3、细分赛道的国产化现状及机遇分析 (1)滤波器:国内 SAW/BAW 滤波器市占率低,大客户支持下有望提升份额 滤波器主要分为表面声波 SAW 系列(普通 SAW/TC-SAW/TF-SAW)、体声波 BAW 系列(BAW/FBAR/XBAW)、 LTCC、IPD 四种。 高端滤波器主要是指 SAW 和 BAW 滤波器,采用半导体工艺,主要应用于 3GHz 以下频段,即 3G/4G/5G 的低频 (LB)和中高频(MHB),是目前智能手机的主流滤波器。LTCC 和 IPD 滤波器的技术难度相对较低,是 5G 主流频 段,即超高频(UHB, N77、N79)的主流滤波器方案。 普通 SAW:接收端(RX)、部分发射端(TX)端的中低频段; BAW:主要应用于 4G 高频段; TC-SAW 和 TF-SAW:覆盖了发射端(TX)高中低频段,但在部分频段性能劣于 BAW;TF-SAW 已经在发射 端(TX)高频段与 BAW 竞争,性能可媲美 BAW; LTCC 和 IPD:应用于 5G 超高频。 SAW 系列滤波器(表面声波,Surface Acoustic Wave):主要运用于 2.5GHz 以下的 2G/3G/4G/5G 低频段。 普通 SAW 滤波器结构上由压电材料和 2 个换能器(Interdigital Transducers,IDT)组成。原理是电信号传输到滤波 器的一端,此端 IDT 将信号转换为声能,并将其作为表面声波发送到基板上,然后声波被另一个 IDT 转换回电信号。 普通 SAW 滤波器的优点是成本低,技术成熟且产品一致性高,不足之处是对温度变化敏感,性能会随着温度升高而 变差,工作频率上限是 2.7GHz。 TC-SAW(TC 为 Temperature Compensated,温度补偿)是改进温度敏感性的方案,在 SAW 滤波器的 IDT 上涂 上特殊涂层改善温度性能,此方案的缺点是成本高。 TF-SAW(TF 为 Low cost &Temperature compensated)是一种新兴的技术,与普通 SAW 相比能提供更大的带 宽、良好的温度补偿性能,同时成本低于 BAW 滤波器。 BAW 系列(体声波,Bulk Acoustic Wave)滤波器:适合 2.5GHz 以上的 4G/5G 高频段。 结构上使用石英晶体作为压电基板,顶部和底部带有金属贴片。原理是顶部和底部的金属片激发声波,和 SAW 滤波 器的区别是声波以垂直方式传播,而 SAW 滤波器则是水平传播。 BAW 适合高频通信,具备对温度敏感性低、低损耗、带外衰减大、工作频率高等特点,体积随频率增大而减小。不足之处在于成本高,制造工艺比 SAW 滤波器复杂很多,量产一致性较低。 FBAR(薄膜腔声谐振,Film Bulk Acoustic Resonator)滤波器的特点是高频性能更好、更易于集成化。基于体声 波的谐振技术,利用压电薄膜的逆压电效应将电信号转换成声波,从而形成谐振。特点在于高频性能更好、适用带 宽更宽,同时是目前唯一可以与 RFIC 和 MMIC 集成的射频滤波器解决方案。 LTCC(低温共烧陶瓷,Low Temperature Co-fired Ceramic)滤波器:适合高频、宽频带,可以满足 Sub-6GHz 及毫米波频段应用,现已成为 Sub-6GHz 手机滤波器的主流解决方案。 主要有两种结构,一种是采用传统的 LC 谐振单元结构,谐振单元由集总参数的电容电感组成;另一种是采用多层耦 合带状线结构。原理是将电容和电感通过 LTCC 多层陶瓷集成在陶瓷基板内部。LTCC 内埋植电容的设计有两种方 式:垂直交指型(VIC)电容和金属-介质-金属(MIM)电容。在相同电容量的情况下,VIC 结构电容相比 MIM 结构 电容能够减小端电极面积,有效减小滤波器尺寸。 优点是成本低、产能足、尺寸小、抗电磁干扰强、不必另加封装,同时还带有优良的高频、高速传输以及宽通带的 特性,可以满足 Sub-6GHz 中的频段 n77、n78、n79 及毫米波频段应用。与 SAW 滤波器相比,LTCC 具备更高的 功率处理能力,正好满足 5G sub-6 标准中 HPUE 的要求。 ![]()
