5G射频前端专题报告：机会、空间与竞争格局分析

溯溪而上

在本报告中，我们深入探讨了三大问题:1 5G 技术将如何影响智能手机射 频前端?2这些变化对不 同器件的潜在价值 变化如何?3这 些变化会对竞争 格局带来怎样的影响?

一、终端射频前端: 5G 手机加速渗透，带动射频前端高增长

1、射频前端:终端通信核心组成

射 频前端介 于天线和 射频收发 之间，是 终端通信 的核心组 成器件 。手机通 信模块主要由 天线、射 频前端、 射频收发 、基带构 成，其中 射频前端 是指介于 天线与射频收发之间的通信元件，包括:滤波器、LNA((低噪声放大器，Low Noise Amplifier)、PA(功率放大器，PowerAmplifier)、开关、天线调谐。

• 滤波器:用来滤除消除噪声，干扰和不需要的信号，从而只留下所需频率 范围内的信 号。双工 器，三工 器，四工 器和多路 复用器通 常采用多 个滤波 器的组合，手机中使用的滤波器主要采用 SAW(表面声波)和 BAW(体 声波)两种技术制造。
• PA:在发射信号时通过 PA 放大输入信号，使得输出信号的幅度足够大以 便后续处理。PA 质量和效率因此对手机的信号完整性和电池寿命至关重要。 用于放大接收信号的称为低噪声放大器(LNA)。
• 开关:开关在打开和关闭之间切换，允许信号通过或不通过。可分为:单 刀单掷、单刀双掷、多刀多掷开关。
• 天线调谐器:天线调谐器位于天线之后但在信号路径的末端之前，使得两 侧的电特性 彼此匹配 以改善它 们之间的 功率传输 。由于实 现匹配的 方式因 信号频率而异，因此该设备必须是可调的。
  

从具体信号传输路径来说:

• 信号接收路径:天线(接收信号)-开关&滤波器-LNA(小信号放大)-射频收发-基带。
• 信号发射路径:基带-射频收发-PA(功率放大器)-开关&滤波器-天线(发射信号)。
  

2、通信技术升级，射频前端价值量倍增

每一代蜂窝技术都会带来新技术和新的射频前端价值量。回顾从 2G 到 4G 技术的发展，每一代蜂窝都带来了新的技术，从2G 到 3G 增加了接收分集， 3G 到 4G 增加了载波聚合，更高的频段和 wifi 的 2×2 MIMO(Multi-input Multi- output)，4.5G 的进一步升级由增加了超高频，4×4 MIMO，更多的载波聚合。 更多的频段，更多的技术带来了相应的射频前端元器件的价值量不断增加。

价值量来看:1）2G 到 4G，射频前端单机价值量增长超 10 倍，2）4G 到 5G， 射 频 前端单机价值量增长有望 超三倍。

• 2G:平均成本<1 美金，结构简单，只需要 1 个 PA 搭配一组滤波器及 天线开关就可运行;3G:平均成本 2.6 美金，增加了接收线路，相应 的元件用量增加。
• 4G:平均成本 7.2 美金，频段数量不断增加，元件数量与复杂度远较2G/3G 终端更大。
• 4.5G:平均成本 16.35 美金，更多载波聚合增加了更多的元件。
• 5G:平均成本>50 美金，频段更提升至 6GHz 及毫米波段，带来更多射频元件以及更多高价值量的射频元件。
  

3、5G 网络分步演进，终端芯片走向集成

网络端，从 NSA(非独立组网)到独立组网(SA)。5G 网络建设分两步， 早期 5G 部署将会使用非独立组网的方式，即利用4G 的核心网络进行 5G 的覆 盖，同时兼容 4G，该架构将逐渐升级到独立组网(SA)。

为了节省成本、空间和功耗，5G SoC 和 5G 射频芯片的集成将会是趋势， 而 5G 智能型手机设计有三个演进阶段:

