射频前端行业报告一之概览篇:5G已至,趋势渐起.pptx

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,2020 年10 月,屯核心观点一:射频前端市场由滤波器、PA、开关、 LNA等组件构成 射频前端市场2019年规模在170亿美元, 2025年有望达到250亿美元。当前滤 波器所占份额超过50% ,PA超过30% ,开关、 LNA 以 及调谐器等其他组件所 占份额在15% 左右。,屯核心观点二:射频前端市场CR4 超过90% ,被日美厂商垄断全球四大射频半导体巨头分别为 Skyw orks、 Qor vo、Broadcom 以及Mu rata, 均为综合性 器件以及模组生产厂商,占 据市场份额的90%以上。全球射频 前 端市场为日本、美国厂商所基本垄断。,屯核心观点三: SG需求推动射频前端器件量价齐升随着SG通信标准的使用 , 频段数量的增 加以及频率提升使得射频前端器件的数量和单价均有所提升,这使得分立器件市场快速发展。另一方面,由于终 端轻薄化需求,模组化的趋势也愈发明显。,一二三,四,射频前端的基本架构,射频前端市场规模与竞争格局,四大射频半导体巨头简介,5G需求推动前端器件量价齐升,五,国内重点关注厂商,01,射频前端的基本架构,射频系统工作原理以及前端结构图滤波器/双工器功率放大器PA低噪声放大器射频开关和调谐器tuner,1、射频系统的整体架构,无线通信系统中,一般包含有天线、射频前端、射频收发模块以及基带信号处理器四个部分。随 着5G时代的,天线以及射频前端的需求量及价值均快速上升,射频前端是将数字信号向无线射 频信号转化的基础部件,也是无线通信系统的核心组件。无线通信系统结构示意图,1、射频系统的整体架构,按照功能,可将射频前端分为发射端Tx以及接收端Rx。按照器件不同,射频前端可分为功率放大器PA(发射端射频信号放大)、滤波器filter(发射、接受端 信号滤波)、低噪声放大器LNA(接收端信号放大,降低噪声)、开关switch(不同通道切换)、双工 器duplexer(信号选择,实现滤波匹配)、调谐器tuner(天线信号通道阻抗匹配)等。无线通信系统结构示意图,1.1、滤波器Filter:选通特定频率,过滤干扰信号,声学滤波器,SAW滤波器,BAW滤波器,声表面滤波器 技术成熟且仍在发 展,低成本,应用 广泛,温度补偿滤波器 弥补普通SAW温度 变化大的缺陷,制造 复杂度和成本更高,高频SAW滤波器高Q值、低TCF、 高散热性,可满足滤 波器小型化的需求,固体装配型体声滤波 器良好的滤波效 果,导热能力效果比FBAR做,薄膜体声波滤波器优秀的滤波效果, 导热能力比BAW-SMR稍弱,滤波器(Filter),是射频前端中最重要的分立器件,使信号中特定频率成分通过而极大衰减其他频率 成分,从而提高信号的抗干扰性及信噪比。目前在手机射频市场中主要采用声学滤波技术。根据制造工艺的不同,市面上的声学滤波器可分为声表面波滤波器(Surface Acoustic Wave,SAW)和 体声波滤波器(Bulk Acoustic Wave,BAW)两大类。其中SAW滤波器制作工艺简单,性价比高,主要 应用于GHz以下的低频滤波,而BAW滤波器插损低,性能优秀,可以适用于高频滤波,但工艺复杂,价 格较高。声学滤波器分类(按工艺材料),1.1、滤波器:SAW/BAW对比,1.1、滤波器Filter:5G时代,BAW将成为主流,由于工艺复杂度、技术以及成本的限制,目前通信标准下更多射频前端采用SAW滤波器。但随着5G渗透 率的提升,BAW滤波器优异的性能和对高频的支持将使其成为手机射频前端的主流器件。,三类常用滤波器(LTCC、SAW、BAW)的工作频率范围,1.2、双工器/多工器:发射/接收信号的隔离,双工器(Diplexer),又称天线共用器,由两组不同频率的带阻滤波器组成。利用高通、低通或带通滤 波器的分频功能,使得同一天线或传输线可对两条信号路径进行使用,从而实现同一天线对两种多种不 同频率信号的接收和发送。