻器件行業(yè)將迎來新一輪行業(yè)大發(fā)展機遇。

PA 芯片領域：

PA 芯片行業(yè)迎來接口標準化及砷化鎵晶圓代工向國內(nèi)轉移兩大紅利，國內(nèi) PA 廠商的產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)過程更加順暢，預計在 5G 時代國產(chǎn)替代率將大幅提高。目前國內(nèi)已經(jīng)涌現(xiàn)出諸如漢天下、中普微、 RDA 等一批 PA優(yōu)秀廠商。

濾波器領域：

到 2020 年，頻段數(shù)量新增 50 個以上，理論上新增一個頻段需要配置2 個濾波器，頻段數(shù)量增長直接驅(qū)動濾波器數(shù)量大幅增長。

天線領域：

MIMO 多天線技術的應用，單個手機及基站配臵的天線數(shù)量成倍增長。 5G 最大的變化是引入高頻率頻段，天線的設計方案將由現(xiàn)有的單體天線改為陣列天線，新型磁性材料及 LTCC 集成技術將是 5G 天線的核心技術。國內(nèi)廠商在 4G 天線已經(jīng)占據(jù)國際領先位臵，產(chǎn)品已進入蘋果、三星等高端手機品牌。而在厘米波、毫米波通信領域，國內(nèi)科研院所積累了豐富的技術經(jīng)驗，雷達及衛(wèi)星通信的技術處于全球領先地位。我們看好在 5G 浪潮推動下，軍用

厘米波/毫米波技術向消費電子領域的轉化邏輯。

什么是射頻器件

射頻器件是無線通訊設備的基礎性零部件，在無線通訊中扮演著兩個重要的角色，即在發(fā)射信號的過程中扮演著將二進制信號轉換成高頻率的無線電磁波信號；在接收信號的過程中將收到的電磁波信號轉換成二進制數(shù)字信號。

無論何種通信協(xié)議，使用的通訊頻率是高是低，配臵射頻器件模塊是系統(tǒng)必備的基礎性零部件。無論是使用 13.56Mhz 的信號作為傳輸載體 NFC 系統(tǒng)；抑或是使用900/1800Mhz 信號作為傳輸載體的 GSM 通訊系統(tǒng)； 還是使用 24Ghz 和 77Ghz 電磁波信號作為傳輸載體的無人駕駛毫米波雷達，均需要配臵射頻器件模塊。作為無線通

訊不可缺少的基礎一環(huán)，射頻器件的技術革新是推動無線連接向前發(fā)展的核心引擎之一。在聯(lián)網(wǎng)設備大規(guī)模增長的環(huán)境下，射頻器件行業(yè)是未來成長最快且最確定的方向性資產(chǎn)。

未來的世界是一個無線連接一切的世界。根據(jù) Gartner 預測，到 2020 年，聯(lián)網(wǎng)設備將達到 250 億部，實現(xiàn)全球平均每個人 3 個聯(lián)網(wǎng)設備的規(guī)模。而據(jù) Gartner 統(tǒng)計，在2015 年，全球消費行業(yè)僅僅只有 29 億部聯(lián)網(wǎng)設備；工業(yè)應用領域僅 7.36 億部聯(lián)網(wǎng)設備。在無線聯(lián)網(wǎng)終端設備從 2015 年的 36 億部增加至 250 億部的大趨勢下，射頻器件的年產(chǎn)值將增加數(shù)倍。

圖 1: 蘋果 iPhone 6s SE 中的主要射頻器件及芯片

射頻前端的構成

射頻前端模塊由功率放大器（PA）、濾波器、雙工器、射頻開關、低噪聲放大器、接收機/發(fā)射機等組成。其中功率放大器負責發(fā)射通道的射頻信號放大；濾波器負責發(fā)射及接收信號的濾波；雙工器負責 FDD 系統(tǒng)的雙工切換及接收/發(fā)送通道的射頻信號濾波；射頻開關負責接收、發(fā)射通道之間的切換；低噪聲放大器主要用于接收通道中的小信號放大；接收機/發(fā)射機用于射頻信號的變頻、信道選擇。

圖2 移動通信終端各個射頻器件之間的信號傳輸關系

以 iPhone 7 的配臵來看，手機配臵了 3 顆 PA 芯片（高、中、低頻段）， 2 顆濾波器組， 2 顆射頻開關， 2 顆 PA、濾波器一體化模組。

表 1: 蘋果 iPhone 7 的射頻前端芯片主要供應商

圖3? 蘋果手機射頻前端模塊的演進（ 2010 年到 2015 年）

市場規(guī)模達 110 億美金，行業(yè)保持雙位數(shù)高速成長

2015 年，全球移動終端射頻器件市場規(guī)模約有110 億美金。根據(jù)高通半導體的預測，移動終端的射頻前端模塊在 2015-2020 年間的復合增速在 13%以上，到 2020 年市場規(guī)模將超過 180 億美金。

