2021年射频前端滤波器行业研究报告_2021数据分析研究洞察完整版行业报告

1、2021年射频前端滤波器行业研究报告一、射频前端概览1.1 射频、射频模块射频：可以辐射到空间的电磁频率，频率范围在300KHz300GHz之间。射频模块：用于发射/接收两个装置之间的无线电信号，是无线通信设备实现信号收发的核心。1.2 手机射频前端分立器件及功能手机的通信模块主要由天线、射频前端、基带处理器等组成。射频前端（RFFE）：包括接收通道和发射通道两大部分。一般 由射频开关（Switch）、射频低噪声放大器(LNA, Low Noise Amplifier)、射频功率放大器 (PA，Power Amplifier)、双工器 (Duplexers)、射频滤波器(Filter)、天线调

2、谐器(Antenna Tuners)等组成。射频开关（Switch）：通过将多路射频信号中的任几路连通， 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、共用通道的目的。主要包括移动通 信传导开关、WiFi开关、天线调谐开关等。天线调谐器（Tuner）：连接发射系统与天线的一种阻抗匹配网 络，使得天线在所应用频率上辐射功率最大。1.3 接收通道、发射通道的射频前端器件构成发射通道：基带芯片（将语音、视频、数据基带信号调制为中频信号）混频器（将中频信号搬移到所 需的发射频率）射频收发器开关功率放大器滤波器/双工器开关天线发射信号。接收通道：发射通道的逆过程。天

3、线（接收电磁波信号）开关滤波器（滤掉不需要接收的信号） 低噪声放大器（放大接收的微弱信号+最小化噪声影响）解调器（把接收的信号解调到较低的频率）。二、滤波器产品细分2.1 射频滤波器产品细分总览射频滤波器主要应用于移动端和基站端两大场景，技术、成本、功率要求不同。手机滤波器对体积、价格较为敏感。基站滤波器要求大功率和高稳定性。手机滤波器主要为声学滤波器，基站滤波器主要包括金属腔体滤波器和介质滤波器。2.2 衡量滤波器性能的主要指标Q值、带宽、阻带抑制度、插入损耗、延迟时间等是衡量滤波器性能的指标。 Q值和插入损耗是选择滤波器的最常用、最主要的性能指标。不同终端（手机、基站）对滤波器性能的要求不

4、同。市场对滤波器的选择往往是综合性能指标数值、终端应用要求和成本因素综合考量的结果。2.3 移动端滤波器主流技术路径：声学滤波器声学滤波器可细分为表声波滤波器（SAW滤波器）和体声波滤波器（BAW滤波器）两种。SAW滤波器可进一步细分为普通SAW、TC-SAW、I.H.P-SAW。BAW滤波器可进一步细分为BAW-SMR、FBAR、XBAR。2.4 超高频场景：移动端滤波器其他技术路径总体来看，TC-SAW用于低频段和中频段，BAW一般用于中频段和高频段。在5G Sub-6G频 段中，BAW-SMR和FBAR为主流技术。在超高频段，需要采用XBAR、LTCC、IPD（Integrated Pa

5、ssive Device）等技术。三、射频前端模组化趋势3.1 射频前端模组化为什么需要模组化：多频段导致射频设计复杂程度增加，所需射频前端器件 数量不断增加 。PCB板空间布局受限。射频前端模组：射频开关、低噪声放大器、滤波器、双工器、功率放大 器等两种或者两种以上的分立器件集成为一个模组，从 而提高其集成度与性能并使其体积小型化。模组化封装工艺：电子封装结构向高性能、高集成度、低成本的3D微系统 方向发展。驱动因素：提高性能；异质集成；成本控制。3.2 射频模组和分立器件的市场规模整个射频前端市场包含分立器件与射频模组两 大组成部分。4G较3G射频前端产品基本没有变化，4G通讯 模组包含天

6、线、射频前端、收发器和数据机等 四个主要的模组。5G大部分产品都是以模组化形式出现，分立器 件市场份额将会减少。5G Sub-6GHz频段，射 频前端模块将由分立器件转向模组形式。据Yole预测，2025年射频前端整体市场规模达 到258亿美元，射频模组市场将达177亿美元， 占总市场规模68%，年均复合增长率为8%；分 立器件仍将有81亿美元的市场规模，占总市场 规模32%，复合年增长率将达到9%。3.3 射频模组主要集成方案发射端模组射频模组按照功能可分为发射端和接收端。发射端射频模组主要包含FEMiD、PAMiD、LPAMiD等类型。接收端模组接收端分为主集和分集。主集模组特点：需要集成

7、接收端Rx器件，一般和发射链路Tx共用双工器。分集模组特点：只存在于接收链路，射频器件相对较少，不包含双工器。四、滤波器行业未来成长动能量增逻辑：（1）5G驱动移动端移动端5G换机滤波器用量提升：4G手机滤波器用量约为40个，5G手机增加至70个。5G手机渗透率快速提升：根据信通院数据，2021年1-3月，国内市场5G手机出货量 6984.6万部、上市新机型64款，占比分别为71.3%和52.5%。（2）5G驱动基站端基站端5G基站采用AAU和mMIMO技术：AAU：AAU技术使传统的基带处理单元（BBU）与射频拉远单元（RRU）分离方案演变为天线与射频单元融合的一体化 有源天线方案，天线和射

8、频单元的集成化程度升高，基站滤波器向高集成度发展。5G的Massive MIMO技术：4G时代，基站天线通常采用2T2R（2发2收，即2根发射天线，2根接收天线）的2通道天线或4T4R的4通道天线方案， TDD制式最多采用8T8R的8通道天线方案。根据当前5G通信基站的主流天线架构，每个宏基站安装3面天线（即3个AAU模块），天线通道方案是64T64R，即一个 AAU有64个收发通道，每座宏基站对应有192个通道，共需192只滤波器。未来可能出现128T128R的128通道天线方案。通道天线的激增促进基站滤波器数量需求的增长，基站总体重量增大铁塔负荷加重。单个铁塔的可利用面积稀缺，结合铁 塔载

9、重和抗风面积等客观条件限制，天线和射频单元将向小型化、轻量化发展。基站滤波器作为射频单元重要部分之一， 小型化和轻量化是必然趋势。五、滤波器产业链分析移动端滤波器芯片产业链上游：软件与材料供应商滤波器研发期成本包括人力成本、EDA软件 费用、试生产费用。试生产费用又分为流片 成本和封测成本。EDA软件是芯片研发的关键工具，用于芯片开 发和模拟。滤波器研发企业采购EDA软件的费 用约为300万元/年。EDA主要供应商美国 Synopsys、Cadence、Mentor占全球市场份 额约80%，国内EDA软件市场份额不足1%。压电材料：受到压力作用会在两端面间出现电 压的晶体材料，是制作手机用声学

10、滤波器SAW 和BAW的重要原材料。SAW滤波器只能用钽酸锂（LiTaO3，简称LT） 和铌酸锂（LiNbO3,简称LN）特殊晶体作为压 电晶片材料，具有热电、压电、光电等性能。BAW滤波器除了LT和LN外，常用的压电材料还 有PZT（lead zirconate titanate）、AlN（ aluminum nitride）和ZnO（zinc oxide）。六、行业竞争格局及国产替代分析6.1 移动端滤波器竞争格局移动端滤波器市场准入门槛高，行业集中度较高，日本厂商主导SAW，美国厂商主导BAW。SAW：Murata、TDK、Taiyo Yuden三家日厂主导，Murata与TDK约占全球市场份额的60-70%。BAW：Broadcom、Qorvo两家美国厂商主导，两