半导体行业系列中国半导体无线通信芯片5g推动射频前端结构性增长

1、 证券研究报告 2018 年 10 月 30 日主题研究中国半导体-无线通信芯片：5G 推动射频前端结构性增长观点聚焦投资建议5G 是未来半导体增长的主要动力之一。（1）滤波器（Filter），（2功率放大器（PA），（3）通信基带芯片（Baseband）等是主要受益器件。海外企业建议关注 Skyworks、Qorvo、Murata、Broadcom 及代工厂商 TowerJazz、稳懋。国内公司建议关注拥有化合物半导体代工能力的三安光电，手机天线厂商信维通信，以及中国厂商在滤波器等器件上的突破。 理由手机行业增速整体放缓，射频前端存在结构性增长机会。在智能手机普及率提升的带动下，2012-2

2、017 年无线通信芯片实现了 9.7% 的年复合增长率，2017 年市场规模达到 1,322 亿美金，占全球半导体市场的 31%。展望未来，随着手机出货量增速及硬件规格升级的放缓，预计行业总体增速放缓到 2.9%左右。但包括滤波器、功率放大器、开关等在内的射频前端存在结构性增长机会。 5G 如何推动射频前端升级？5G 与 4G 相比主要变化包括：（1）采用 3.6GHz，4.9GHz 甚至 6G 以上等更高的频率；（2）采用 Massive MIMO 技术实现多个信道同时通信；（3）更大的带宽；（4）更复杂的编码方式；（5）更低的时延。其中更高的频率推动滤波器工艺从 SAW 向更高单价的 BA

3、W 升级，Qorvo、Skyworks、Murata 等主要滤波器公司受益。（2）会推动功放及天线用量的提升，建议关注化合物半导体代工大厂稳懋及国内的三安光电。多天线趋势利好信维通信。（3）（4）（5）会推动各类射频器件设计难度同时对基带芯片的处理能力提出要求，导致基带芯片厂商的距离拉大，更有利于头部厂商如高通。 射频前端竞争格局：滤波器是中国企业最大盲点。滤波器是金额占比最大的器件（2017 年占比射频市场 54%）。由于需要特殊的工 艺，滤波器厂商一般采取 IDM 商业模式，Murata、TDK、Qorvo、Broadcom/Avago 等占据 80%以上市场份额，而麦捷科技等中国企业还处

4、于初期阶段。功率放大器在金额上位列第二（2017 年占比射频市场 34%）。稳懋，三安等 PA 代工企业的兴起，带动 Vanchip等一批中国企业快速发展，联发科，海思等基带芯片厂商也直接参与部分 PA 的设计，行业竞争较为激烈。开关（Switch）2017 年金额占比 7%。采用 RF-SOI 工艺制造，以色列代工厂 TowerJazz 占有较大全球市场份额；中国主要开关设计企业包括卓胜微等。 风险5G 发展不及预期，贸易摩擦加剧。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明分析员黄乐平SAC 执证编号：S0080518070001SFC CE Ref：AUZ066leping.huangcicc.

5、联系人成乔升SAC 执证编号：S0080118100006相关研究报告 主题研究 | 中国半导体：车用半导体汽车电动化与智能化的直接受益者 (2018.10.24) 主题研究 | 中国半导体：设备 进口替代推动本土企业成长 (2018.10.22) 主题研究 | 中国半导体：材料细分领域实现技术突破，进口替代有望加快 (2018.10.18) 主题研究 | 中国半导体：传感器关注细分行业龙头的投资机会 (2018.10.17) 主题研究 | 中国半导体： 晶圆代工行业如何缩短差距？ (2018.10.16) 主题研究 | 中国半导

6、体： 存储器 如果终结暴利？ (2018.10.15) 三安光电：1H18 业绩符合预期，但库存压力仍未消除(2018.08.23) 三安光电： LED 巩固龙头地位，化合物半导体实现跳跃式发展 (2018.01.04) 中金公司研究部：2018 年 10 月 30 日目录无线通信芯片：5G 推动射频前端快速发展4无线通信芯片概要：未来五年增速放缓，射频前端成为主要驱动力45G 对无线通讯芯片产业链的影响6滤波器：SAW、BAW、LTCC 迎来发展机会8功率放大器（PA）：GaAs 产品进一步发展，GaN & CMOS 作为补充 10开关、LNA&天线调节器：SOI 技术向 300mm 升级，