• 第一阶段:初期 5G 与 4G LTE 数据的传输将以各自独立的方式存在。5G 技术多来自 LTE-Advanced Pro 的演进发展，但 4G 和 5G 两者的 编码方式不同，且使用的频段各异，因此，初期 5G 与 4G 数据的传 输将以各自独立的方式存在。智能型手机部分将是 1 个 7 纳米(nm)制 程的 AP 与 4G LTE(包含 2G/3G)基频芯片的 SoC，并配置一组射频芯 片(RFIC)。而支持 5G 数据 传输端则完全是另一个独立配置存在，包 括一个 10nm制程、能同时支持Sub-6GHz 及毫米波段的 5G 基频芯 片，前端配置 2 个独立的射频元件，包括一个支持 5G Sub-6GHz 射 频 IC，另一个支持毫米波射频前端天线模块。
• 第二阶段: 5G 智能型手机市场仍处于早期阶段，加上制程良率与成 本等考量，主流配置仍会是一颗独立 AP 与一个体积更小的 4G/5G基 带芯片。
• 第三阶段:将会实现 AP 与 4G/5G 基频芯片 SoC 的解决方案，LTE 与 Sub-6GHz 射频 IC 也可望进一步集成。而毫米波射频前端仍必须 以独立模块存在。
  

4、2019 年是 5G 手机元年，2020年有望加速渗透

2019 年是 5G 手机元年， sub 6G 手机 2020年开始加速渗透。在营运商 网络部署初期 ，毫米波 手机使用 效益相对 较低，同 时由于成 本与体积 问题的存 在，预计 2019-2022 年将以 Sub 6G 为主。

为什么看好 2020 年 5G 加速渗透?

需 求 端:2019 年下半年的换机需求有一部分会递延到明年购买 5G 手机;

供给端:2019 年下半年的去库存和明年补库存。2019 年下半年手机厂商 一定会大规模的去4G 手机的库存，因为到明后年这部分机型很难卖出去了;同时，到明后年，5G 手机相对成熟，又要开始一波补库存。

价格端:5G 手机售价往中低端渗透推动 5G 手机加速渗透，华为 Mate 20 X 5G 手机售价六千多价格低于预期，我们认为这是一个很好的信号，预计国内5G 手机的渗透到 2020 年中有望到 3000 元以上的机型，到 2020 年底 2021 年 将渗透到 2000 元以上的机型。

尽管手机整 体市场增 长放缓， 但由于射 频元件随 着网络升 级是累加 的，随 着 LTE-A Pro 复杂度的提升和 5G 射频元件的增加，射频前端市场仍然会持续 高增长。

在中性假设下，假设 5G 手机渗透率与 4G 同步，2020 年全球的 5G 手机 销量 1.8-1.9 亿部，国内至少 8000 万以上。乐观假设下:参考目前国内各厂商 的 forecast 和假设苹果三款 5G 手机，国产品牌 2020 年 5G 手机加总超过 1.5 亿部，乐观情况下，2020 年全球的 5G 手机销量将接近 2.5 亿部，5G baseband/ap 和 射频前端半导体， 有可能准备 2.8-3.0 亿颗。

二、5G 射频前端:变化中的机会

1、5G 核心技术:CA、MIMO、调制方案

5G 技术变化比较多，我们会听到很多相关名词，比如载波聚合、massive MIMO，高阶 QAM(正交振幅调制，rature Amplitude Modulation)等等。事 实上整个通信 技术的升 级都是围 绕着香农 定理，而 相关的技 术升级也 是围绕是 香农公式提高系数123信道容量 C，具体来说:

• 增加系数1的物理含义是:增加MIMO 数和增加基站密度(超密集组 网);
• 增加系数2的物理含义是:增加频谱宽度，一种是使用新的频段，比 如增加 sub6 G 和毫米波段的新频谱，或者是 CA(载波聚合)的方式 提升频谱使用效率。
• 增加系数3的物理含义是:提高信噪比，主要是通过更高阶的QAM 调制方式。
  

