射频功率放大器产业竞争分析报告2024年-2026年

2024年-2026年射频功率放大器产业竞争分析报告汇报人：张佳伶2024-08-01射频功率放大器定义产业链发展历程政治环境商业模式政治环境目录经济环境社会环境技术环境发展驱动因素行业壁垒行业风险行业现状目录行业痛点问题及解决方案行业发展趋势前景机遇与挑战竞争格局行业定义01什么是射频功率放大器射频功率放大器定义:射频功率放大器是射频前端模组的重要器件，负责将发射通道的射频信号放大。射频发收器中调制振荡电路所产生的射频信号功率较小，需经过一系列的放大（缓冲放大器、可控放大器、末级放大器）获得足够的射频功率后，传输至天线上。射频功率放大器主要应用于手机终端、通信基站、物联网设备、军事气象雷达等领域。本篇报告主要研究射频功率放大器在手机及基站中的应用。射频功率放大器指标包括带宽、输出功率、效率、线性度及功率增益。输出功率与效率为射频功率放大器核心技术指标，提高输出功率和效率是射频功率放大器重要设计目标。每一次通信技术的升级都对射频功率放大器的性能提出更高要求。除功率及效率，5G基站系统对射频功率放大器的线度性提出更高要求，避免产生非线性失真而干扰邻近信道，确保信号输出的质量。此外，随着对频谱的不断利用开发，频谱资源稀缺。为在有限频段内容纳更大可用信道，5G通信技术采用毫米波段等高频段解决频谱拥挤问题，对功率放大器的最高工作频率和带宽提出更高要求。不同射频功率放大器存在半导体材料与晶体管制造工艺结构的差异。射频半导体材料由第一代发展至第三代，而晶体管制造工艺结构由基础的BJT、FEF向更复杂的HBT、LDMOS和HEMT发展。第一代半导体材料:包括Si和Ge，采用的晶体管制造工艺为BJT。全球Si材料存储量丰富，且具有耐高温、稳定性高、成本低等优势。但Si材料电子迁移率低，导致SiBJT仅能在低频环境下工作，仅在不超过5GHz的频率范围内有效。第二代半导体材料:包括GaAs和InP等化合物，具有高饱和电子速度和高电子迁移率特性，因此基于这些材料的射频功率放大器可在高频波段上工作，且具有抗辐射性、低噪声、高线性度性能。跟随第二代半导体材料发展的晶体管制造工艺包括MESFET、HEMT、PHEMT和HBT。第二代半导体材料制造的功率放大器功率不能满足宏基站的需求。第三代半导体材料:包括SiC、GaN等化合物，具有更高的电子迁移率。GaN制造的射频功率放大器可具有高功率、高增益、高效率、高工作频率等优势，且拥有较好的散热性、耐高温、抗辐射。第三代半导体晶体管的制造工艺主要为HEMT。定义产业链02EDA软件、衬底材料、封测材料供应商上游射频功率放大器行业中游手机终端、通信基站、物联网设备、军事气象雷达下游产业链010203发展历程0304政治环境FROMBAIDUWENKUCHAPTER描述科技部:《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》:围绕重点整机和战略领域需求，大力提升高性能集成电路产品自主开发能力，突破先进和特色芯片制造工艺技术，先进封装、测试技术以及关键设备、仪器、材料核心技术，加强新一代半导体材料和器件工艺技术研发，培育集成电路产业竞争新优势:《国家集成电路产业发展推进纲要》:着力发展集成电路设计业。围绕重点领域产业链，强化集成电路设计、软件开发、系统集成、内容与服务协同创新，以设计业的快速增长带动制造业的发展:《国家信息消费示范城市建设指南》:鼓励智能终端产业、集成电路产业、软件和信息服务业的发展，推动基础软件核心关键技术突破，加快核心技术的研发及产业化政治环境1政治环境科技部《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》:围绕重点整机和战略领域需求，大力提升高性能集成电路产品自主开发能力，突破先进和特色芯片制造工艺技术，先进封装、测试技术以及关键设备、仪器、材料核心技术，加强新一代半导体材料和器件工艺技术研发，培育集成电路产业竞争新优势《国家集成电路产业发展推进纲要》:着力发展集成电路设计业。