7、MEMS 技术成为补充11天线：MIMO 应用确定，LDS 和 LCP 天线成为趋势12基站用射频器件：处理器自研为主，功放选择 GaN13射频集成化带动产业链向头部厂商集中16推荐关注企业：Skyworks、Qorvo、 Murata、Broadcom、信维通信、TowerJazz18图表图表 1: 智能手机无线通讯系统组成及相关公司4图表 2: 无线通讯用半导体市场结构（按器件，2017）5图表 3: 射频前端用半导体市场结构（按器件，2017）5图表 4: 基带芯片市场竞争格局（4Q17）5图表 5: 旗舰智能机射频前端市场竞争格局（2017）5图表 6: iPhone 射频前端单价的变

8、化5图表 7: 2G-5G 手机射频系统单价统计5图表 8: 5G 对半导体的发展的需求6图表 9: 5G 相关半导体材料工艺及相关公司7图表 10: 终端射频系统市场容量预测8图表 11: 终端射频系统市场容量组成8图表 12: 终端滤波器市场规模预测8图表 13: SAW 和 BAW 滤波器的应用场景8图表 14: SAW 滤波器 2017 年市场份额情况9图表 15: BAW/FBAR 滤波器市场份额情况9图表 16: 全球手机功率放大器市场预测10图表 17: GaAs PA 2016 年市场份额10图表 18: 全球 GaAs 射频 PA 产业链情况10图表 19: 天线调节器、LN

9、A 市场规模11图表 20: 手机射频开关市场规模11图表 21: 全球 RF-SOI 产业链情况12图表 22: 5G 时代手机天线数量的预测13图表 23: 全球 5G 基站、终端和服务市场规模预测13图表 24: 基站和手机射频系统比较14图表 25: 2017 年全球基站市场份额情况14图表 26: 2016 年全球 FPGA 市场份额情况14图表 27: 2017 年全球基站市场份额情况15图表 28: 2016 年全球 FPGA 市场份额情况15图表 29: 全球 GaN 射频 PA 产业链情况15图表 30: 4G 手机射频前端集成情况16图表 31: 手机射频系统的整合方式16

10、请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明2 中金公司研究部：2018 年 10 月 30 日图表 32: iPhone 射频系统中各头部射频厂商的份额17图表 33: 旗舰手机中射频系统各公司使用比例17图表 34: 全球射频大厂的全面布局17图表 35: 全球射频前端半导体厂商业绩回顾及展望18图表 36: 可比公司估值表18图表 37: Skyworks 季度收入增速和利润率变化18图表 38: Skyworks 市盈率区间18图表 39: Qorvo 季度收入增速和利润率变化19图表 40: Qorvo 市净率区间19图表 41: Murata 季度收入增速和利润率变化19图表 42: Mu

11、rata 市盈率区间19图表 43: Broadcom 季度收入增速和利润率变化20图表 44: Broadcom 市盈率区间20图表 45: 信维通信季度收入增速和利润率变化20图表 46: 信维通信市盈率区间20图表 47: TowerJazz 季度收入增速和利润率变化21图表 48: TowerJazz 市盈率区间21图表 49: 主频前端厂商自 2016 年以来股价变动22请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明3 中金公司研究部：2018 年 10 月 30 日无线通信芯片：5G 推动射频前端快速发展无线通信芯片概要：未来五年增速放缓，射频前端成为主要驱动力在智能手机普及的带动下，201

12、2-2017 五年无线通信芯片实现 9.7%的复合增长率，根据iHS 的数据，2017 年市场规模达到 1,322 亿美金，占全球半导体市场的 31%。展望未来， 随着手机出货量及硬件规格升级的放缓，预计行业总体增速下降至 2.9%左右。但由于 5G 需要支持新的频段和通信制式，包括滤波器，功率放大器，开关等射频前端存在结构性 增长机会。 按照智能手机无线通讯系统来看，我们可以按数模、模数转换器（D/A A/D）为界，将智能手机分为数字信号侧及模拟信号侧。手机射频前端主要处理模拟信号，而基带芯片及应用处理器负责数字信号的处理。 射频前端（Radio frequency front-end）20

13、17 年全球市场规模约 147 亿美元，主要作用是信号放大、筛选及收发。按器件种类来看，射频前端模组可以分为放大器、滤波器、天线开关/调谐器及天线四部分。其中滤波器（55%），功率放大器（34%）是占比最高的两类器件。射频前端全球厂商有 Skywork（s SWKS US）、Qorvo（QRVO US）、 Broadcom（AVGO US）、Murata（6981 JP）、Taiyo Yuden（6976 JP）等。 基带芯片（Baseband）：2017 年全球市场规模约 202 亿美元，主要作用是信道编码。根据 Strategy Analytics 的预测，未来几年内，受到智能手机出货量增

