半导体国产替代系列十二：5G浪潮来袭，滤波器需求与替代的成长旋律.pdf

识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1 / 16 Table_Page 深度分析 |半导体 证券研究报告 Table_Title 半导体国产替代系列十二 5G 浪潮来袭，滤波器需求与替代的成长旋律 Table_Summary 核心观点 ： 射频滤波器是滤除带外信号的射频关键器件 。 射频滤波器是智能手机射频前端中价值量占比最高的元器件，由于智能手机需要接收多个频段（ 5G/4G/3G/2G），同时还要对 WIFI/BT/GPS 信号进行处理，不同通信制式工作频段不同，需要在收发链路中使用多个滤波器避免信号互相干扰。而射频滤波器的主要作用就是用于保留特定频段内的信号，而将特定频段外的信号滤除。 5G 新频段引入与原通信能力协同升级大幅拉动射频滤波器需求 。 支持5G NR 新频段、原频段数目提升、 MIMO/CA 技术深入应用是 5G 机型的三大特点。根据现阶段 5G 机型通信频段数目梳理，短期来看 5G 低中端机型非 5G 频段数目增多大幅提升滤波器需求数量，长期来看更多5G频段增多以及 MIMO/CA技术深度应用将持续提升单机滤波器用量以及高价值量 BAW 结构占比，持续推动滤波器市场放量。根据 QYR Electronics Research Center 统计， 2018 年全球射频滤波器市场规模83.61 亿美元， 2023 年将达 219.1 亿美元，年复合增速高达 21.2%。 国产替代需求旺盛，国内滤波器企业吹响成长主旋律 。 在中美贸易摩擦与 5G 快速渗透背景下，半导体领域自主可控的重要性更加突显。由于滤波器工艺难度较高，目前市场主要以美日厂商为主，国内领先企业产能尚不足国内需求的 5%。伴随着国内滤波器厂商在需求端、技术实力端以及上下游配套设施端的边际改善，我们 认为 滤 波器 行业有望涌现一批优质企业并且充分受益国产射频元器件的替代浪潮。 投资建议 。 我们认为半导体国产替代以及 5G 射频前端价值量提升将是 2020 年的重要投资主线， 建议关注 卓胜微 、麦捷科技、信维通信和顺络电子 。 风险提示 。 智能手机出货量持续下滑； 5G 手机占比不达预期；国产滤波器厂商技术进度与产能提升不达预期。 Table_Grade 行业评级 买入 前次评级 买入 报告日期 2020-02-21 Table_PicQuote 相对市场表现 Table_Author 分析师： 许兴军 SAC 执证号： S0260514050002 021-60750532 xuxingjungf 分析师： 王亮 SAC 执证号： S0260519060001 SFC CE No. BFS478 021-60750632 gfwanglianggf 分析师： 王璐 SAC 执证号： S0260517080012 021-60750632 wanglugf 请注意，许兴军 ,王璐并非香港证券及期货事务监察委员会的注册持牌人，不可在香港从事受监管活动。 Table_DocReport 相关研究： 半导体国产替代系列十一 :功率半导体受益于新能源车趋势，国内企业成长空间广阔 2020-02-09 半导体国产替代系列十 :长江存储与合肥长鑫吹响存储 IC国产号角，带动上游产业投资机会 2020-02-04 Table_Contacts 0%35%71%106%142%177%02/19 04/19 06/19 08/19 10/19 12/19半导体 沪深 300识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2 / 16 Table_PageText 深度分析 |半导体Table_impcom 重点公司估值和财务分析表 股票简称 股票代码 货币 最新 最近 评级 合理价值 EPS(元 ) PE(x) EV/EBITDA(x) ROE(%) 收盘价 报告日期 （元 /股） 2019E 2020E 2019E 2020E 2019E 2020E 2019E 2020E 汇顶科技 603160 CNY 359.00 2019/10/24 买入 246.5 4.93 5.96 72.82 60.23 70.21 58.77 35.6 30.1 韦尔股份 603501 CNY 203.80 2019/11/1 买入 126 0.70 2.80 291.14 72.79 120.18 53.77 3.7 13.0 卓胜微 300782 CNY 551.09 2019/10/29 买入 477.28 4.79 7.34 115.05 75.08 82.47 53.90 26.1 28.6 兆易创新 603986 CNY 375.24 2019/11/1 买入 209.72 2.14 3.50 175.35 107.21 126.07 78.47 13.2 17.8 澜起科技 