围绕重点领域产业链，强化集成电路设计、软件开发、系统集成、内容与服务协同创新，以设计业的快速增长带动制造业的发展政治环境《2018年工业通信业标准化工作要点》大力推进重点领域标准体系建设，深入推进军民通用标准试点工作，加强集成电路军民通用标准的推广应用，开展军民通用标准研制模式和工作机制总结《关于集成电路设计和软件产业企业所得税政策的公告》符合条件的集成电路设计企业和软件企业，在2018年12月31日前自获利年度起计算优惠期，第一年至第二年免征企业所得税，第三年至第五年按照25的法定税率减半征收《产业结构调整指导目录（2019年本）》明确将“集成电路设计，线宽0.8微米以下集成电路制造，及球栅阵列封装（BGA）、插针网格阵列封装（PGA）、芯片规模封装（CSP）、多芯片封装（MCM）等先进封装与测试”列为鼓励类发展的项目。《关于印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策的通知》为进一步优化集成电路产业和软件产业发展环境，深化产业国际合作，提升产业创新能力和发展质量，制定出台财税、投融资、研究开发、进出口、人才、知识产权、市场应用、国际合作等八个方面的政策措施。05商业模式FROMBAIDUWENKUCHAPTER06经济环境FROMBAIDUWENKUCHAPTER我国经济不断发展，几度赶超世界各国，一跃而上，成为GDP总量仅次于美国的唯一一个发展中国家。我国经济赶超我国人口基数大，改革开放后人才竞争激烈，大学生就业情况一直困扰着我国发展过程中。就业问题挑战促进社会就业公平问题需持续关注并及时解决，个人需提前做好职业规划与人生规划重中之重。公平就业关注经济环境07社会环境FROMBAIDUWENKUCHAPTER总体发展稳中向好我国总体发展稳中向好，宏观环境稳定繁荣，对于青年人来说，也是机遇无限的时代。关注就业公平与提前规划促进社会就业公平问题需持续关注并及时解决，对于个人来说提前做好职业规划、人生规划也是人生发展的重中之重。就业问题与人才竞争我国人口基数大，就业问题一直是发展过程中面临的挑战，人才竞争激烈，大学生毕业后就业情况、失业人士困扰国家发展。政治体系与法治化进程自改革开放以来，政治体系日趋完善，法治化进程也逐步趋近完美，市场经济体系也在不断蓬勃发展。中国当前的环境下描述了当前技术发展的日新月异，包括人工智能、大数据、云计算等前沿技术的涌现。技术环境需求增长、消费升级、技术创新等是行业发展的主要驱动因素，推动了行业的进步。发展驱动因素行业壁垒包括资金、技术、人才、品牌、渠道等方面的优势，提高了新进入者的难度。行业壁垒我国经济不断发展08技术环境FROMBAIDUWENKUCHAPTER技术驱动技术环境的发展为行业带来了新的机遇，是行业发展的重要驱动力。创新动力技术环境的不断创新和进步，为行业的创新发展提供了有力支持。人才需求技术环境的发展促进了人才的需求和流动，为行业的人才队伍建设提供了机遇。团队建设技术环境的发展要求企业加强团队建设，提高员工的技能和素质，以适应快速变化的市场需求。合作与交流技术环境的发展促进了企业间的合作与交流，推动了行业的整体发展。技术环境010203040509发展驱动因素FROMBAIDUWENKUCHAPTER发展驱动因素我国高度重视5G技术的研究，近些年来不断推出5G支持性政策，2020年2月，工信部发布《关于推动5G加快发展的通知》，强调加快5G网络建设进度；《国家“十四五”规划纲要》提出，加强原创性引领性科技攻关和关键数字技术创新应用，建设现代基础设施体系。在一系列的政策支持下，我国5G基站建设持续推进，5G手机渗透率持续走高。