,双工器的内部结构,双工器的外部引线,1.3、功率放大器PA:放大射频信号进行发射,功率放大器(PA,Power Amplifier)是射频前端的核心部件,利用三极管的电流控制作用或场效应管 的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。PA主要用于发射链路,通过把发射通道的微弱射频信号放大,使信号成功获得足够高的功率,从而实 现更高通信质量、更强电池续航能力、更远通信距离。PA的性能可以直接决定通信信号的稳定性和强 弱。功率放大器以三极管/场效应管为核心,通过匹配网络 放大成为功率信号,1.3、功率放大器PA:放大射频信号进行发射,随着半导体材料的不断发展,功率放大器也经历了CMOS、GaAs、GaN三大技术路线。第一代半导体材 料是CMOS,技术成熟且产能稳定。第二代半导体材料主要使用GaAs或SiGe,有较高的击穿电压,可 用于高功率、高频器件应用。第三代半导体材料GaN在性能上显著强亍GaAs,但成本较高。目前移动端民用市场主要采用GaAs 作为功放,而GaN在部分基站端应用率先实现替代。未来GaN将成 为高射频、大功耗应用的主要方案。三代半导体材料的特性对比,-硅Si-锗Ge,第一代 半导体,-砷化镓 GaAs-磷化铟 InP,第二代 半导体,-碳化硅SiC-氮化镓GaN,第三代 半导体,主要应用:集成电路、部分功率分立器件(中低压,中低 频等,硅基IGBT 可应用在高压领 域)制备工艺成熟、 成本低廉、自然 界储备量大,应 用广泛,主要应用:微电子和光电子领 域、微波功率器件、 低噪声器件、发光 二级管、激光器、 光探测器等生长工艺较成熟、 较好的电子迁移率, 带隙等材料特性资源稀缺,有毒性, 污染环境,主要应用:新能源汽车、5G宏基站、光伏、风电、 高铁等领域(高温、 高压、高频率、高 电导率)高电导率、高热导 率、耐高温、耐高 压,目前生长困难、 成本较高,良率提 升后可大量使用,1.4、低噪声放大器LNA:放大接收信号,减少噪声引入低噪声放大器(LNA,Low Noise Amplifier)是噪声系数很小的放大器,功能是把天线接收到的 微弱射频信号放大,并尽量减少噪声的引入,LNA能够能有效提高接收机的接收灵敏度, 进而提高收 发机的传输距离。因此低噪声放大器的设计是否良好, 关系到整个通信系统的通信质量。,1.5、射频开关Switch:控制电路通断,实现信号切换射频开关(Switch)的通过将多路射频信号中的任一路或几路控制逻辑连通,实现不同信号路径的切 换,包括接收与发射的切换、不同频段间的切换等,以达到共用天线、共用通道,节省终端产品成本的 目的。射频开关主要包括移动通信传导开关、WiFi开关、天线调谐开关等。,1.5、调谐器Tuner:天线的阻抗匹配天线调谐器(Tuner)是位于连接发射系统与天线的一种阻抗匹配网络,用以实现信号的接收、滤波、放大、增益控制等功能,使得天线在所有应用频率上辐射功率最大。5G/Sub-6通信标准下,手机端中4x4下行链路MIMO要求每根天线能够高效地支持更宽的频率范围,相 应对射频天线tuner的需求数量也会增加,以提高相应频段的辐射效率。常见调谐器的内部结构示意,1.6、其他射频前端器件,Envelop Tracker (ET),即包络追踪器,用于提高承载高峰均功率比信号的功放效率,实现自适应功率放 大输出。与平均功率跟踪技术相比,包络追踪技术能够让功放的供电电压随输入信号的包络变化,改善 射频功率放大器的能效。RF Reveiver,即射频接收机。射频接收机中,射频信号经天线接收后,通过滤波器、LNA、模数转换器ADC等对信号进行变频解调,最后形成进入基带的基带信号。射频接收机主要分超外差接收机、零中频 接收机和近零中频接收机三种。