2、sub 6G:核心技术给射频前端带来的变化

(1)MIMO:增加独立射频通道，增加天线调谐和天线开关

M IM O:是一种使用多 根天线 发送 信号和 多根 天线来 接收 信号的 传输技 术。 实现在相同频 带内的同 一载波上 传输不同的 信息。这 种技术又 被称为空 间复用， 每个天线单独馈点。5G-Sub 6G 将增加更多的 MIMO，4×4 下行链路 MIMO 将 是 5G 的强制要求。

对射频器件的影响:

• 需要更多的天线和更多的独立射频通道，相应射频前端元件同步增加。
  

5G sub 6G 手机端，4×4 下行链路 MIMO 将是强制要求，可能会是 1T4R(NSA)或者 2T4R(SA)，这对已经支持可选下行 4×4 LTE MIMO 的手机设计，这种改变并不明显，对于其他许多手机需要大幅 增加射频器件(LNA，开关、滤波器等)、信号路 由复杂性和天线带宽， 需要 4 根天线和 4 个独立的射频通道。如果考虑上行 MIMO，增加的 元器件更多(PA，开关，滤波器等)。

• 高性能的天线调谐(antennatuner)和天线转换开关用量增加。
  

更多的 MIMO 需要增加更多的天线，但是由于手机空间有限，单台手 机可装载的 天线数量 有限， 因此需要 使每根 天线能够 高效地支 持更宽 的频率范围，将天线数量保持在可承受范围内。1更多的 antenna tuner 来提高辐射效率;2由于增加的天线数量有限，需要高性能天线 转换开关能 够最大化 信号连接 的数量 ，因此天 线开关的 数量也会 增加。

(2)更多的 CA和更高的频段:频段数不断增加

根据本章第 一小节的 分析，提 升频谱宽 度能提高 信道容量 ，进而提 升传输 速率。而提升频谱宽度有两种方式，一种是 通过载波聚合(C A)提高频谱使用 效率;另一种是发展新的频谱。

载波聚合(CA)

载波聚合(CA)提升频谱使用效率。 CA 是将多个载波聚合成一个更宽的 频谱，同时可 以把不连 续的频谱 碎片聚合 到一起， 提高传输 速率和频 谱使用效 率。可分为:带间载波聚合、带内载波聚合(连续/不连续)。

载波聚合带来频段数的大幅增加。从 4G LTE4G 到 4G LTE-Advanced Pro， 载波聚合组合的数量呈指数级增长，频段数也快速增加，从4G LTE 的 66 个增 加到 4G LTE-Advanced Pro 1000 多个，5G 将带来更多的载波聚合，预计总频 段数将超过 1 万个。

载 波 聚 合对射频前端 的影响:

天线开关数增加;

由于载波聚 合带来了 频段数 量的大幅 度增加 ，但是不 会带来天 线数量 的增加，因此天线开关数量会增加。

滤波器数量大幅增加;

• 滤波器的数 量会大幅 增加， 因为载波 聚合会 带来频段 数的增加 ，而增加一个频段需要增加至少 2-3 个滤波器。
• PA和 LNA不一定会增加，其他开关数也会增加。
• 因为 PA 和 LNA 带宽比较宽，可以多个频段共用，用开关切换，因此相应的 PA、LNA 的开关数也会增加。
  

发展新频谱使用资源

发展新频谱使用资源是通信技术发展的持续推动的方向。例如 2G 仅使用 900MHz、1800MHz 两个频段，3G 新增 1.9GHz、2.1GHz、2.6GHz 等几个主 要频段，而 4G 通讯发展至今已定义多达 60 多个频段。5G NR 已定义的频谱 范围则提高至 6GHz(FR1)，及过去蜂巢式行动网络从未使用过的毫米波段 (FR2)。

新的频谱资源开发有朝更高频段、更大频谱使用范围发展的趋势，5G 通 讯使用更高的 频段，一 方面是寻 求更多可 作为全球 通讯使用 的频段， 二方面是 高频段拥有更宽广的频谱资源，能提供 Gbps 级传输应用服务。如 4G LTE 移 动通信技术使用频段从 700MHz 横跨至 3.5GHz，而在 Rel.15 版本的 5G NR 已定义的频谱范围则提高至 6GHz(FR1)，及过去蜂巢式行动网络从未使用过的 毫米波段(FR2)。