14、速下滑，摩尔定律延续导致芯片成本降低的双重影响，基带芯片除 LTE 细分市场外，其余均可能出现。基带芯片厂商有高通（QCOM US）、联发科（2454 TT）、三星（005930 KS）、英特尔（INTC US）、华为海思、紫光展锐等。 存储器（Memory）：2017 年全球无线通信用存储器市场规模约 520 亿美元，主要包括 DRAM 和 NAND。每台手机 DRAM bit 需求在过去五年内年复合增长率高达 41%。在 2018/19 年需求增长将放缓至 18%左右；NAND 方面，2017 年手机 bit 需求同比增长 36%，与 2016 年的 51%相比有所下降，未来两年需求增长将

15、放缓至 30%左右。供应商方面，三星、SK 海力士及镁光均为手机存储器市场的竞争者。 应用处理器（AP）：2017 年全球市场规模约 212 亿美元，主要作用是本地数据处理。过去两年 AP 增速较慢，未来随着 AI 协处理器的渗透率上升，可能有一定拉动效应。ARM 是手机通用的计算芯片架构。Apple，华为等手机厂商以及高通，联发科等芯片厂商都致力于开发基于 ARM 架构的应用处理器。 图表 1: 智能手机无线通讯系统组成及相关公司 PA天线信维通信 (300136 CH) 立讯精密 (002475 CH) 硕贝德 (300322 CH)安费诺 (APH US)LNASamsung (0059

16、30 KS)Qualcomm (QCOM US) Qualcomm (QCOM US)SK Hynix (000660 KS) MediaTek(2454 TT)MediaTek (2454 TT) Micron (MU US)Apple (AAPL US)Apple (AAPL US)Skyworks (SWKS US) Qorvo (QRVO US) Murata (6981 JP) Broadcom (AVGO US) Qualcomm (QCOM US) 海思半导体 (未上市)Vanchp（未上市） 汉天下（未上市） Skyworks (SWKS US)Qorvo (QRVO US)

17、Qorvo (QRVO US)Murata (6981 JP) Murata (6981 JP)Skyworks (SWKS US)Samsung (005930 KS) Samsung (005930 KS) 海思半导体 (未上市) 海思半导体 (未上市) 紫光展锐 (未上市) 紫光展锐 (未上市)TDK (6762 JP)Infieon (IFX US)Broadcom (AVGO US) Qualcomm (QCOM US)Taiyo Yuden (6976 JP) Taiyo Yuden (6976 JP)海思半导体 (未上市) 卓胜微 (未上市)资料来源：通信工程，中金公司研究部 请

18、仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明4A/D滤波器 D/A基带处理 （信道编码） 应 用 处理器 存储器 双工器或 天线开关 滤波器 中金公司研究部：2018 年 10 月 30 日图表 2: 无线通讯用半导体市场结构（按器件，2017） 图表 3: 射频前端用半导体市场结构（按器件，2017） 3%11%7%19%1%Mobile RFfront endMobile baseband16%Filter PAs LNAsSwitchesAntenna tunerMobileAPDRAMNAND55%19%34%Others15%20%资料来源：WSTS，iHS，中金公司研究部资料来源：Yole，

19、中金公司研究部 图表 4: 基带芯片市场竞争格局（4Q17） 图表 5: 旗舰智能机射频前端市场竞争格局（2017） 7%17%10%QualcommMediaTek6%Skyworks40%Avago45%Samsung ElectronicsMurata7%Intel19%QorvoTsinghua UnigroupTDKOthers11%14%24%资料来源：Strategy Analytics，中金公司研究部 资料来源：Yole，中金公司研究部 以 iPhone 手机为例，在 2010 年其射频前端的单价仅为 5 美元左右。随着通信 3G、4G， 再到 4.5G 通信标准的演进，手机所

20、支持的通信频点增多，可同时通信的通道增多，带宽变大，均推动手机射频前端价格上涨。到 2017 年，iPhone 的射频前端单价上涨至 25 美金左右，占整机成本比例也上升至 10%（统计样本不含搭载 OLED 全面屏的 iPhone X）。 图表 6: iPhone 射频前端单价的变化图表 7: 2G-5G 手机射频系统单价统计30(USD)3012.00%(USD)25252510.00%8.00%20206.00%1515134.00%10102.00%553100.00%0201020112012201320142015201620172G3G4G5GiPhone RF dollar c