射頻前端模塊市場增長強勁，一方面，2015年全球 4G終端出貨量占比剛剛躍過50%，滲透率的提升保證了未來 2 年的成長動能。另一方面 4G 到 5G 的演進過程中，射頻器件的復雜度逐漸提升，射頻器件的單部手機價值量會得到提升。

圖4移動終端射頻器件市場規(guī)模（億美金）

而隨著終端支持的無線連接協(xié)議越來越多，從最初的 2G 網(wǎng)絡到現(xiàn)在的 NFC、2G/3G/4G網(wǎng)絡、 WiFi、藍牙、 FM 等，通信終端的射頻器件單機價值量增長了數(shù)倍。展望未來，4G 的滲透率尚未飽和，滲透率提升將繼續(xù)驅(qū)動射頻器件單機價值量增長。另外 5G通訊為射頻器件行業(yè)帶來新的增長機遇，一方面射頻模塊需要處理的頻段數(shù)量大幅增加，另一方面高頻段信號處理難度增加，系統(tǒng)對濾波器性能的要求也大幅提高。

在早期的 GSM 手機中，射頻器件的單部手機價值量不足 1 美金，而如今 4G 時代，蘋果、三星的高端旗艦機型的射頻器件單機價值量超過 12.75 美金，單機價值量在過去的十年間增長了數(shù)倍。

3G 終端轉換為 4G 終端帶來單機價值量翻倍以上增長。 根據(jù)美國射頻器件巨頭Triquent的預測， 進入 4G 時代， 單部手機射頻器件價值從 3G 終端的 3.75 美金提升至 7.5 美金，支持全球漫游的終端設備 ASP 甚至達到了 12.75 美金。

圖5? 單部手機 RF器件價值量演變（美金）

圖6? 單臺手機 RF器件價值量

5G 三大技術升級，射頻器件迎來革新機會

5G 通信為了實現(xiàn)在通訊速率及容量上的升級， 在技術上主要有三大變化：一是使用了更多的通訊頻段；二是使用量 MIMO 多天線技術；三是使用了載波聚合技術。

（1）通訊頻段帶來的機會

在 2012 年全球 3G 標準協(xié)會 3GPP 提出的 LTE R11 版本中，蜂窩通訊系統(tǒng)需要支持的頻段增加到 41 個。根據(jù)射頻器件巨頭 skyworks 預測，到 2020 年， 5G 應用支持的頻段數(shù)量將實現(xiàn)翻番，新增 50 個以上通信頻段，全球 2G/3G/4G/5G 網(wǎng)絡合計支持的頻段將達到 91 個以上。

理論上，單個頻段的射頻信號處理需要 2 個濾波器。由于多個濾波器會集成在濾波器組中，手機配臵的濾波器器件與頻段數(shù)量之間的關系并非簡單線性比例關系。但頻段增多之后，濾波器設計的難度及濾波器數(shù)量大幅增加是確定的趨勢，相應的價值量和銷售數(shù)量都會數(shù)倍于目前的濾波器。

就實際應用而言，國內(nèi)市場銷售的手機普遍支持五模十三頻，即支持的頻段數(shù)量為13 個。 而在之前，國內(nèi) 2G 手機僅需要支持 4 個頻段， 3G 手機至少支持 9 個頻段，支持頻段的數(shù)量在每一代通信系統(tǒng)升級過程中都有大幅提升。

美國 FCC（聯(lián)邦通信委員會）在今年 7 月份劃定了 5G 頻段，是世界上第一個確定5G 高頻段頻譜的國家。美國 5G 通信頻段包括3.85Ghz、 7Ghz、 27.5-28.35 Ghz、37-38.6 Ghz、 38.6-40 Ghz、 64-71 Ghz。 從美國劃定的 5G 頻段來看，新增頻段集

中在 3.8-7Ghz、 27-40Ghz、 64-71Ghz 的低、中、高三大頻段，高頻率頻段對濾波器的性能要求更加苛刻，濾波器行業(yè)面臨著一場從材料到制造工藝的全新技術革命。

表2? LTE 到 5G演進的主要技術參數(shù)

圖 7 :無線頻段數(shù)量的演變（ 1999 年-2012 年）

（2）MIMO技術帶來的射頻天線機會

MIMO 技術指信號發(fā)射端和接收端采用多根發(fā)射天線和接收天線的通訊技術。 MIMO技術使得通訊的速率及容量成倍的增長，是 LTE 及未來 5G 的關鍵技術之一。 MIMO技術的應用普及為天線行業(yè)帶來巨大增量市場，基站及終端天線迎來快速增長的行業(yè)性機會。