5G 新频谱对射频前端的影响:

1）更多更高的频段:

• 更多的频段带来射频元件的同步增加。
• 滤波器:BAW/FBAR用量的增加。
• 由于 SAW 只支持 2G 以内的频段，因此 5G-sub 6G 将带来适合 2G 以上高频段的 BAW/FBAR 用量的增加;
  

2）更大的带宽:最大单通道带宽由 4G 的 20 MHz 变为 5G sub6 的 100 MHz。

• 在一定情况下需要使用适合大带宽的 LTCC(低温共烧陶瓷，Low Temperatrue Co-fired Ceramic)陶瓷滤波器。
• 带宽变得越 宽，滤波 器的一 致性难度 提升， 温漂问题 难度增大 ，在一 定情况下需要使用适合大带宽的 LTCC 陶瓷滤波器。
• PA性能提升，需要覆盖更大的带宽。
  

3)更高阶 的 QAM 调制:射频前端性能提升

QAM 调制又叫正交幅度调制，把多进位与正交载波技术结合起来，进一步 提高频带利用率。更高阶的QAM 调制可以提升传输速率，256QAM 调制的速 度是 64QAM 调制的 1.3 倍。5G 将会使用更高阶的 QAM 调制。

更高阶的 QAM 调制对射频前端的影响:

PA等射频器件需要更高线性度等性能。

QAM 调制点的数量越多，发送的信息越多，频谱效率越高。但点数越 多，它们在载波上的幅度越接近，信号越可能受到噪音或干扰。RF 组 件的性能必须提高。比如 QAM256 调制将需要更高的 PA 线性度。此 外满足这些 PA 性能要求可能会带来功耗上的挑战。

3、 毫 米 波:革命性的变化

毫米波射频前端和天线整合成毫米波(mmWave)天线模块。毫米波射频 模块不仅可以集成 PA，滤波器，开关和 LNA，还可以集成天线和天线调谐器， 最终通过 AiP 或 AoP 技术封装成毫米波天线模组，在这个模组内把天线预先整 合好，提前做 好天线的 调整工作 ，让所有 器件都能 更智能地 协同工作 ，从而很 容易形成波束，保障信息传输质量。

毫米波带来工艺和材料升级。滤波器:由于 BAW 目前一般支持频段 6G 以内，因此毫米波段有望使用 IPD 或者陶瓷等技术A&LNA&开关:毫米波 段的应用将会采用更多advanced SOI 技术。

4、射频前端半导体:模块化是必然趋势

射 频前端半 导体模 块化是趋 势。由于智能型手机空间有 限，而元件 增加， 射频前端元件模块化是必然趋势。4G 时代集成度不同的射频前端模组种类较多， 比如 ASM，FEMiD，PAMiD 等等。目前模组化程度最高的是 PAMiD，由于 PA 使用 GaAs HBT，LNA 和射频开关使用的 RFSOI 等，滤波器采用 MEMS 工艺， 因此滤波器的集成是难点。

复 杂 度 提升，空间有 限，促进模块化趋势

随着通信技术的升级，手机射频前端的复杂度不断提升。如下图 iPhone 和 Android LTE RFFE 的设计演变。LTE 演进的下一步功能更高设备中引入更 高阶调制(256QAM)，将 3x20MHz 系统的最大理论吞吐量推至 600mbps 或 速度提高 33%。此外，不久之后实施了 4×4 MIMO 天线布局。同样，这些进步 增加了 RFFE 整体的复杂性。

分配给射频前端的 PCB 板面积没有增加，模块化成必然趋势。尽管射频 前端的用量和复杂性急剧增加，但分配给该功能的 PCB 空间量却不断下降，通 过模块化提高前端器件的密度成为趋势。

目前射频组件中模块占市场的 30%，未来比例会逐渐上升。根据 Navian 估计模块现在占 RF 组件市场的约 30%，在模块化趋势下，该比率将在未来逐 渐上升。从村田滤波器出货来看，模块中滤波器出货占比目前超过了50%，预 计未来比例也将逐步增加。