,1.7、射频前端材料及工艺的发展,一二三,四,射频前端的基本架构,射频前端市场规模与竞争格局,四大射频半导体巨头简介,5G需求推动前端器件量价齐升,五,国内重点关注厂商,02 市场规模与竞争格局,射频系统工作原理以及前端结构图滤波器/双工器功率放大器PA低噪声放大器射频开关和调谐器tuner,2.1、市场规模与竞争格局,过去十年来,射频前端市场规模一直维持稳定高速增长,2019年市场规模达到170亿美元,相比2011年的63亿美元增长269%。预计到2025年射频前端市场规模可达250亿美元。射频前端市场集中程度较高,基本为头部四大厂商垄断,2019年所占份额分别为博通(美国, 29%)、思佳讯(美国, 28%)、村田(日本, 22%)和科沃(美国, 18%),其他厂商占比仅为 约3%。,射频前端市场规模及同比增速(亿美元),射频前端竞争格局(头部四厂商),2.1、射频前端细分市场结构(按分立器件),滤波器市场(53%):SAW滤波器由村田主导,BAW技术基本为博通所垄断;功率放大器市场(33%):美国三大厂商占据93%的市场份额;开关及其他组件(10%):思佳讯、科沃主导其他射频器件市场。,Skyworks 思佳讯9%,其他 5%,Skyworks 思佳讯43%,Broadcom 博通25%,开关LNA 10%,其他42%,SAW滤波器 30%,Taiyo Yuden 太阳诱电14%,其他9%,Murata 村田47%,其他 7%,TDK 东电化21%,Skyworks 思佳讯 23%,Qorovo 科沃25%,BAW滤波器 23%,Qorovo 科沃35%,PA 33%,Broadcom 博通87%,Qorovo 科沃8%,2.2、细分市场-滤波器:BAW份额提升,国产市场空间大,2019年,滤波器全球销售额为95.2亿美元,其中SAW为53.3亿美元,BAW为41.9亿美元,占比从15年的30%提升至19年的41%,未来随着5G渗透率提升有望持续增加。2019年,滤波器在中国市场的销售额为26.1亿美元,其中SAW为14.6美元,BAW为11.5亿美元。国 内滤波器市场由于自给缺口大,且处于4G-5G切换末期,故市场规模出现负增长,相比15年减少2.4 亿美元。未来随着国产化率的提升以及5G移动+基站端渗透增加,有望快速反弹。,全球滤波器市场规模(亿美元),中国滤波器市场规模(亿美元),2.2、细分市场-滤波器:百亿美元市场,美日大厂垄断行业,滤波器行业属于技术、资本密集型,对于设计经验以及专利布局要求极高。手机射频端随着21世纪以来专利竞争以及激烈并购,逐渐形成了以日系、美系厂商分别垄断SAW、BAW市场格局。Broadcom、Murata凭借多年技术积累以及专利布局作为第一阵营瓜分高端市场;Skyworks、Qorvo、TDK、TaiyoYuden等凭借综合技术以及配套模组作为第二阵营占据中端市场;韩台陆厂作 为第三阵营目前以低端市场为主,并努力向中高端市场渗透。,SAW、BAW全球市场格局(2019年),滤波器市场基本被日美厂商所垄断,47%,21%,14%,9%,9%,Murata村田TDK株式会社Taiyo Yuden太阳诱电Skywoks思佳讯其他,87%,2%,8% 3%,Broadcom博通Qorvo科沃 TAIYO Yuden太阳诱电TDK株式会社,2.2、细分市场-滤波器:主要厂商,分类,代表厂商,主要产品,企业介绍,日系厂商: 老牌SAW 滤 波器厂商, 研发和生产 能力强, 但 在BAW 技术 布局较少,美系厂商: 在BAW 滤波,器领域领先,,不断并购整 合新技术, 量产能力强,BAW、SAW,SAW、FBAR,SAW、TC-SAWBAW及封装,SAW、BAW,SAW、TC-SAW,SAW、TC-SAW、I.H.P-SAW,Murata村田,TDK Epcos东电化,Taiyo Yuden太阳诱电,Broadcom博通,Qorvo科沃,Skyworks思佳讯,村田成立于1950年,主要产品包括各类精密电子元器件以及多功能集成模组, 在SAW滤波器方面优势明显(市占率47%),并推出IHP高性能SAW适应5G市 场。