688008 CNY 107.01 2019/11/4 买入 70.57 0.86 1.24 124.43 86.30 131.01 92.62 13.9 17.3 长电科技 600584 CNY 30.30 2019/11/12 买入 18.84 0.29 0.17 104.48 178.24 11.91 9.63 3.6 2.2 闻泰科技 600745 CNY 136.75 2019/11/19 买入 98 1.27 2.45 107.68 55.82 91.56 - 18.4 25.4 中微公司 688012 CNY 192.40 2019/11/26 买入 74.7 0.37 0.51 520.00 377.25 601.44 315.21 5.1 6.7 华天科技 002185 CNY 12.90 2020/1/10 买入 11.73 0.11 0.29 117.27 44.48 17.74 12.11 4.0 9.6 北方华创 002371 CNY 154.89 2020/2/4 买入 136.2 0.66 1.26 234.68 122.93 94.91 64.66 5.5 9.5 数据来源： Wind、广发证券发展研究中心 备注 ：表中估值指标按照最新收盘价计算 Table_impcom 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3 / 16 Table_PageText 深度分析 |半导体目录索引 一、滤波器：滤除带外信号的射频关键器件 . 5 （一）滤波器：滤除带外信号的射频关键 器件 . 5 （二）滤波器： SAW 滤波器低频应用为主， BAW 滤波器适用于高频 . 5 二、 5G 多变革赋能，行业乘风而起 . 7 （一） 5G 通信变化一：频段数目提升，滤波器需求量持续提升 . 8 （二） 5G 通信变化二：通信频段上移，长期看 BAW 滤波器占比提升 . 10 三、尽享替代红利，成长是国内滤波器企业主 旋律 . 12 （一）技术壁垒高，竞争格局以美日为主 . 12 （二）国产替代需求旺盛，国内企业加速布局 . 13 四、投资建议 . 14 五、风险提示 . 14 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4 / 16 Table_PageText 深度分析 |半导体图表索引 图 1：射频滤波器功能是滤除带外信号 . 5 图 2： SAW 滤波器结构示意图 . 6 图 3： BAW 滤波器结构示意图 . 6 图 4： BAW-SMR 滤波器示意图 . 6 图 5： BAW-FBAR 滤波器示意图 . 6 图 6：射频模块按功能区分 . 7 图 7：射频前端通信频率变化趋势预测 . 7 图 8：射频前端市场规模及预测 . 7 图 9： 2018 年射频前端各子行业占比 . 7 图 10：全球智能手机季度出货量 . 8 图 11： 5G 新频段配套机型未来成为消费热点 . 8 图 12： Qorvo 滤波器产品矩阵 . 11 图 13：不同国家 5G NR FR1 频段分布情况 . 11 图 14： SAW 滤波器竞争格局 . 12 图 15： BAW 滤波器竞争格局 . 12 表 1： SAW、 TC-SAW、 BAW 滤波器性能对比 . 6 表 2： 3GPP R15 协议规定的 5G NR 重点频段信息 . 8 表 3：手机中射频芯片的需求构成变化 . 10 表 4：现阶段 5G 手机支持频段数目梳理和对比 . 10 表 5：射频前端行业主要参与者技术划分 . 12 表 6：国产射频滤波器重点厂商梳理 . 14 表 7：产业链可比公司估值表 . 14 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 5 / 16 Table_PageText 深度分析 |半导体一、滤波器： 滤除带外信号的射频 关键器件 （一）滤波器：滤除带外信号的射频 关键 器件 射频前端（ Radio Frequency Front-end， RFFE）模块是指射频收发器和天线之间的一系列组件，主要由功率放大器（ PA）、滤波器、双工器、射频开关、低噪声放大器（ LNA）等射频器件组成。 在发射链路中，滤波器位于功率放大器的后侧，在接收链路中，滤波器位于低噪声放大器的前侧。射频前端不同模块实现的功能不同， 射频滤波器用于保留特定频段内的信号，而将特定频段外的信号滤除。 在 4G时代 一个智能手机需要接收多个频段的 2G、 3G、 4G，同时还要对 WiFi、蓝牙、 GPA信号进行处理，不同通信制式工作频段不同，需要在收发链路中使用多个滤波器避免信号互相干扰。 伴随着 5G频段数目的增加，单机滤波器数量有望提升，同时通信频率上移、 MIMO、 CA技术对于滤波器的性能（温度稳定性、带外抑制）要求提升，滤波器行业进入 新 的 快速成长期。 