21、ontent% of bill ofmaterialUSD/Unit资料来源：Techinsights，iFixit，iHS，中金公司研究部 资料来源：Skyworks，中金公司研究部请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明5 中金公司研究部：2018 年 10 月 30 日5G 对无线通讯芯片产业链的影响5G 技术将推动手机终端射频系统的全面升级。为了获得手机通信速率的大幅提升，5G 将引入 Sub-6GHz 和 6GHz 以上频段通信，同时需要利用 MIMO 技术由现有的 2 通道通信向 48 通道通信演进。 图表 8: 5G 对半导体的发展的需求主要变化材料工艺变化受益公司资料来源：3GPP

22、，IEEE，Avago，中金公司研究部 滤波器：为添加新频段通信功能，需要提升滤波器数量。4G 到 5G，Skyworks 预计滤波器数量平均将由 40 只提升至 50 只。且高频通信场景中，现有 SAW/TC-SAW 滤波器将替换为 BAW/FBAR。现有滤波器头部厂商因为市场规模提升直接受益，相关标的如 Murata、Avago。国内有 BAW/SAW 滤波器制造能力的厂商可能享受国产替代红利，相关标的包括麦捷科技等。 PA：为实现从 2 通道向 4 通道通信，PA 数量预计将可能翻倍提升。长期看，为支持更高频率信号的输出，现有 GaAs 材料也可能向 GaN 材料功放升级。现有 GaAs

23、 功放厂商直接受益于功放数量提升带来的市场机会，相关标的包括全球 GaAs PA 代工龙头稳懋等，国内国产替代逻辑标的包括三安光电等。 Switch & Tuner：射频开关和调节器同天线通道数相关，4G 到 5G 终端开关数量可由10 只升至 30 只，因此市场规模不断提升。4G 时代 Switch & Tuner 基于 SOI 工艺制造，5G 时代 SOI 工艺将提升至 45nm。SOI 开关市场竞争激烈，价格便宜（0.100.20 美元）。由于目前 RF SOI 产能供不应求，有利于 SOI 代工厂，标的包括 TowerJazz 等。 天线：通过 Massive MIMO 技术提升通信速

24、率，终端由 2 通道向 4 通道通信发展， 导致天线数量由现有 2 天线向 48 天线提升。为了减小尺寸、可有若干解决方案， 包括 PI 基材向 LCP 基材或 LDS 方向演进。苹果在新 iPhone 中选择 LCP 软板方案。天线数量提升和新工艺的加入有利于天线提供商信维通信等。 集成化趋势明显。射频大厂通过模块化产品提供一揽子解决方案，降低手机大厂采购成本，推动自有全线产品的同时，提升了毛利率水平。趋势有利于全面布局的龙头射频公司，如 Skyworks、Murata、Qorvo、Avago、Qualcomm 等。 将带动射频系统的升级。相比 4G，5G 将在理论上带给手机空口速率 10

25、倍以上的提升5G以支持更大带宽的通信；同时 5G 要求空口时延从 10ms 下降至 1ms 量级，以支持车联网、工业互联网等场景。 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明6信维通信 多种实现方式 数量提升单价提升 天线 TowerJazzSOI 45nm数量提升单价提升 Switch & TunerWin Semi三安光电 GaAs GaN数量提升 PAAvago MurataSAW/TC-SAW- BAW/FBAR数量提升单价提升 滤波器 中金公司研究部：2018 年 10 月 30 日图表 9: 5G 相关半导体材料工艺及相关公司资料来源：Yole，3GPP，中金公司研究部高频率引入。5G

26、将使用 Sub-6GHz 和 6G 以上频谱。2.5GHz 以上滤波器的选型将由SAW/TC-SAW 转为 BAW/FBAR。高频率功放材料可以选择 GaN、SiGe 等。天线开关等SOI 组件的工艺也将提升至 45nm。 X多通道通信。频段变高的同时，现有手机双天线的模式可能升级为 48 天线，以实现 MIMO 通信。多个可选通道可以组合实现更宽频段（载波聚合技术）通信。在 3GPP 的 R15 中定义了 600 多个新的载波聚合组合。组合过程中对开关的工艺精度要求提升。 XX大带宽通信。相比 4G 的 20MHz，5G 单通道理论值为 100MHz，大带宽的滤波器、功放、天线的设计难度均有