苹果，三星，华为，小米等大部分手机都有不同程度的模块化。按面积来 看，以 iPhone X为例，模块化射频器件的面积占比接近了百分之五十。以三星 为例，2012 年三星 Galaxy SIII 中只有 6%的主要射频元件集成在模块中，而 这些元件占射频前端 BOM 成本的 26%(不包括 RF 收发器)。相比之下，模块 化组件占三星 Galaxy S8 Plus 中射频前端 BOM 的 87%。

不 同材料的 模块化以 及减少射 频器件 之间的干 扰是难点 。射频前端器件总 体分为两种工艺，一种是半导体工艺(PA/LNA/开关)，另一种是 MEMS 工艺(滤波器)。由于 PA 使用 GaAs HBT，LNA 使用 GaAs/SiGe，射频开关使用 RF SOI 都是属于半导体工艺，而滤波器采用 MEMS 工艺，因此滤波器的集成 是难点。

3G/4G 会是分立式和模块式并存，5G 增量部分大部分都是模块

3G/4G 时代射频前端集成度取决于设计和性价比，分立式和模块并存。出 于空间的考虑，4G 高端机需要部分射频器件采取模块形式，但是射频前端模块 成本相对会高，因此低端机主要是分立式的。一般来说射频集成度与其他类似 设计和定价的智能手机中的射频部分的成本是直接相关的。

5G 时代新增的大部分是模块，且集成度将不断提升。

• 模块化趋势，5G 新增大部分是 PAMiD、 PA+FEMiD、DRM 模块。 由于手机空间有限，而 5G 需要增加大量的射频前端器件，因此，对 于 5G 频段新增的射频前端器件，主要是模块形式，除了一部分 antenna plexer，小开关，天线调谐开关等之外，大部分的增量都是 模块。
• 射频模块里的集成度也在不断提升。最开始用于低(大约<1GHz)， 中(~1-2GHz)和高频(~2-3GHz)频率的射频器件被封装在三个单 独的模块中。之后低频段模块扩展到 600MHz，中频和高频模块合二 为一。模块中集成的器件也越来越多，超高频(~3-6GHz)模块将会 支持现有的 LTE 频段和 5G 带来的新频段。毫米波将是颠覆性的变化， 将天线和射频前端集成在一个模块当中。
  

PA 模块 skyworks 占领先，avago 在高端 PA 模块中保持着强势地位， 接收分集模块村田出货最大。由于 PA 市场主要是由 Qorvo，Avago， skyworks 占据，因此 PA 模块这三家占比最高，其中 skyworks 中低频模块出 货量较大，而 avago 则在中高频高端 PA 模块市场占据强势地位，而接收分集 模块村田出货最大。

三、4G 到 5G 射频前端空间测算:结构性的增长

1、整体高增长:元件数量+复杂度大增，市场空间翻倍增长

全球射频前端市场空间到 2022 年将超 300亿美元，复合增速高达14%。 正如我们前一章讨论的，5G 技术的升级和变化带来射频前端行器件数量和价值 量的提升，全球射频前端市场将由 2017 年的 151 亿美元，增加到 2023 年的 352 亿美元，年复合增速高达 14%。

2、 结 构 性:滤波器>LNA/开 关 /调谐>A

射 频前端价 值量增长 具有结构 性，滤波 器、开关 等未来增 速最快 。射频前 端器件虽然整 体是高增 长的，但 是不同的 射频前端 器件增长 也是结构 性的。其 中滤波器由于 跟频段数 相关，增 加频段就 要增加滤 波器，因 此滤波器 未来几年 复合增速高达 19%，而 PA 由于是化合物半导体工艺，带宽较宽，因此可以多 个频段共用一个 PA，数量上增速相对缓慢。