2019财年营业收入为1.53万亿日元,利润2532亿日元TDK东电化成立于1935年,综合性电子元件提供商,产品覆盖汽车、通信以及化学能源领域,18年通过并购EPCOS开始提供SAW滤波器及模组服务,市占率21%,2019年整体销售收入约为1200亿日元太阳诱电成立于1950年,以被动元件起步,开发各类电路器件及模块,兼具SAW、BAW技术,但市场份额较小,2019财年营业收入约为2800亿美元,2015年Avago以370亿美元收购博通,进军射频领域。博通是全球BAW滤波器 技术领军企业,市场份额超过87%,并不断将布局向模组化、集成化领域延伸, 主要客户涵盖所有手机主流品牌厂商,2019年营收226亿美元;科沃Qorvo在2014年由Triquint与RFMD合并而成,拥有SMR技术以及SAW技 术,是行业领先的射频模组以及整体无线通讯方案提供商,2019财年营收超过30亿美元。思佳讯Skyworks是全球领先的模拟半导体企业,2014年完成对松下滤波器事业部的收购,通过并购整合拥有了SAW以及BAW的全面技术,SAW市场份额在10%左右,是中国区SAW滤波器的主要供应商,SAW:以村田、TDK和太阳诱电为首的日系厂商长期深耕SAW市场,其中村田全球SAW份额占比达到47%,并持续推出TC-SAW和IHP-SAW等产品以适应5G需求;BAW:博通Avago凭借强劲的技术实力和专利布局垄断87%的BAW滤波市场,思佳讯和科沃紧随其 后凭借模组化配套生产位居第二梯队。国内厂商仅有少部分中低端SAW布局,BAW滤波器目前仅有天津诺思等小部分量产。,2.3、细分市场-PA:美国三巨头基本垄断,2019年,全球PA市场规模为56亿美元,预计到2023将将增长至70亿美元。由于射频器件对设计经验及工艺的要求较高,且PA为结构最复杂的前端核心器件,目前全球市场基 本上由美国三大射频巨头所垄断。其中Skyworks占43%,Qorvo占25%,Broadcom占25%,其余厂 商份额占比不足10%。,全球PA市场规模及预测(亿美元),全球PA市场格局(2018年),2023E,2019,CAGR=5.7%7056,、细分市场-PA:模组化趋势明显,三代半导体材料逐渐引入由于5G带来的天线以及滤波器组件的增加,终端内部空间减少,为PA多频段设计带来挑战。模组化 趋势为体积减少以及设计流程简化做出贡献,预计2025年PA类模组规模将达到104亿美元,成为射 频前端最大细分市场。(详见后续系列报告:射频前端的模组化趋势)在2G-4G频段,由于CMOS工艺成熟且易于集成,在终端中被广泛使用。但在高频频段,GaAs性价 比以及功率特性突出,二代材料成为PA、天线等器件的材料首选;在基站端,由于GaN高频特性较 好,三代半导体材料被广泛使用在基站侧,未来发展空间广阔。(详见后续系列报告:第三代半导 体材料工艺的革新)PA模组或将成为射频前端最大细分市场(单位:亿美元)PA的三代半导体材料功率与频率特性,2.4、细分市场-射频开关:受益频段增加快速增长,随着4G技术普及以及5G标准的推进,智能终端中需要支持频段数量大幅度上升,需要更多开关提升 对更多频段信号的接收能力。2011年以来,射频开关switch市场快速增长,2019年市场规模达到19 亿美元,并随着5G大规模商用将迎来快速增长,预计2023年市场规模将达到35.6亿美元。射频开关市场龙头厂商为Skyworks(思佳讯)以及村田,均为综合性射频器件及设计方案提供商, 模组化实力强劲。国内射频开关及LNA组件领导者为卓胜微,目前已经开始国产前端模组化布局。,全球射频开关市场规模及预测(亿美元),全球射频开关龙头&国内领导者,、细分市场-LNA:模组化基本组件,长期稳定增长LNA一般用于接收端放大天线信号,并具有抑制噪声的优势。低噪声放大器目前更多作为模组化组 件,与射频开关等简单组件集成在LFEM、WIFI FEM以及LNA Bank等模组当中,2019年市场规模达 到14.9亿美元,2023年有望达到17.9亿美元(按分立器件计算)目前国内厂商以卓胜微、紫光展锐在LNA领域结合自身平台以及模组化集成优势,在LNA出货量方 面领先行业,但与国际先进厂商差距较大。