政策支持5G通信技术在4G的基础上新增更高频率的波段，而5G智能手机除需接收5G高频信号外，还需兼备可接收4G信号的能力，因此5G手机需配置多个射频前端模组接收不同频率的信号。4G多模多频手机需要5-7颗射频功率放大器，而5G智能手机配置的射频功率放大器高达16颗。5G智能手机对射频功率放大器的用量翻倍据在头部基站设备厂商担任战略规划总监的专家分析，电磁波具有频率越高，波长越短的特点。5G使用更高的频率导致信号覆盖面积大幅缩小，信号覆盖同一个区域，通信设备商需建设5G基站的数量超过需建设4G基站的数量。专家分析，5G基站建设总数为560万架其中包括260万架宏基站及300万架微基站。宏基站信号覆盖面积较大，共有6个扇区，每个扇区采用64通道天线方案，因此单个宏基站需要376副天线，每副天线射频前端模组中需要一个射频功率放大器微基站信号覆盖面积较小，仅用一个扇区，因此仅需64副天线与64个射频功率放大器。5G建设周期为2020年至2024年，因此未来5年5G基站建设对射频功率放大器总需求为17亿个。基站射频功率放大器需求上升5G信号频率高，穿透性差，因此需采用高功率、高频率的射频功率放大器。微基站信号覆盖面积较小，采用GaAs基底的射频功率放大器则可满足基本需求。而宏基站信号覆盖面积广，需使用更高输出功率的射频功率放大器扩大信号覆盖面积，因此需采用更高功率的GaN射频功率放大器。GaN单晶市场价格在2万元左右，较GaAs贵30，因此GaN基底射频功率放大器售价远高于GaAs基底射频功率放大器。5G时代，基站射频功率放大器需求量及价格均有望上涨。基站射频功率放大器价格上升10行业壁垒FROMBAIDUWENKUCHAPTER11行业风险FROMBAIDUWENKUCHAPTER12行业现状FROMBAIDUWENKUCHAPTER市场情况描述行业现状5G基站加速建设，基站射频功率放大器迎来量价齐升据在头部无线设备厂商担任战略总监的专家预测，5G基站建设总数为560万架，其中包括260万架宏基站及300万架微基站。宏基站信号覆盖面积较大，共有6个扇区，每个扇区采用64通道天线方案，因此单个宏基站需要376副天线，每副天线射频前端模组中需要一个射频功率放大器。微基站信号覆盖面积较小，仅用一个扇区，因此仅需64副天线与64个功率放大器。5G建设周期为2020年-2024年，未来5年，5G基站建设将共消耗17亿个射频功率放大器。行业现状01市场份额变化中国射频功率放大器在中国手机终端领域的市场规模:射频功率放大器下游应用诸多，本篇报告仅测算射频功率放大器在中国手机及基站领域的市场规模。根据中国信息通信研究院统计，2017年中国手机出货量为6亿部，较2016年同比下降12。2019年，中国手机出货量下降至9亿部。随着5G通信技术的升级，中国迎来换机潮，手机出货量将缓慢上升。2020年手机出货量受疫情影响增长缓慢，2020年手机出货量小幅回暖。2024年手机出货量上升至7亿部。2014年至2018年，4G手机的渗透率迅速提升，2018年4G手机渗透率高达91。2019年为5G手机商用的首年，但由于5G信号并未普及，因此渗透率仅为5左右。到2024年，5G手机基本普及，5G手机的渗透率上升至60。根据数量与单价，可测算出2024年射频功率放大器在中国手机领域的市场规模高达22亿美元。行业现状02市场情况中国射频功率放大器在基站领域的市场规模:射频功率放大器在基站领域的市场规模更具周期性。通信技术升级，基站建设将迎来加速期。4G基站的建设周期在2014-2019年，其中2014-2016年是4G基站建设的高峰期，无线设备厂商对射频功率放大器的需求上升明显，随后4G基站建设速度放缓，无线设备厂商对射频功率放大器需求减弱，射频功率放大器市场规模收缩。5G基站建设的高峰期在2020年-2022年。