(1)滤波器:增速最快，贡献了射频前端 70%的增量

声学滤波器 SAW 和 BAW 滤波器目前是主流，SAW 成本低占据 73%市场， BAW 更高频率。手机端的滤波器主要以声学滤波器为主，包括 SAW，TC- SAW(温度性能改进的 SAW)，BAW/FBAR 等。在 SAW 和 BAW 之间，成本 和高频性能是两个主要参考因素， BAW 因为在高频下具有更好的隔离度和插 损，因此高频性能较好，SAW 由于成本更低价格更便宜，目前仍然占据滤波器 市场的大部分，根据 Resonant 的预测数据，SAW 滤波器目前占终端滤波器市 场高达 73%。

Avago 等美系厂商占比 90%以上 BAW 的市场，SAW 则由村田为代表的 日系厂商主导。在供应格局方面，BAW 滤波器领域 Avago 是龙头，市占率 60% 左右，其次是 Qorvo 占比 30%。而 SAW 滤波器领域，村田是龙头占据了 50% 的份额，另外两家日本供应商 Taiyo Yuden 和 TDK 紧随其后。

5G sub 6G增量:sub 6G主要以 LTCC和 BAW为主要的增量。5G新频 段有两个特点，一个频率更高，另一个带宽更宽，因此对于 5G 新增滤波器， BAW / FBAR 滤波器可以处理高达 6GHz 的频率，具有低损耗特性，带外抑制 好，适用于相 邻的频谱 之间的滤 波。而传 统的声学 滤波器目 前不适应 极宽的带 宽，需要更宽带宽的情况下 LTCC 滤波器将会是选择方案。

核心 驱动:CA+频 段 增加，滤 波器用量 跟频段线 性相关， 一个频段 对应至 少 1-2 个以上的滤波器。滤波器不论从数量和价值量上来看都是增长最快的。1从价值量上 来看，滤 波器增长 强劲，双 工器和多 工器占比 提升，整 个滤波器 价值量将由 2018 年的 92 亿美金增加到 2025 年的 280 亿美金，2025 年将占 射频市场的 70%。2从量上来看，增长也非常快，出货量将占2025 年射频市 场的 72%。

5G 毫米波增量: IPD 和陶瓷滤波器将可能会是选择。Skyworks 在其 5G 白皮书中有提 到类似观 点，并不 认为声学 滤波器也 可以解决 毫米波的 问题，将 无源器件集成到硅，玻璃或陶瓷衬底中的 IPD(集成无源器件)滤波器将会是 选择。

(2)PA:整体增长相对平缓

PA 数量增加有限，价值量有提升。PA 主要是对发射的射频信号进行功率 放大，因此 5G 增加信号发射链路就需要增加 PA，但是因为 PA 带宽较宽，可 以多个频段共用，比如采用多模多频的 PA，因此，1从量上来看，PA 没有什 么增长，主要多模多频 PA 的整合程度提高以及低端手机市场(2G 手机)的减 少。2整体价值量有一定增长，因为多模多频 PA 价值量更高，PA 的价值量将 由 2018 年的 44.5 亿美金增加到 2022 年的 50 亿美金。

Skyworks，Avago，Qorvo 是 PA 的三大玩家。PA 是属于射频前端中的 有源器件，设计制造难度较大，目前 skyworks 是全球第一大供应商，Avago 和 Qorvo 位列二三，三家公司占据了全球手机 PA 市场的 80-90%，成为寡头 垄断。

GaAs 将仍然是高端 PA的首选技术，毫米波可能采用 SOI PA。目前砷化 镓 PA 依然是主流，随着 LTE Pro 和 5G Sub 6G 的要求的提升，GaAs 渗透率 也将提升。虽然 CMOS PA 越来越成熟并有集成的优势但是因为参数性能的影 响，它只适用于低端市场，而毫米波可能会采用SOI PA。

5G 对 PA 提出了新的要求。为了支持 5G Sub 6G 新技术，需要新增超高 频的 PA，比如 2T4R 中 2×2 的上行 MIMO 就需要增加额外的 PA，5G 更大的 带宽对 PA 提出了新的功耗要求，同时需要更高的线性度，PA 的功耗控制，结 构封装中的热管理也变得更加重要。