27、提升。 X复杂编解码。5G 通过更复杂的编码实现频谱利用率的提升和更强的多址。基带芯片的处理能力进一步提升。同时多通道、高频率和大带宽，也在推动基带芯片的数据吞吐量提升。 X低时延通信。5G 对系统端到端的时延要求苛刻，空口时延更限制在 1ms 量级，这对天线开关等元器件的敏捷性提出了挑战。 新材料。半导体衬底如 SiGe、GaAs 具有电子迁移率高，噪声性能好的特点，在微波和毫米波频段内这些器件的性能远远优于硅器件。GaAs 工艺已成为微波毫米波集成电路的主流工艺。GaN 作为宽带半导体材料，有高电子迁移率、高的载流子饱和漂移速度和高击穿场强等，成为未来的射频主流材料代表。另外，在制备中，微

28、波毫米波集成电路一般在介质基片材料（如氧化铝、石英、蓝宝石等）上，采用厚膜工艺（如低温/高温烧结工艺、印刷工艺等）或者薄膜工艺（如溅射工艺、电镀工艺等） 制备。 根据 Skyworks 的测算，从 4G 到 5G，终端射频系统单价几乎呈现翻倍式增长，推动射频前端芯片市场规模不断扩大。 按器件种类来看，射频前端模组可以分为放大器、滤波器、天线开关/调谐器及天线四部分。根据 YOLE 的预计，射频系统市场未来五年市场规模将迅速增长，其中滤波器市场的规模则占比市场的 50%以上，滤波器产品和功放产品市场规模总和达到整体市场容量的80%90%。射频开关市场排名第三，2020 年之后毫米波元器件市场开启

29、。 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明7设计难度提升 低延迟吞吐计算能力提升 设计难度提升 吞吐计算能力提升 复杂编解码大带宽吞吐计算能力提升 设计难度提升 设计难度提升 设计难度提升 多通道数量提升 数量由2到4或更多 数量由2到4+选型SAWBAW材料可考虑GaN可选LDS LCP方案 吞吐计算能力提升 数量提升 SOI工艺提至45nmIII、V族元素增加 吞吐计算能力提升 数量由2到4或更多可选LDS LCP方案 数量提升 SOI工艺提至45nm可考虑GaN材料 选型SAWBAW高频点材料基带天线Switch & TunerPA滤波器 中金公司研究部：2018 年 10 月 30 日图

30、表 10: 终端射频系统市场容量预测 图表 11: 终端射频系统市场容量组成 100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%40(USD bn)10%7%2%9%2%353520%34%38%30252065%54%51%15151010201620172023E5FilterPAsLNAsSwitchesAntenna TunermmW FEM0201620172023E资料来源：Yole，中金公司研究部 资料来源：Yole，中金公司研究部 滤波器：SAW、BAW、LTCC 迎来发展机会滤波器的主要作用是在杂乱的空间将目标信号过滤出。随着手机支持频率的增加和MIMO 技术

31、的引入，滤波器需求指数上升。Skyworks 测算，3G 时代终端约覆盖 5 个频段， 4G 时代上升为 20 个频段，5G 时代可能超过 40 个频段。叠加 WIFI、蓝牙和导航系统， 中期滤波器的用量在 50 只水平。以单只滤波器价格 0.2 美元估算，单个手机中滤波器的成本将达 10 美元。 根据 Yole 统计，2017 年全球手机滤波器市场规模 80 亿美金，预测随着 5G 的成功部署， 2023 年可达 225 亿美金，复合增速接近 20%。 图表 12: 终端滤波器市场规模预测图表 13: SAW 和 BAW 滤波器的应用场景25(USD bn)22.502015108.005.

32、2050201620172023E资料来源：Yole，中金公司研究部 资料来源：Qorvo，中金公司研究部按产品种类来分，滤波器主要包括 SAW（声表面波滤波器）和 BAW（声体波滤波器）。两者均基于压电效应通过电-声-电的转换达到滤波效果。SAW 滤波器 2G、3G、4G 已广泛应用，一般工作在 1.9GHz 以下频段，最新的研究将应用上限推广到了 2.5GHz 左右。而BAW 滤波器一般工作在 1.5GHz6.0GHz，最高可以工作在 10GHz 以上，在高频通信中应用更为适合，另外相比 SAW 温漂较低。 滤波器的设计：SAW 和 BAW 滤波器不同频段的滤波器设计难度不同，部分频段由于