2020年，三大运营商全年原计划建设55万架基站，其中中国电信及中国联通共同建设30万架，中国移动建设25万架。因疫情影响，2020年第一季度5G基站建设进度不及预期，除火神山、雷神山等医疗单位所需的5G基站建设进程相对稳定，其他地区5G基站建设因基础建设施工人员大多未复工而暂缓。在工信部2020年2月22日召开的关于加快推进5G发展、做好信息通信业复工复产工作电视电话会议上，三大运营商领导均表态将全力保障5G发展不受疫情影响，并加速建设进度。在复工后，三大运营商响应政府号召，加速建设5G基站，2020年5G基站的建设数量上升至80万架左右，超出原定计划。2023-2024年5G基站建设逐步放缓，中国射频功率放大器在基站领域的市场规模下滑，从2022年的216亿元下降至2024年的81亿元。行业现状中国EDA软件受制于人的局面亟待改变中国射频器件设计厂商多进口美国EDA软件，进口EDA软件价格更高，增加射频器件设计厂商的经济成本。EDA软件费用按客户端（公司被授权使用EDA软件的电脑）数量计算，客户需求不同，产生的费用不同。以华为为例，每年购买美国EDA软件的费用在400万美元左右，单个客户端每年使用权费在300-400美元，华为在EDA软件上的合计年支出在500万美元左右。而本土EDA软件价位较低，使用权费仅在1,000元人民币每年左右，不到美国EDA软件的一半。此外，由于中美关系反复，美国有可能停止对中国出口EDA软件。当前，美国已停止向华为海思提供EDA软件，一定程度上限制华为海思的研发进度。其他射频器件设计厂商亦可能面临无EDA软件可用的尴尬局面。015G智能手机及通信基站对射频功率放大器性能提出更高要求现代通信技术经历从1G到4G的发展，5G技术也即将大规模商用。每一代通信技术采用不同频谱，导致频谱资源逐渐稀缺。5G通信技术采用毫米波段等高频段的通信频段解决频谱拥挤问题，对基站及手机领域的功率放大器的最高工作频率和带宽提出更高要求。0213行业痛点FROMBAIDUWENKUCHAPTER当PA以更高效率和更宽带宽运行会出现失真如果PA能够达到完全线性,那么就能够完美的放大并且输出所需的信号。但现实中存在失真的情况，越接近饱和点失真越严重。同时当输入信号增多,且非线性,输入信号会彼此混频,那么PA输出端会输出受到干扰后产生的相互调制频率。为了消除这种问题，往往需要采用主动线性化的方式改善整体线性度和效率。5G频率比4G高载波聚合与MassivieMIMO对PA的功耗要求提升5G的载波带宽在sub-6GHz能够达到10OMHz，毫米波达到40OMHz,PA功耗大的原因在于，PA需要工作在大信号状态,完成近1W或几W量级的功率输出。PA的功率转换效率通常在30-50%，在5G手机中，由于需要支持更高的功率等级，达到更好的网络覆盖和网络体验PA在3G/4G时代耗电量在手机终端产品上仅次于LCD屏幕,因此5GPA如何提升功率、降低功耗也是新的挑战。QAM数量增加，PA线性要求提升更高阶的调制意味着一定数量的数据块可以更快地传输，因此QAM数量提升增加了信息量的传输，Bits/symbol提高了频谱效率同时也要求更高的信噪比。和视觉上的感觉一样，QAM增加点数难以分辨，信息在载波上的幅度相较于OAM较少时更加接近。因此上行载波器的功率放大器需要重新设计满足线性化,以此降低信号受到的干扰和噪音。030201行业痛点14问题及解决方案FROMBAIDUWENKUCHAPTER15行业发展趋势前景FROMBAIDUWENKUCHAPTER发展趋势前景描述集成化发展:随着通信频段的增加，移动终端中射频器件数量与种类逐渐增多。为满足移动终端轻薄便携的需求，射频器件逐渐从分立器件发展至集成模组化。中国射频功率放大器厂商均是Fabless，不具备封测工艺，需与市场上的封测厂商合作。