,全球滤波器市场规模(亿美元),一二三,四,射频前端的基本架构,射频前端市场规模与竞争格局,四大射频半导体巨头简介,5G需求推动前端器件量价齐升,五,国内重点关注厂商,03,四大射频半导体巨头简介,射频前端产业链与主要厂商思佳讯(Skyworks,SKWS.O)科沃(Qorvo,QRV.O)博通安华高(Broadcom,AVGO.O)村田(Murata,6981.T),、射频前端产业链:分立器件模组整机射频前端产业由分立器件厂商、模组厂、整机品牌以及平台设计服务商组成。其中上游分立器件头部厂商综合性生产销售能力较强,得以更早进行模组化布局,形成先发优势。,3.1、射频前端国内外主要厂商,天线,射频开关,BAW滤波器,双工器,LNA,SAW滤波器,功率放大器,射频收发,基带芯片,信维通信 硕贝德 立讯精密 顺络电子 卓胜微,Murata TDK-Epcos Taiyo Yuden SkyworksQorvo,紫光展锐/锐迪科 唯捷创新中普微 国民飞镶 中科汉天下广州智慧微电子 络达(Airoha) 苏州宜确长盈精密,台湾稳懋 三安光电 海特高新,Skyworks Qorvo Avago Murata TDK-Epcos P Semi(TM) Infineon,SAW,BAW,国内 滤波器,国际 供应商,国内 供应商,晶圆 代工,、日美四大射频巨头介绍:思佳讯、科沃、博通、村田全球射频前端市场集中度较高,前四大厂商Skyworks、Qorvo、Broadcom和Murata占据90%以上的市场份额,并不断通过整合并购,业务综合多样化扩张;在PA及LNA等功率放大器领域,思佳讯占有接近一半市场,但正被科沃迎头赶上;在滤波器方向 上,村田独占SAW滤波器47%的市场份额,而博通则寡占87%的滤波器市场。四大射频巨头中,思佳讯与科沃营收主要来自前端模组,产品类型中,而博通及村田业务则涉及各 类IC、软件、被动元件和封装等,业务规模庞大,营收均超过百亿美元。,3.2、Skyworks(思佳讯):受惠中国市场,大力发展5G、物联网,Skyworks成立于1962 年,总部位于美国马塞诸塞州,致力于开发用于射频和移动通信系统的半导 体器件。受益于完善的产品结构、在 IoT及 WiFi 领域的拓展和在苹果手机中的广泛应用,同时也是 多家国内手机品牌射频器件供应商,中国区收入占比仅次于美国地区(2019年占比22%)。公司2019财年实现营收33.77亿美元,归母净利润8.60亿美元。Skyworks 在 SAW 滤波器、射频功率放大器、射频开关等产品上都有完善的产品覆盖,并有较强的 芯片集成模组能力。2019年占据全球射频PA 43%的市场份额和射频开关23%的市场份额。,Skyworks营业收入(亿美元),Skyworks净利润(亿美元),Skyworks(思佳讯)发展历程,1962年公司Alpha Industries注册成 立,注册资本1.3亿美元,1980年公司在Nasdaq交 易所上市,2008年收购了FreescaleSemiconductor 的PA业务,2000年收购RF芯片设计公司Philsar Semiconductor,2007年将加州GaAs工 厂从4英寸升级 到6英寸,2001年并购Conexant无 线通信事业部,2004年设立LinearProducts部门,2002年收购Conexant在墨西哥的封装测试 工厂,在法国设立研发中心,改名Skyworks并在美国上市。,2006年中止基带业务,2010年收购SiGeSemiconductor,2012年收 购 Advanced Analogic Technologies Inc.,2014年和松下成立合资公司 Filter Co. ,拥有该公 司66%的控制股权,2015年在日本新建晶圆代工厂,2016年收购Filter Co剩余34%的股权.,2018年收购AvneraCompany,、 Skyworks(思佳讯):受惠中国市场,大力发展5G、物联网为迎接5G时代带来的挑战,Skyworks打造Sky5平台,通过高度集成的发射/接收端解决方案和分集接收模组(DRx)简化了5G架构的开发难度,未来在IoT以及5G市场布局有望加速。