IPD(无源集成器件,Integrated Passive Devices)滤波器:适合高频、宽频带,可以满足 Sub-6GHz 及毫米波 频段应用。特点是高度集成化,硅基 IPD 滤波器可以与其他芯片进行 SiP 封装。 根据卓胜微公告,IPD 滤波器具有设计堆叠体积小、调试灵活、成本低、产能充足等多重优势,同时在插入损耗、 带外衰减、温度漂移、功率容量特性等性能方面均有较好表现。 (2)PA:国内龙头盈利能力较弱,拓展 5G 及 WiFi 模组有望提升盈利能力 1)GaAs 代工业逐渐成熟 功率放大器主要工艺有 CMOS、GaAs、GaN,2G 手机 PA 曾采用 CMOS 工艺,3G/4G/5G PA 手机 PA 主要采用 GaAs 工艺,军工或基站端 PA 主要采用 GaN 工艺。 CMOS(2G 手机 PA):CMOS 具有功耗低、速度快、抗干扰能力强、集成度高等众多优点,是集成电路芯片 制备的主流技术。CMOS 工艺的优势在于可以将射频、基频与存储器等组件合而为一的高整合度,并同时降低 组件成本。 GaAs(3G/4G/5G 手机 PA):GaAs 的电子迁移速率较好,适合用于长距离、长通信时间的高频电路。GaAs 元件因电子迁移速率比 Si 高很多,目前为 HBT(异质接面双载子晶体管)。GaAs 需要采用磊晶技术制造,这 种磊晶圆的直径通常为 4-6 英寸,比硅晶圆的 12 英寸要小得多。所以磊晶圆需要特殊的机台,同时砷化镓原材 料成本高出硅很多,最终导致 GaAs 成品 IC 成本比较高。 GaAs 在 PA 等射频器件中广泛应用,5G 驱动市场规模持续增长。GaAs 属于第二代化合物半导体,主要应用于射 频 PA、光电子领域。随着 5G 在手机等终端中渗透率提升,射频 GaAs 器件市场规模不断增长,2019 年射频 GaAs 器件市场规模为 100 亿美元,2023 年将增至 175 亿美元。 目前 GaAs PA 行业为 IDM 寡头垄断格局,代工仅占 10%。GaAs 射频器件的 CR3 高达 90%,主要被美国三大射 频前端 IDM 龙头 Skyworks、Qorvo、Broadcom 垄断。除了美系三大巨头,高通、村田、国内厂商大多采用 Fabless 模式,通过代工生产 PA 产品,目前 Fabless 厂商在 PA 市场的占比较低。 ![]()
2)国内 PA 厂商竞争激烈,蓄力拓展高毛利的 5G 产品 村田、高通及国产厂商通过 Fabless 模式切入 PA 市场。虽然目前海外射频龙头依旧采取 IDM 模式为主,但随着中国台 湾稳懋等厂商引领的代工业务逐渐成熟,Fabless+Foundry 模式的兴起为其他厂带来机遇。 国内 PA 厂商受到终端客户入股支持。小米系基金投资了 PA 厂商昂瑞微、唯捷创芯、芯百特等,华为旗下基金也投 资了昂瑞微、唯捷创芯,OPPO、VIVO 投资了国内 PA 龙头唯捷创芯。 近两年国产公司向高价值的 5G PA 及模组进军,同时发展 WiFi FEM。随着 5G 渗透,部分龙头厂商已经具备 5G PA、5G 收发模组的生产能力,5G 产品的价值量、竞争格局显著高于 4G 产品,根据唯捷创芯招股书披露,2018- 2020 年公司 PA 模组单价分别为 2.94 元/颗、 2.89 元/颗以及 3.07 元/颗,其中公司 5G PA 模组的定价超过 5 元/颗。 目前国内龙头厂商已经开始量产 5G PA 模组,甚至切入 5G 发射模组。如慧智微生产的 5G L-PAMiF 射频前端模组 S55255,可以实现 5G 新频段 n77/78/79,该产品已经在 OPPO K7x 上应用。由于 PA 是 WiFi FEM 的核心器件, 随着 WiFi5、WiFi6 的逐渐成熟,WiFi FEM 市场空间不断扩大,国内 PA 厂商也开始切入 WiFi FEM 市场。 2021-2023 年国内 PA 龙头的发展重点是实现 5G PA 及模组的大规模量产。长期来看,随着 PA 龙头陆续上市获得 资本实力,未来有望发展滤波器产品,实现滤波器与 PA 产品的融合。
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