中国封测行业已进入成熟阶段，行业头部企业长电科技、华天科技及通富微电均进入全球封测前10，且均具备成熟的SiP封装技术，可满足中国射频器件Fabless厂商对高度集成产品的需求。行业内部竞争加剧:5G高频段的开发使得射频器件的市场需求成倍放大，吸引大批巨头企业切入射频器件行业如英特尔、三星、华为海思等芯片设计顶尖企业纷纷加入射频器件的研发。华为为中国消费电子与无线设备巨头企业，基于芯片设计领域的领先技术，全面布局射频器件领域，目前在低噪声功率放大器、射频功率放大器、天线开关等领域已取得进展。在2019年发布的Mate30中，华为采用自研功率放大器。此外，众多规模较小的中国芯片设计公司亦进入射频芯片设计领域，而中小设计公司进入行业后普遍采用在低端领域重复设计和低价竞争的策略，导致行业存在过度竞争的隐患。随着新进入者的增加，射频器件行业面临重新洗牌，行业竞争加剧。5G带动射频前端增长:2G到5G，频段数量大幅增加，技术演进给PA和滤波器带来了挑战。为了适应5G的需求，射频前端走向模块化，滤波器、开关都在增加。2G、3G时代，手机大概需要10颗以内的滤波器，一台4G手机需要10-30颗。而到了5G，中端机型大约需要30颗以上的滤波器，高端机型所需数量更高。5G手机降价加速，5G销量有望重回快速增长轨道:2G/3G换机周期经过5年手机降价,国内3G/4G换机周期开始时间晚于全球。换机周期开始于2015-2016年,降价时间缩短至1年。根据中国信通院数据，5G手机在中国起步阶段快于4G手机增长速度。目前国产5G手机已经下探至2000元价位。随着国内疫情得到控制,中国全面开展新基建,完善5G的基础建设,将加快5G渗透速。行业发展趋势前景集成化发展随着通信频段的增加，移动终端中射频器件数量与种类逐渐增多。为满足移动终端轻薄便携的需求，射频器件逐渐从分立器件发展至集成模组化。中国射频功率放大器厂商均是Fabless，不具备封测工艺，需与市场上的封测厂商合作。中国封测行业已进入成熟阶段，行业头部企业长电科技、华天科技及通富微电均进入全球封测前10，且均具备成熟的SiP封装技术，可满足中国射频器件Fabless厂商对高度集成产品的需求。行业发展趋势前景01020304行业内部竞争加剧5G高频段的开发使得射频器件的市场需求成倍放大，吸引大批巨头企业切入射频器件行业如英特尔、三星、华为海思等芯片设计顶尖企业纷纷加入射频器件的研发。华为为中国消费电子与无线设备巨头企业，基于芯片设计领域的领先技术，全面布局射频器件领域，目前在低噪声功率放大器、射频功率放大器、天线开关等领域已取得进展。在2019年发布的Mate30中，华为采用自研功率放大器。此外，众多规模较小的中国芯片设计公司亦进入射频芯片设计领域，而中小设计公司进入行业后普遍采用在低端领域重复设计和低价竞争的策略，导致行业存在过度竞争的隐患。随着新进入者的增加，射频器件行业面临重新洗牌，行业竞争加剧。5G带动射频前端增长2G到5G，频段数量大幅增加，技术演进给PA和滤波器带来了挑战。为了适应5G的需求，射频前端走向模块化，滤波器、开关都在增加。2G、3G时代，手机大概需要10颗以内的滤波器，一台4G手机需要10-30颗。而到了5G，中端机型大约需要30颗以上的滤波器，高端机型所需数量更高。5G手机降价加速，5G销量有望重回快速增长轨道2G/3G换机周期经过5年手机降价,国内3G/4G换机周期开始时间晚于全球。换机周期开始于2015-2016年,降价时间缩短至1年。根据中国信通院数据，5G手机在中国起步阶段快于4G手机增长速度。目前国产5G手机已经下探至2000元价位。随着国内疫情得到控制,中国全面开展新基建,完善5G的基础建设,将加快5G渗透速。16机遇与挑战FROMBAIDUWENKUCHAPTER17竞争格局FROMBAIDUWENKUCHAPTER竞争格局全球射频功率放大器市场主要被