Sky5 Ultra集成解决方案采用DSBG封装减小尺寸,提升TC-SAW和BAW在目标频段的性能,具备 领先的传输和接收能力,在为终端带来可靠的网络连接传输同时优化手机电池寿命。Sky5LiTE前 端解决方案面向大众市场,支持高达100 MHz的5G新无线电(NR)波形带宽,可适配所有领先芯 片提供商接口。,3.3、Qorvo(科沃):射频通信新军,并购推动业务快速扩张,Qorvo由TriQuint Semiconductor 和RF Micro Devices(RFMD)于2015 年合并成立,总部位于美国 北卡罗莱纳州,专注于射频通信及国防产品的生产,合并后拥有天线、PA、滤波器和射频开关的全 业务布局。2019年公司实现营收32.29亿美元,归母净利润3.34亿美元。Qorvo成立后,公司不断进行并购扩大产品线,业务布局基本覆盖射频前端全产业链。其中BAW技 术发展迅速,占据全球滤波器8%的市场份额,仅次于Broadcom 。公司在全球射频开关和LNA器市 占率高达35%,射频PA市占率也到了达25%。,Qorvo营业收入(亿美元),Qorvo净利润(亿美元),Qorvo(科沃)发展历程,1991年RFMD(RF MicroDevice)成立,2008年收购Filtronic CompoundSemiconductor,1981年TriQuint创立 于加州,2013年收购AmalfiSemiconductor,2008年收购WJ Communications,2016年收 购 GreenPeak Technologies,补 充基于Si的生产工 艺,2016年BAW制程向8英寸转变,2009年收购TriAccess Technologies,2015年TriQuint 和 RFMD合并,Qorvo成立,2017年宣布全球第一款5G射频前端产品QM19000进展,2019年收购Active-Semi 收购Cavendish Kinetics,2020年收购领先MEMS工 艺供应商 Cavendish Kinetic,2020年收购Custom MMIC、Decawave布局 UWB,3.3、Qorvo(科沃):射频通信新军,并购推动业务快速扩张,Qorvo凭借技术优势和模组化布局长期在射频产品领域提供商中占据领导地位。公司通过收购获得GaN、GaAs以及SOI技术应用与天线以及射频PA器件中,并继续收购Cavendish等RF MEMS工艺厂商进一步升级其射频前端器件的生产工艺,通过模组化集成形成全业务先进布局。公司在2020Q1完成了对 Custom MMIC 和 Decawave 的收购,进一步布局低功耗IoT以及UWB技 术,结合此前物联网相关技术的收购,在物联网、5G领域形成更多影响力。,Qorvo的工艺&技术,BAW和 TC-SAW滤波器,SOI,GaN,GaAs,包络跟 踪技术,先进封 装技术,3.4、Broadcom(博通):第五大半导体厂商,射频业务实力强劲,Broadcom Limited,2016年由Avago以370亿美元收购博通公司后更名,目前双总部分别位于美国 和新加坡,主营业务为半导体业务以及软件业务。2019年实现营收225.97亿美元,归母净利润34.6 亿美元,为全球第五大半导体企业,射频业务占比约30%。Broadcom 提供无线嵌入式解决方案和射频组件产品,包括全套的射频前端产品。公司在射频前端 领域的布局较久,在滤波器(BAW)以及前端模组方面的实力雄厚,独占全球 BAW 滤波器市场87%的市场份额。,Broadcom营业收入(亿美元),Broadcom净利润(亿美元),3.4、Broadcom(博通):第五大半导体厂商,射频业务实力强劲博通-安华高通过对多家半导体、通信企业的并购布局,不断扩宽业务范围、加深技术护城河。