(3)开关:快速增长，SOI 是首选技术

手机中天线 开关用量 非常多， 种类也很 多，按结 构可以分 为单刀双 掷，单 刀多掷，多刀多掷开关，按用途可以分为 Tx-Rx 开关，Atenna Cross 开关， Rx 开关等。

射频开关将迎来强劲的增长，无论是仅用于 Rx还是用于 Rx / Tx。不论是 价值量和数量，射频开关都将迎来高增长，全球射频开关市场空间将由2018 年的 14.5 亿美金增加到 2025 年 23 亿美金，其中 Rx / Tx 开关的增长将来自 MIMO 的分集天线处的 Tx 使用和由于 CA 和更多频段带来的天线切换数增加。

SOI 仍然是射频开关的首选技术，RF MEMS 技术将进入高端天线开关市 场。从技术上来看，目前 SOI 仍然是射频开关的首选技术，由于 Bulk-CMOS 为了可能会逐渐退出市场，而 RF MEMS 技术将在 2019 年开始渗透，并在高 端天线开关市场稳步增长。

( 4) 天 线调谐:随着天线数 量和复杂度提升高速增长

天线设计挑战增多，天线调谐用量增加。14G 时代由于全面屏的推广， 摄像头增多等 ，使得天 线净空变 小，天线 设计难度 增长效率 变低，需 要越来越 多的调谐开关提升天线性能。25G 给天线设计带来更多的挑战，从 4G 开始到 现在的 5G，MIMO 逐渐增加，频段也越来越多，这就带来天线的增加，在 Sub-6Ghz 的时候，需要 8 到 10 个天线，但到了毫米波时代，手机天线会增加 到 10 到 12 根甚至更多，在天线数量增加的同时，留给天线的空间却越来越小， 需要类似孔径调谐(Aperture Tuning)、阻抗调谐(Impedance Matching)和更 小的天线解决方案和低损耗的调谐来解决。

天线调谐用量快速增长。随着 5G 4×4 MIMO 和 8×8 MIMO 架构带来的更 多的天线数量 和天线设 计难度增 加，天线 调谐开关 用量快速 增加，需 要更多的 孔径调谐提升 天线带宽 ，更多的 阻抗调谐 提升天线 辐射效率 。天线调 谐开关市 场将从 2018 年的 4.5 亿美金增加到 2025 年的 12.3 亿美金。目前孔径调谐器 占总体积的 75%以上，但阻抗调谐市场将迅速增长，2025 年将占整个天线调 谐开关市场的 70%。

天线调谐开关技术路径 SOI 是主流，RF MEMS 份额也将逐渐提升。SOI 是主流技术，被 Qorvo(Qorvo 占目前调谐市场 70%)和 Skyworks 等大厂商 所使用。Cavendish Kinetics(CK)等厂商的 RF MEMS 工艺损耗非常低，获 得市场认可，份额也在逐渐提升。

( 5) LNA: 随 着 接收通路增加稳定增长

LNA 市场将稳步增长，特别是因为新增了接收通路。LNA 主要是用于接收 信号时进行小信号放大，以便降低到收发器的线路上的SNR。3G/4G 时，有部 分 LNA 是集成在射频收发里面的，没有单独的 LNA，因此 LNA 市场空间较小， 2017 年开始快速增长，由于 LTE Adv Pro 和 5G Sub-6 GHz 更严高的要求，主 频段通信被要求具有 LNA。

LNA 目前以 SiGe 为主，长期来看，特别是毫米波，基于 SOI 的 LNA 将 成为主流。目前 iPhone 等主流手机上的 LNA 主要来自英飞凌和 Skyworks，并 且由 SiGe 制成， SOI LNA 由于良好的性能和更低的成本，并且更好整合，将 有可能成本 LNA 的趋势，特别是毫米波。SOI LNA 与 SOI 开关的模组已于 2017 年开始使用。