為提升通訊速率，預計到 2020 年， MIMO64x8 將成為標準配臵，即基站端采用 64根天線，移動終端采用 8根天線的配臵模式。目前市場上多數(shù)手機僅僅支持MIMO 2x2技術，如若采用 MIMO64x8 技術，基站天線的配臵數(shù)量需要增長 31 倍，手機天線數(shù)量需要增長 3 倍。

（3）載波聚合帶來射頻開關及濾波器機會

載波聚合技術將數(shù)個窄頻段合成一個寬頻段，實現(xiàn)傳輸速率的大幅提升。載波聚合技術的引進大大增加了對射頻器件性能的要求以及射頻系統(tǒng)的復雜度。

目前市場上的射頻器件主要采用 2 載波的載波聚合。 2017 年，國內(nèi)的三大電信運營商將正式啟動三載波的聚合，而到 2018 年，四載波甚至五載波的載波聚合將出現(xiàn)在手機通訊應用中。例如載波聚合技術要求射頻天線開關具有極高的線性度，以避免與其他設備發(fā)生干擾，對于濾波器及射頻開關的性能要求將更加苛刻。

隨著載波聚合的逐步普及，射頻 MEMS 開關行業(yè)將迎來快速增長。目前機遇 SOI 工藝的射頻開關正在接近技術極限，無法滿足IIP3=90dbm 的要求。能夠達到IIP3>90dbm 的射頻性能目標的唯一一種開關是射頻 MEMS 開關，因此射頻 MEMS開關將在未來 5G 時代迎來確定性增長機會。

表3? 各種射頻開關對線性度的要求

表 4? 載波聚合技術大幅提升通訊速率

圖 8? 載波聚合（ CA） 技術在 2016 年進入快速滲透期

回顧 2G 到 4G 的通訊發(fā)展歷程，每一代通訊技術的發(fā)展都不是一蹴而就的，而是由多個小的技術升級疊加形成的。 2G 時代，地面蜂窩通訊經(jīng)歷了 GSM、 GPRS、 EDGE三個小型技術升級；而在 3G 時代，地面通訊經(jīng)歷了 UMTS、 HSPA、 HSPA+三個小型技術升級。我們判斷在 4G 向 5G 的演進過程中，每 2 年就會出現(xiàn)一次小型技術升級。而每一代小型技術升級都會推動射頻器件產(chǎn)品復雜度及單部手機價值量的提升。

圖9? 3G到 4G的發(fā)展歷程中，每 2 年就會有小的技術升級

射頻器件國產(chǎn)替代空間廣闊

手機等終端的射頻器件主要包括 PA 芯片、濾波器、射頻開關、天線。天線是目前國產(chǎn)化率最高的細分領域，信維通信、碩貝德等在終端天線領域已經(jīng)達到全球領先水平，產(chǎn)品已經(jīng)進入蘋果、微軟等國際巨頭供應鏈體系。

國產(chǎn) PA 芯片在 2G、 3G、 WiFi、NFC 等通信系統(tǒng)中已經(jīng)實現(xiàn)了大批量出貨銷售，而在 4G PA 芯片領域，國內(nèi)廠商還處于客戶認證及商業(yè)談判階段。射頻濾波器及射頻開關的國產(chǎn)化率相對較低，國內(nèi)廠商的產(chǎn)品主要集中在軍用無線通信系統(tǒng)中，在手機等消費電子產(chǎn)品中的應用較少。

我國是全球最大的手機生產(chǎn)基地，同時華為、 vivo、 oppo、小米、魅族、聯(lián)想等國產(chǎn)品牌的手機銷售量占全球的 30%以上。憑借龐大的終端市場需求，手機供應鏈向大陸轉移是非常確定的產(chǎn)業(yè)趨勢。事實上， 國內(nèi)不少射頻器件廠商已經(jīng)進入了千元智能機市場，如天瓏、西可、海派、 TCL 等廠商就已經(jīng)開始采用中普微的 PA 芯片。

砷化鎵晶圓代工興起、接口趨于標準化兩大紅利助力 PA 芯片國產(chǎn)化。

在 2014 年之前，射頻器件與基帶芯片之間的接口各家廠商采用自家的獨立接口，各不兼容。市場上一旦某種型號手機銷量超出預期，由于沒有可被替換的射頻器件廠商可選， PA、射頻開關、射頻濾波器等射頻器件是手機零部件中缺貨最嚴重的零組件。

2014 年，聯(lián)發(fā)科推出了“ Phase 2”整體方案，與Skyworks、 RFMD、 Murata 等廠商合作推出引腳相互兼容的射頻 PA 產(chǎn)品。“ Phase 2”方案使得終端廠商替換 PA 器件的彈性大幅提高，即使出現(xiàn)單一供應商缺貨時，其他廠商的產(chǎn)品可以實現(xiàn)快速替補。引腳標準化為國內(nèi)射頻器件企業(yè)切入 4G 市場提供了機會，國內(nèi) PA 廠商 Vanchip 及Airoha 在 2015 年加入了聯(lián)發(fā)科的公板認證，切入了聯(lián)發(fā)科的低階套片產(chǎn)品。