目前公 司战略发展方向逐渐向软件调整,但半导体及射频业务仍然广受全球用户认可,贡献超过30%以上的公 司营收。,、Murata(村田):日系老牌电子器件龙头,专利布局多样全面Murata(村田)成立于1944年,总部位于日本京都,主要产品为先进电子元器件及多功能通讯模组 、功率IC的设计和制造。2014 年 8 月收购 Peregrine 半导体公司,拓展射频前端业务。2019年实现 营收141.91亿美元,归母净利润16.93亿美元,其中海外营收占比超过90%,是日本最大的电子元器 件制造商。村田是全球领先的电子元器件提供商,其被动元件、连接器技术及MEMS工艺实力雄厚。在射频方 面,公司提供包括滤波器以及射频开关等器件及模组化产品,占据全球 SAW 滤波器市场47%的市 场份额。Murata营业收入(亿美元)Murata净利润(亿美元),Murata(村田)发展历程,1955-1956成立村田科技研究 实验室有限公司,1960s建立多层陶瓷电容 器的批量生产体系,1944年Murata Manu-facturing成立,2000年完成蓝牙模 块的商业化,2012年收购RFMonolithics,完成0.20.125mm尺寸多 层陶瓷电容器的开发,2011年首创集 Saw 滤波器、 功率放大器和稳定器的 手机发射模块,2006年以 1.35 亿美元收 购美国德州SyChip 公司,2017年并购意大利无线射频技术 新创企业 ID-Solutions, 加强发展电池业务,2018年开发新型 IHPSaw 滤波器,布局5G高频器件,2019年开发并开始批量生产世界上最小的 Saw 双工器-SAYAV 系列,SAYARV 系列和SAYAP 系列;Saw 滤波器-SAFFW 系列,1994设立生产和销售公 司“无锡村田电子 有限公司”,1973年为推进经营的国际化,在美国乔治 亚州设立生产子公司Murata Manufacturing Co., Inc.,3.5、Murata(村田):日系老牌电子器件龙头,专利布局多样全面,5,353,5,456,5,684,6,002,6,409,6,809,7,208,7,816,8,121,10,02410,029,10,260,10,101,10,298,9,338,11,065,11,692,12,474,2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018,Application in Japan,Application in overseas,知识产权以及专利布局是村田重要的发展战略,公司注重新产品和技术的独立开发,在射频产品领域尤其是SAW技术上具有难以超越的优势。2018年,公司在日本拥有8121项专利申请,在全球拥有12474项专利申请,申请数量全球排名29。公司依托全面专利布局以及优秀的供应链管理能力,向全球各地客户提供各类电子元器件,占据较 高市场份额。其中陶瓷电容市占率达到40%,SAW滤波器全球占比50%,电磁屏蔽件EMI全球占比35%。通信连接器模组份额为55%以上,市场份额均为全球第一。Murata专利申请数量(海外&日本)Murata主要元器件产品,全球主要射频前端厂商(日美系为主),一二三,四,射频前端的基本架构,射频前端市场规模与竞争格局,四大射频半导体巨头简介,5G需求推动前端器件量价齐升,五,国内重点关注厂商,04,5G需求推动行业量价齐升,5G高频需求使得器件价值量提升;多频段需求使得需求量增加5G标准下各个细分市场的发展趋势(详细内容见后续系列报告)模组化PA滤波器开关及LNA基站侧,4.1、5G射频性能要求提升,器件采购单价提升,5G时代的开启,使得基站及用户端设备更加轻薄小巧, 这对射频器件的体积、性能以及集成化提出了更高的要 求,从而提升各器件采购成本:5G射频前端结构更加复杂,上/下行链路损耗较高, 对每级器件的损耗都提出了更高的要求,才能够使得整机功耗不出现较大幅度的增长。