图 1： 射频滤波器功能是滤除带外信号 数据来源： Murata， 广发证券发展研究中心 （二）滤波器： SAW 滤波器低频应用为主， BAW 滤波器适用于高频 滤波器根据实现方式的不同可以分为 LC滤波器、腔体滤波器、声学滤波器、介质滤波器等。不同滤波器适用于不同的应用场景，在手机无线通信应用中，由于设备尺寸较小、 功率较低 ，因此目前智能手机使用小体积高性能的声学滤波器，根据结构不同可以分为声表面波（ SAW）滤波器和体声波（ BAW）滤波器。 SAW滤波器的基本原理为在输入端由压电效应把无线信号转换为声信号在介质表面传播，在输出端由逆压电效应将声信号转换为无线信号。一个基本的 SAW滤波器由压电材料和两个叉指式换能器（ IDT， Interdigital Transducer）组成，输入端的 IDT将电信号转换成声波，且该声波在 SAW滤波器基板表面以驻波形式横向传播，输出端的 IDT接收到的声波转换成电信号输出，从而实现滤波。 SAW类产品包括普通的 SAW滤波器以及具有温度补偿特性的 TC-SAW滤波器，产品形式包括双工器以及单独的滤波器。 制作的 原材料主要为 钽酸锂 或 铌酸锂 的单晶晶圆（ 4寸晶圆为主），在晶圆上方 应用光刻，镀膜等半导体工艺进行图形化 处理 ，然后划切成为芯片 ，芯片表面结构和制作工艺较为简单，成本较低。 ff ff ff滤波前滤波后 滤波后 滤波后滤波前 滤波前低通滤波器 带通滤波器 高通滤波器识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 6 / 16 Table_PageText 深度分析 |半导体图 2： SAW滤波器结构示意图 图 3： BAW滤波器结构示意图 数据来源： 搜狐网 ， 广发证券发展研究中心 数据来源： 搜狐网 ， 广发证券发展研究中心 BAW滤波器基本原理同 SAW滤波器相同，不同的是 BAW滤波器中声波垂直传播。 同时电极的使用与薄膜压电层的厚度决定滤波器谐振频率，高频下薄膜压电层厚度在几微米量级，因此需要使用较高难度的薄膜沉积与微机械加工技术，制造难度与成本更高。 BAW滤波器有 FBAR类型以及 SMR类型，两者结构略有差别。 BAW滤波器可以直接在硅晶圆（ 6寸为主）加工设计， 利用 PVD或 CVD设备实现压电薄膜的制备是其关键工艺环节，薄膜材料主要为 氮化铝和氧化锌 。 图 4： BAW-SMR滤波器示意图 图 5： BAW-FBAR滤波器示意图 数据来源： ASNICS， 广发证券发展研究中心 数据来源： ASNICS， 广发证券发展研究中心 表 1： SAW、 TC-SAW、 BAW滤波器性能对比 数据来源： ASNICS， 广发证券发展研究中心 电子端口声表面波金属线压电衬底换能结构电子端口石英 衬底 金属电极金属电极薄膜压电层压电式薄膜硅衬底电极布拉格反射层S M R B A W 滤波器压电式薄膜硅衬底电极空气腔F B A R B A W 滤波器性能优势 性能劣势 性能对比S A W 成本低 散热性差TC - SA W温度补偿方式降低温度变化时频移量，比 BA W 便宜掩膜版通常比 SA W 增加 2 倍，制造成本高频率特性比 SA W 滤波器好SMR无需空腔，利用 Si 薄膜工艺可实现薄膜数目增多，结构复杂品质因数 Q 降低，无源损耗提高（与 FB A R 相比）FBA R易于高频化、低损耗、高品质因数相比 S A W 工序多，成品率低，成本高相比 SA W 损耗低、带外衰减性能提升识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 7 / 16 Table_PageText 深度分析 |半导体二、 5G 多变革赋能，行业乘风而起 智能手机中通讯连接方案主要分为两种，一种是蜂窝通信方式（ 5G通讯主要变革模块 ），包括 5G、 4G LTE、 3G WCDMA、 2G GSM通信方式等，第二种是 WiFi、蓝牙、 GPS通信方式，以满足不同场景下的应用需求。 5G时代是高频的时代，频段数目将变多， Skyworks预计未来 5G将新增 50个频段，总频段数量将达到 91个，单机硅含量将大大增加。伴随着 5G智能手机出货量回升以及单机硅含量尤其是射频链路数量（对于 滤波器 市场 增量 推动效果更大）的共同作用下，智能手机射频前端行业进入高速成长阶段。 图 6： 射频模块按功能区分 图 7： 射频前端通信频率变化趋势预测 数据来源： Yole 2019， 广发证券发展研究中心 数据来源： Yole 2018， 广发证券发展研究中心 射频前端模块中价值量最高的为射频滤波器模块，受益通讯变革驱动 手机射频器件应用数量以及价值量提升 。 根据 QYR Electronics Research Center统计，2011-2018年全球射频滤波器市场规模从 21.1亿美元增长至 83.61亿美元，占比射频前端行业整体约 56%，预计至 2023年市场规模将达 219.1亿美元，年复合增速高达21.2%。 