33、相邻频段相对洁净，设计更加简单，提供全频段的设计能力公司寥寥无几。 滤波器的制造：最关键的工序是高品质的压电层均匀一致淀积。我国企业在工艺层面相 比海外企业有明显差距。因此产品的可靠性较低。Murata、Qorvo、Avago 等滤波器厂商请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明8 中金公司研究部：2018 年 10 月 30 日目前仍以 IDM 模式为主，而且一体化的设计制造能力帮助产品提升了稳定性。滤波器市场：SAW 多年来 Murata、TDK 和 Taiyo Yuden 占据 80%以上份额，TDK 和高通合 资成立了 RF360 后成为挑战者。BAW/FBAR 市场基本被 Avago、Q

34、orvo。 国况：上述滤波器厂家技术不断创新，竞争力不断提升。国内 SAW 滤波器的厂商有 麦捷科技、德清华莹（信维通信持股 19.5%子公司）和好达电子等。目前麦捷科技同 26所合作生产 SAW 滤波器，产品进入了华为、TCL、闻泰等公司的产品线。德清华莹同 55 所合作，提供 SAW 生产能力，滤波器月产能 8000 万颗。好达电子的 SAW 滤波器进入了中兴、魅族等手机的供应链。另外目前我国的 FBAR 在中电科 13 所、清华大学、浙江大学、天津诺斯微电子均有样品或小规模出货。 图表 14: SAW 滤波器 2017 年市场份额情况图表 15: BAW/FBAR 滤波器市场份额情况10

35、0%02%03%02%02%5%012%012%2%2%7%120%5%4%10%02%90%22%024%25%9%80%010%33%Murata TDKTaiyo Yuden Skyworks QorvoOthers39%40%70%60%50%40%30%93%90%88%14%77%73%72%63%58%56%20%10%0%47%20062007200820092010201120122013201421%Avago Qorvo TDK Taiyo YudenInfineon资料来源：与非网，中金公司研究部 资料来源：iHS，中金公司研究部另外，在高频超宽带场景（如 3.3-4.

36、2GHz；3.33.8GHz；4.45.0GHz）通信中，终端如果采用 CPE，单通道可达 500MHz，以低温共烧陶瓷（LTCC）工艺制作的滤波器的应用将更加普遍。相比 SAW 或 BAW 滤波器，LTCC 虽然可处理高频信号，但选频能力较差。但 LTCC 对高功率场景的处理能力优于 SAW 或 BAW 滤波器。 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明9 中金公司研究部：2018 年 10 月 30 日功率放大器（PA）：GaAs 产品进一步发展，GaN & CMOS 作为补充PA 用于将信号功率放大输出至天线以发射信号。手机 PA 随着天线的数量增多而增多。根据 YOLE 统计，PA 市场将

37、由 2017 年的 50 亿美元增长至 2023 年的 70 亿美元，复合增速为 6%。市场容量在 4G 时代被滤波器超过，排名第二。 图表 16: 全球手机功率放大器市场预测 图表 17: GaAs PA 2016 年市场份额8.0(USD bn)7.07.022%31%6.0Skyworks Qorvo Avago WIN AWSC MURATAOthers5.05.03%4.03.54%3.05%2.01.07%0.028%201620172023E资料来源：Yole，中金公司研究部 资料来源：SA，中金公司研究部从 3G 时代起由于击穿电压、输出功率等优势，GaAs 材料代替 CMOS

38、 材料成为 PA 市场主流材料。5G 时代，预计 GaAs 依然是手机功放的主流方案。全球 GaAs 市场被 Skyworks、Qorvo 和 Avago 等链。 ，三家合计份额接近 70%。目前 GaAs 射频已经形成了完整的产业GaAs 晶圆：日本、美国和德国，住友电工（Sumitomo Electric）、弗莱贝格化合 物材料（Freiberger Compound Materials）、晶体技术（AXT）三家公司占据约 95市 场份额。国内厂商呈现追赶趋势，包括光导稀材、三安集成线路等。 GaAs 外延片：生产主要采取外包模式，四大外包领导厂商：IQE、全新光电（VPEC）、 住友化学

39、（包括住友化学先进技术和 SCIOCS）、英特磊（IntelliEPI）。其中 IQE 为全球 最大的外延片生产商，市场份额超过 50%。我国三安集成电路也有生产能力。 GaAs 功放设计：生产以“IDM”大厂和“设计+代工”大厂模式并存，其中 Skyworks、Qorvo 和 Avago 均为 IDM 模式，高通曾于 2014 年采用 CMOS 制程的 PA，后 2017 年与 TDK 成立合资公司“RF360”，生产 GaAs PA 产品。另一大厂 Avago 2017 年末以 1.85亿美元入股稳懋成为第三大股东，未来在扩产中可能会选择 Fabless 路线。 代工：稳懋作为全球第一Ga

