在一个无线通讯系统中,需求运用三个集成电路 —— 基频(BB)、中频(IF)和射频(RF),它们将接纳到的信号进行转化和传输,完结通讯功用。一般来说,射频担任接纳及发射高频信号,基频担任信号处理及贮存等,中频则是射频与基频的中介桥梁,使信号能顺畅在高频信号和基频信号之间转化。
射频器材是手机等各种无线通讯设备的要害部件,首要担任产生发送及接纳处理高频电磁波的作业。与担任将模拟信号与二进制数字信号彼此转化的AD/DA技能不同,射频技能担任将弱小的低频模拟信号放大成高频电磁波将信息传递出去,而且将从外界接纳到的高频电磁波进行过滤等工序后转化为低频模拟信号供基带芯片处理。
5G通讯要求更高功率、更高功率、多频段、大带宽、小体积、轻分量,以及高可靠性和更低的本钱。详细到射频部分,在要害技能方面,5G无线技能中全频谱接入、大规模天线、载波聚合都要求射频部分用新的硬件来完结,这就在基站和移动终端上带来新的硬件增量;另一方面,新的技能进步了射频部分元器材的规划难度,带来元器材单机价值量的进步,5G年代将带来射频部分元器材量价齐升。
5G通讯对射频器材的要求
现在5G刚刚进入商用阶段,在很长一段时间内3G、4G、5G网络将一起共存。不同的频段和不同的规范频段对应不同的射频器材,在5G晋级的过程中,关于每一代晋级都要确保技能和使用功用能够向后兼容。
需求新的射频部分来承当5G通讯的功用,添加5G通讯功用并不会削减3G/4G射频部分的需求量,5G通讯的射频部分为新增量。比方5G手机能够接纳5G信号的一起,也能接纳4G或许3G信号,因而就要保存原有的射频部分,这也是为什么手机中射频器材越来越多的原因。别的因为频率进步和调制方法愈加杂乱,对射频端的器材功用提出了更高的规划应战。
5G选用3GHz以上的频谱通讯,与4G比较,射频最大不同便是选用高频电路。高频电路比较于中低频电路需求从材料到器材,从基带芯片到整个射频电路进行从头考量和规划。
5G技能革新首要在与复合通讯技能的进步,而关于根底组件单元的技能晋级要求就没那么高了,除了天线和射频前端的体积与集成杂乱度添加之外,便是单位组件数量的添加,这也就为射频器材商场的开展带来新的增量驱动。
在通讯基站方面,5G宏基站的数量是4G的1.5倍左右,别的需求很多的小基站,因而5G年代基站关于射频器材的需求也将是十分大的。5G将带来射频器材的全面晋级换代,既有更新换代的需求,也有量的进步。
5G手机和基站射频器材商场巨大
5G射频职业开展前景上,咱们要将5G基站和手机终端两个使用范畴差异来看(暂时不考虑军工和轿车等使用)。从商场规模来看,手机射频的时机要远大于基站射频。此外,因为5G基站关于射频器材的集成度等要求比较智能手机来说偏低,且价格下滑的空间较大,而手机范畴单个射频现已很低,降价空间其实现已较小。
如果把手机和基站射频一共的商场规模组成份额为1,手机射频将占有80-90%,因为要考虑信号的兼容性,手机射频器材会越来越多。在手机使用范畴,射频器材包含滤波器、双工器、射频开关、LNA、PA等等,其间滤波器、射频开关、功率放大器3类商场规模较大。
据研讨标明,智能手机多添加一个频段,需求添加1个PA、1个双工器、1个开关、2个滤波器以及1个LNA。2G手机支撑4个频段,3G支撑6个,4G支撑20个,5G支撑80个,射频前端需求量是4G的2倍以上。
再看看5G基站范畴,其占有总商场的10-20%。首先是频段添加,使得滤波器的运用量添加;其次5G基站数量进步,猜测5G宏基站是4G的1.5倍,还有2倍于4G的小基站,总得来说,基站关于射频的需求也是很大的。
基站的射频系统首要由基站天线、塔顶放大器、滤波器、合路器等组成,起到无线信号的接纳、传送及发送等功用。基站天线在5G年代将产生较大改变,基站的天线将演进为天线与基站设备一体化,从无源到有源。
在基站使用范畴,射频首要包含滤波器、放大器、双工器、以及其它电路射频器材(包含LNA、耦合器、衰减器、峰值放大器)。在滤波器范畴,SAW的首要供货商是博通和Qorvo,两者占有60-70%的商场份额,BAW的首要供货商是Murata和TDK,两者占有90%以上的商场份额;在功放范畴,首要供货商是Skyworks、Qorvo、Broadcom、Murata,4家公司占有了90%以上的商场份额。
射频职业中,射频芯片是中心,国外厂商技能现已十分老练,而国内厂商的专利储藏单薄,自主研制面对诸多困难,所以要害的射频器材简直都依靠进口。这样来看,国内射频器材厂商在全球的商场份额仍是较小,不过这也催生了一条国产代替化的逻辑。
国内射频工业的新时机
整个射频工业链首要包含IDM和制作代工厂。所谓IDM(Integrated Device Manufacturer)便是整合元件制作商,从规划、制作、封装测验到出售都自己来做,现在射频范畴的IDM厂商根本都被海外公司独占,包含美系厂商Qorvo、skyworks、Broadcom,以及日系厂商Sumitomo Electric和Murata;制作代工厂是专门帮别人出产晶圆的厂商,咱们比较了解的公司有台积电、格芯、中芯世界、联电,射频范畴的代工厂以我国台湾地区的稳懋、环宇、汉磊等为主。
跟着国内对射频芯片需求的添加,越来越多国内规划公司、代工厂开端参加射频工业链,自行建立射频芯片制作系统。
整体来看,国内射频工业链现已建立完结,从射频芯片规划,到封测、制作三个环节均有公司能够支撑,其间IDM公司、Fabless公司和代工厂齐头并进,而且在新材料的研制上也取得了不错的成果。
从全球商场来看,Qorvo、skyworks、Broadcom等三大公司仍然会占有干流;从国内商场来看,射频芯片的规划门槛较高,国内射频厂商无论是IDM厂商,仍是制作代工厂的制程技能仍归于弱势,所推出产品首要针对中低商场。未来跟着技能堆集和人力投入加大,国内射频厂商可有时机追逐世界干流射频大厂的脚步。
5G年代的新需求给国内射频工业链带来快速的开展时机,可是也对传输速率、时延、流量密度、移动性等提出更高要求,国内射频厂商要在新产品、新工艺、新材料方面齐下手,紧跟世界大厂行进脚步,才干享用5G带来的高速增加盈利。
5G根底设施的增加将影响2020年手机商场销量的增加。从2016-2019年,手机商场一直在萎缩,但从2020年开端,会呈现4G到5G手机的替换潮。在5G射频技能方面,因为现在现已到了5G的商场投入期,未来的增加是十分大的。