圖 10? 聯(lián)發(fā)科定義的射頻模塊標準結構圖（ phase1 至 phase6）

而砷化鎵 PA 芯片是目前市場主流，出貨占比占 9 成以上。在 2G 時代， PA 芯片主要采用 CMOS 工藝，而進入 3G 時代，生產(chǎn)工藝轉向電子遷移率更高、截止頻率更高的砷化鎵制程技術。

國內(nèi)廠商在砷化鎵晶圓制造領域已有不少投資項目，隨著三安光電及海特高新的砷化鎵產(chǎn)線投產(chǎn)，國內(nèi) PA 芯片廠商的研發(fā)及生產(chǎn)環(huán)境將得到大幅改善。

圖 11 射頻器件各細分方向工藝路線圖（ 2010-2018）

有了既定方向，國內(nèi)廠商則需要立足 2G/3G 市場，向 4G 市場發(fā)起突圍。

目前 4G 手機一般配置4 顆 PA 芯片，一些高端旗艦機型配置5 顆 PA 芯片，比如蘋果 iPhone 7 即配臵了 5 顆 PA 芯片。國內(nèi)芯片設計廠商抓住國內(nèi)手機品牌崛起的機會成功切入了 PA 芯片廠商，涌現(xiàn)出了 RDA、漢天下、中普微電子、國民飛驤、 Vanchip等一批射頻 PA 芯片廠商。目前國內(nèi) PA 芯片廠商的主力銷售產(chǎn)品集中為 2G/3G PA芯片，在 4G PA 芯片領域市場占比較小。

PA 芯片是決定發(fā)射信號質(zhì)量的重要器件，其線性度及轉化效率決定了通話質(zhì)量。國內(nèi)射頻龍頭企業(yè) RDA 在 2015 年 12 月實現(xiàn)了 4G PA 芯片的客戶批量驗證，標志著國內(nèi)廠商在 4G 產(chǎn)品上實現(xiàn)了突破。

表 5: 國內(nèi)主要 PA 廠商

圖 12:? PA 芯片市場格局

saw/baw濾波器國產(chǎn)替代興起

Saw、 baw 濾波器的性能（插入損耗低、Q 值高）遠遠由于 PCB 電路濾波器、 BST濾波器及 MEMS 濾波器，是目前手機應用的主流濾波器。

圖 13:saw 濾波器與 MEMS、 BST、 PCB 濾波器的技術指標對比

Saw 濾波器與 baw 濾波器處理的頻段各有差異，saw 濾波器主要面向 2.1Ghz 以下的應用為主， baw 濾波器主要面向 2.1Ghz 以上的頻段為主。

圖14、saw 濾波器與 baw 濾波器應用范圍

表六、Saw 濾波器與 baw 濾波器對比

濾波器是射頻前端模塊增長最快的細分方向，高通預測射頻濾波器市場將由現(xiàn)在的50 億美金的市場規(guī)模增長至 2020 年的 130 億美金。面對快速增長的濾波器市場機遇，高通與日本濾波器巨頭 TDK 在今年年初組建了合資公司 RF 360 公司，預計投資超過 30 億美金。

另據(jù) Mobile Experts 預測，到 2020 年濾波器市場將由 2015 年的 50 億美金增長至2020 年的 120 億美金。 Mobile Experts 的預測與高通基本一致，射頻濾波器是業(yè)界普遍認可的高成長細分行業(yè)。

圖 15? 射頻前端各個細分方向市場空間預測（十億美金）

將打破日本濾波器的壟斷

全球來看， saw 濾波器的主要供應商是 TDK-EPCOS 及 Murata，兩者合計占有 60-70%市場份額； baw 濾波器的主要供應商是 Avago 及 Qorvo(Triquint)，兩者占有 90%以上市場份額。

例如， iPhone 7 配置了 2 個大的濾波器組及 2 個濾波器，其中 TDK 供應了 2 顆濾波器組及一顆濾波器，而 Murata 供應了 1 顆濾波器

圖16、SAW 濾波器市場格局

圖 17? baw 濾波器市場格局

在 saw 濾波器領域，國內(nèi)主要廠商包括以中電 26 所、中電德清華瑩為代表的科研院所、無錫好達電子等廠商。國內(nèi)廠商整體實力較薄弱，科研院所的產(chǎn)品主要面向軍用通信終端設備。無錫好達電子的 saw 濾波器產(chǎn)品在手機中實現(xiàn)了銷售，客戶包括中興、宇龍、金立、三星、藍寶、富士康、魅族等。

表7? saw 濾波器國內(nèi)廠商情況