40、As 代工龙头，主要客户为高通、Avago、Murata、Skyworks、RDA、Anadgics 等。 图表 18: 全球 GaAs 射频 PA 产业链情况GaAs晶圆提供商外延片提供商设计（包括IDM）代工 住友电工 弗莱贝格化合物材料 晶体技术（AXT） 先导稀材（Vital） 三安集成电路 Qorvo (IDM型) Skyworks (IDM型) Avago (IDM型) 高通 锐迪科（RDA） 稳懋（WIN） 宏捷科技（AWSC） 寰宇科技（GCS） 三安光电 海威华芯（海特高新） IQE 全新光电（VPEC） 住友化学 英特磊（IntelliEPI） 联亚光电 （LandMark

41、） 三安集成电路 资料来源：Yole，中金公司研究部 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明10 中金公司研究部：2018 年 10 月 30 日随着更多厂商的加入，PA 市场的竞争进一步加剧。因此头部厂商将 PA 同基带、开关等芯片绑定销售，以提升竞争力。 中国厂商在设计、代工等领域也有一定竞争力。国内公司渐渐掌握了 GaAs PA 技术，出现了近 20 家设计公司，如汉天下、唯捷创芯等，其中紫光展锐的 4G PA 已于 2016 年 12 月通过高通公司的平台认证，汉天下 PA 也已进入三星产业链。后续国内的 PA 设计厂商有可能带动本土代工业的发展。国内代工相对领先的厂商包括三安光电、海特

42、高新等。 为了实现进一步集成，仍有部分公司基于 CMOS 研发高频功放。射频 CMOS 由于集成度提升，成本更底，但是性能与 GaAs 或 GaN 相比有差距。目前主要用于蓝牙、Zigbee 等应用。高通曾收购子公司 BlackSand 剑指 CMOS PA 但最终成果寥寥无几，可见短期硅基材料的 PA 仍需要大量的研发投入。 开关、LNA&天线调节器：SOI 技术向 300mm 升级，MEMS 技术成为补充射频开关是指可对射频信号通路进行导通和截止的射频控制元件。其性能指标主要是隔离度、工作带宽、插入损耗、开关时间、功率容量、使用寿命等。 类似于滤波器的需求提升，5G 因为频段的增加将带来通

43、道数的提升，进而推动开关市场的容量增长。根据 YOLE 预测，终端射频开关市场规模将由 2017 年的 10 亿美元增至 2023 年的 30 亿美元，复合增速约为 20%。 天线调节器 Tuner 市场也将迎来增长，从 2017 年的 4.63 亿美元向 10.00 亿美元发展，复合增速约为 14%；LNA 从 2017 年的 2.46 亿美元增长至 2023 年的 6.02 亿美元，复合增速约为 16%。 图表 19: 天线调节器、LNA 市场规模图表 20: 手机射频开关市场规模 3.51800(USD bn)(USD mn)31600314002.512001000100028001.

44、5600463140016022002460.5020172023E0LNA Tuner20172023E资料来源：Yole，中金公司研究部 资料来源：Yole，中金公司研究部 SOI 技术指在绝缘衬底上生长半导体层的技术，通过绝缘衬底实现有源层和衬底层的电气连接隔断。SOI 器件拥有尺寸小、寄生电容小、速度快、功耗低、集成度高、抗辐射能力强等优点，特别适合开关和转换器低插损、高线性、高速的要求。目前 95%以上射频开关基于RF-SOI（绝缘体上硅）工艺制造。LNA 和 Tuner 目前也有向 SOI 技术转向的趋势。 5G 时代 LNA 需要尽可能靠近天线放臵，从现有 130nm 工艺向 4

45、5nm 工艺节点能力发展可以帮助实现开关、LNA、Tuner 的集成。需要 300mm 晶圆的支撑。 SOI 的产业链包括衬底供应商、晶圆厂、设计厂商三个环节。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明11 中金公司研究部：2018 年 10 月 30 日图表 21: 全球 RF-SOI 产业链情况SOI衬底设计晶圆加工&IDM 200300mm Soitec(70% market share) Shin-Etsu GlobalWafers Qorvo Murata Skyworks Infineon Broadcom 高通 展讯 卓胜微 Taiyo Yunden GlobalFoundries T