图 8： 射频前端市场规模及预测 图 9： 2018年射频前端各子行业占比 数据来源： QYR Electronics Research Center 2019， 广发证券发展研究中心 数据来源： QYR Electronics Research Center 2019， 广发证券发展研究中心 C e llu la r W i F i / B T , G N S SR F f r o n t - e n d C o n n e ct iv it yTxRxRxTxRxRxM a i n P a t hD i v e r s i t y P a t h2017 2019 20202018mmW m o d u l eU H B m o d u l eH B + M B m o d u l eL B m o d u l eL B m o d u l eB a n d r e f a r m i n gH B + M B M o d u l eM o r e C AB a n d r e f a r m i n gU H B m o d u l eNR b a n d d u a lc o n n e c t i v i t yU H B m o d u l eH B + M B M o d u l eD e n s i f i c a t i o nL B m o d u l e6 0 0 M H z i n c l u s i o nL B m o d u l eM B m o d u l eH B m o d u l e7 0 0 M H z1 . 5 G H z 2 G H z 3 G H z1 G b p s2 x 2 M I M O D L 4 x 4 M I M O D L a n d U L名称 模式 上市时间 频段数目 5G 频段 8G + 12 8G 价格华为H U A W E I M a t e 3 0 P r o 5 G 5 G S A / N S A 2019 年 11 月 40 n 1 / n 3 / n 2 8 / n 4 1 / n 7 7 / n 7 8 / n 7 9 6399H U A W E I M a t e 3 0 5 G 5 G S A / N S A 2019 年 11 月 36 n 4 1 / n 7 7 / n 7 8 / n 7 9 4999荣耀 V 3 0 5 G 5 G S A / N S A 2019 年 11 月 35 n 1 / n 3 / n 4 1 / n 7 7 / n 7 8 / n 7 9 3699荣耀 V 3 0 P r o 5 G 5 G S A / N S A 2019 年 11 月 35 n 1 / n 3 / n 4 1 / n 7 7 / n 7 8 / n 7 9 3899H U A W E I M a t e 2 0 X ( 5 G ) 5 G S A / N S A 2019 年 7 月 38 n 4 1 / n 7 7 / n 7 8 / n 7 9 5 1 9 9 ( 8 G + 2 5 6 G )H U A W E I n o v a 6 5 G 5 G S A / N S A 2019 年 12 月 35 n 1 / n 3 / n 4 1 / n 7 7 / n 7 8 / n 7 9 3799n o v a 5 P r o （ 对比） 4G 2019 年 6 月 24 2499荣耀 V 2 0 （对比） 4G 2018 年 12 月 25 2399V i v oi Q O O P r o 5 G 5 G S A / N S A 2019 年 8 月 45 n 4 1 、 n 7 8 2298V i v o N E X 3 5 G 5 G S A / N S A 2019 年 9 月 37 n 4 1 、 n 7 8 3198i Q O O N e o （ 对比） 4G 2019 年 7 月 27 2298小米小米 9 P r o 5 G 5 G S A / N S A 2019 年 9 月 28 n 4 1 、 n 7 8 、 n 7 9 3699红米 K 3 0 5 G 5 G S A / N S A 2019 年 12 月 20 n 4 1 、 n 7 8 2599小米 C C 9 P r o （ 对比） 4G 2019 年 11 月 22 2799三星G a l a x y N o t e 1 0 + 5 G 5 G N S A 2019 年 8 月 34 n 4 1 、 n 7 8 、 n 7 9 7 9 9 9 ( 1 2 G + 2 5 6 G )G a l a x y A 9 0 5 G 5 G N S A 2019 年 9 月 22 n 4 1 、 n 7 8 3299中兴中兴 A x o n 1 0 P r o 5 G 5 G S A / N S A 2019 年 5 月 33 n 4 1 、 n 7 8 4 9 9 9 ( 6 G + 1 2 8 G )