3、5G 手机射频前端半导体价值量拆分以及测算

5G 射频端变化

• 5G 新增上行 4X4 的 MIMO 需要增加至少 4 根天线，相应的天线调谐 开关和其他开关数量增加。接收分集模块会增加。
• 更多的频段，更多的 CA 需要更多的开关，合路器，多工器(滤波器)。
• 5G Sub 6G 还需要 1 个或 2 个超高频的 PAMiD 模块(例如，支持 n77 / n78 和 n79，n41 需要额外的一个)，DRx(接收分集模块)和 其他一些开关、调谐等在1T4R 的情况下也需要增加。在 2T4R 的情 况下，需要再添加一组 6GHz 以下的超高频的 PAMiD 模块。
• 对于毫米波(mmWave)，一般需要 3-4 个 mmWave 模块。
• 滤波器，开关和天线的数量也将增加。
  

4G 高端机和旗舰机目前射频前端价值量是12-20 美元。据 Gartner 的数 据，4G 高端手机射频前端价值量约 12.5 美元，4G 旗舰级的射频前端价值量约 为 19.2 美元，LTE 旗舰/高端智能手机的 RF 前端美元总内容约为 12-20 美元

5G 智能手机的射频成本最初很高，明年有望降到30 美金以下。5G 射频 前端初期价格很高，按目前价格，5G sub 6 的 2T4R 旗舰机，射频前端价值量 将高达 37 美金，根据测算，2020 年年中中高端手机有望降到 28 美金，到 2020 年底或 2021 年，5G 渗透率持续下沉，射频前端价值量有望降到 20 美元 出头。

四 、 竞 争格局:海 外寡头垄断，国内厂商迎来发展 机会

1、并购不断:射频前端模块化趋势+基带厂商向前端延伸

模 块化趋势 带动射频 前端厂 商产品品 类扩张 。模块化趋势下，各射 频厂商 通过各种收并购完善自己的产品线，比如Murata 收购 Peregrine，Qorvo 由 RFMD 与 TriQuint 合并而成，Skyworks 收购 Panasonic 子公司及韩国 MEMS solution 获得 TC-SAW 及 FBAR 技术等。

高通、联发科、展讯等 AP/基带芯片公司纷纷布局射频前端。高通 2014 年并购 PA 厂商 Black sand，2016 年与 TDK 成立合资公司 RF360;联发科早 期曾成立射频 PA 子公司，2015 投资 PA 公司 Airoha，2019 年入股 vanchip， 并解散 Airoha;展讯与锐迪科合并等。

2、当前竞争格局:美日企业寡头垄断，占据 90%份额

射频前端目前以IDM 为主，美系厂商占据主导。前五大:Murata(IDM)、 Skyworks( ID M)、Qorvo( ID M)、Broadcom/Avago(Fabless，除滤波器外)、Qualcomm/TDK Epcos( Fabless )。

• 第一梯队:美系厂商为主 Broadcom、Qorvo、Skyworks，村田，中 高端市场;
• 第二梯队:日系厂商 TDK、Taiyo Yuden;
• 第三梯队:韩台陆厂，低端市场
  

3、未来格局判断:模组优于分立式，毫米波带来新玩家，国内厂商迎来机会

5G 等技术升级带来射频前端难度增加，龙头厂商整体来说地位相对稳定。 射频前端模组 化趋势下 ，多产品 品类布局 厂商将具 有更大优 势，技术 和客户壁 垒更高。

• 5G 布局路径一:从 advanced 4Gà5G sub6Gà5G mmwave;以 Broadcom / Avago，Skyworks，Qorvo 和 Murata 为代表。
• 5G 布局路径二:直接切入 5G mmwave;以高通为代表。前文我们也讨论 了，除了现 在的开关 ，调谐之 外，毫米 波有望使 用更多的 硅基工艺(比如 高端 SOI)，毫米波硅基工艺有望使英特尔，三星和华为(海思)成为射频 前端新玩家。
• 国内厂商:看好持续国产替代，看好具有模组化能力，或者与模组化能力 的厂商合作厂商。
  

五、投资建议（略）

附 录: 国内外射频 前端公司介绍（略）