46、owerJazz 台积电 联电 200mm Simgui资料来源：Yole，中金公司研究部 衬底。全球衬底生产商仅为 Soitec、Shin-Etsu、GlobalWafers 和中国厂商上海新傲Simgui，其中 Soitec 拥有 70%的市场份额。根据 Soitec 预测，由于频谱的迅速增加， 预计 2018 年将出货 150 万至 160 万只 RF SOI 晶圆，同比增长 15%20%，2020 年晶圆出货量将超过 200 万片。 加工。2018 年全球 95的 RF SOI 芯片均基于 200mm 晶圆制造，随着 SOI 器件的广泛应用，目前 200mm RF SOI 产能存在瓶颈

47、。而 GlobalFoundries、TowerJazz、台积电等也在扩产 300mm RF SOI 产能。 中国厂商在 SOI 衬底、设计和加工领域都有涉及。我国衬底厂商新傲科技（Simgui）作为SOI 材料的主要供应商，通过自主研发和同 Forrotec、Gritek 等海外公司的合作，已具备提供 5G SOI 材料的能力，计划到 2019 年下半年完成年产 40 万片的产能扩展。加工方面， 中芯国际正在推进 0.13um RF-SOI 平台的升级，部分厂商如 GlobalFoundry 在中国也有设厂。国内的 RF-SOI 发展受制于硅片进口制约，200mm300mm 的硅片供应能力较

48、差。 另外，天线调谐器和射频开关目前也可以选择 RF MEMS 技术路径，天线调节器中已经有应用。Cavendish、Menlo Micro 和 AAC 子公司 WiSpry 正在面向移动通信开发 RF MEMS 器件。据 Cavendish 介绍，RF MEMS 开关插损可以做到 RF SOI 的 1/5。2018 年三星 Galaxy A8 已经采用了 Cavendish 的技术，期望降低射频系统的耗电等。然而 RF MEMS 的应用需要价格、封装和可靠性的进一步优化。 天线：MIMO 应用确定，LDS 和LCP 天线成为趋势天线系统是射频系统中关键的组成部分，目前有被集成至射频模组中的案

49、例，但未被集成至芯片级，是射频半导体领域的补充。 5G 将推动天线数量从现有的 2 天线扩展至 48 天线以最终支持 44 MIMO。但由于尺寸 原因，相当长的时间内不会再进一步提升。 另外，由于全面屏等新趋势出现，手机内部空间受到进一步限制，天线的制作工艺也在发生变化。目前主流的手机天线制作工艺包括 LDS、FPC 等。 LDS 利用激光镭射技术在手机外壳等支架上化镀金属，可节省空间，降低干扰。但成本相对较高。 FPC 软板因为优质可挠性代替了 LTCC 基板。FPC 有铜箔+胶+基材层叠而成。基材的选择包括聚酯（PET）、聚酰亚胺（PI）、液晶聚合物材料（LCP）、聚萘二甲酸乙二酯 （PE

50、N）等。PI 虽然价格稍高，但可耐高温加工，成为主流天线材料。而 LCP 作为新材料在高频拥有更低的损耗、更低的吸潮性和更好的挠性，适用于微波，毫米波通信应用。Phone X 共用 4 个 LCP 软板，分别用于天线、中继线和摄像头模组。LCP 天线的制作难度相比 PI 天线提升，价格为 PI 的数倍。 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明12 中金公司研究部：2018 年 10 月 30 日目前 FPC 软板的供应商包括：Murata、嘉联益、臻鼎、台郡科技等。LCP 天线生产商包括： Murata、嘉联益、安费诺、立讯精密、信维通信、Career 等。 图表 22: 5G 时代手机天线数量

51、的预测2G3G可行的天线数量估算 LTELBLTE 4x4 MIMO5G(3.5 GHz)5G(6 GHz)Wi-FiGPSMBHBUHB天线的类型数量 资料来源：Qorvo，中金公司研究部基站用射频器件：处理器自研为主，功放选择 GaN基站处理器以自研为主5G 基站市场整体规模相对终端较小。根据 DG Times 预计，2020 年 5G 基站整体市场规模为 11.43 亿美元，到 2026 年增长至 342.86 亿美元，20122026 年的复合增速在 50%以上。到 2026 年市场规模约为手机的 1/16。然而 5G 基站相比手机功能仅为连接。因此 5G 基站射频市场基本等同于整体市场规模，同手机射频市场规模处在同一量级。 图