调制:5G 高频信号需要更多位数的正交相位调制(QAM),高端机型调制要求从4*4提升到8*8=256QAM以上,对PA性能要求更高。带宽:5G带宽从4G时代20M提升至100M以上,增加PA以及滤波器的设计难度。发射功率:5G更高的发射功率要求带来PA以及滤 波器更高的设计标准。高频:更高频段的信号对PA新材料(GaN)提出 需求,而SAW滤波器的换能器制约使得5G高频段 往往只能采用技术结构更加复杂的滤波器进行通 信滤波。,5G通信标准对器件性能要求提升,4.1、5G标准频段大量增加,各器件数量需求增长,以常见的5G频段为例,常用的Sub-6(N77-N79),mmWave(N257-N261),HB、MB(LTEB1B34),以及WCDMA/GSM和WIFI、BT、FM等数十个频段需要支持。在天线方面,由于国内运营商4*4路MIMO要求,使得天线数量从4根翻倍至8跟,滤波器、开关及LNA由于链路数量的翻倍,需求同样翻倍增长(滤波器80-100个,开关40-50个);另一方面,由于5G引入了NSA要求需要4G、5G同时工作,这也增加了射频开关和多工期的需求。 且N78、79等高频段难以与4G模组集成,分立器件同样增加了射频前端的成本。根据Yole预测,5G 手机Sub 6机型射频前端价值量预计将达32美元,而毫米波机型更将达到38.5美元。,5G标准大幅度增加频段数量及带宽,手机5G射频前端单机价值量快速增加,4.2、发展趋势1:RFFEM前端模组化集成大势所趋,在4G时代高端机型中,部分品牌厂商已经开始使用模组化集成生产射频器件,而由于5G手机器件数量增多,整机体积减小,分立式更难满足空间及性能需求,故射频前端模组RFFEM应运而生。在FEM集成上发展更快的厂商将成为市场主导者,模组厂商需要同时拥有主、被动器件的设计能力、 制造工艺以及集成工艺。目前模组化集成具有片上SoC以及混合集成SiP封装两种模式,传统射频厂 商博通、Qorvo、Skyworks、村田、TDK等不仅供应多类元器件,同时具有模组整合能力,将在集 中度很高的市场中进一步确立优势,而基带厂商如高通、紫光展锐等同样也加入到模组化竞争当中, 集成化的发展方式将成为大势所趋。,知名品牌厂商各档次手机模组化程度,射频前端(RFFE)市场规模及预测(按模组分类),、发展趋势2:PA功率放大器GaN三代半导体渐成主流在3G、4G时代,射频PA以金属氧化物半导体LDMOS和砷化镓GaAs为主,其中砷化镓具有较好的电 流和衬底特性,未来一段时间内仍将为PA材料主流。而在5G高频段,三代半导体GaN以及SOI工艺 以其更好的功率特性表现和集成化程度,有可能成为PA材料未来的发展趋势。目前手机市场中砷化镓占据主导地位,CMOS由于性能制约只能用于低端市场。根据Qorvo预测, 随着5G的来临,8GHz以下GaAs PA仍是主流,但8GHz以上GaN有望在手机市场成为主力。,不同半导体材料的频率-功率特性分布(1代CMOS、2代GaAs。3代GaN),、发展趋势3:滤波器高频走向BAW-SMR&FBAR技术根据Skyworks预计2020年5G应用将新增50个以上通信频段,全球2G/3G/4G/5G网络合计支持的频 段将达到91个以上。理论上每个频段需要发射/接收端滤波器各1个,但模组化集成后对应关系可能 非线性。SAW技术由日本厂商在90年代开始研发,性能稳定,工艺简单,一般工作范围在2GHz以下。随着5G高频段发展,BAW技术插入损耗小,工作频率高(20GHz),带外抑制大等优点逐渐凸显。目前主流BAW技术包括固态反射层SMR以及薄膜空气腔FBAR技术,能够较好的工作在Sub-6频段乃至 毫米波中,是未来滤波器的主要发展方向。手机5G射频前端单机价值量快速增加,4.2、发展趋势4:开关&LNARF-SOI衬底大规模应用,
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