中國(guó)射頻功率放大器產(chǎn)業(yè)鏈及趨勢(shì)分析

中國(guó)射頻功率放大器產(chǎn)業(yè)鏈及趨勢(shì)分析一、射頻功率放大器定義及分類射頻功率放大器是射頻前端模組的重要器件，負(fù)責(zé)將發(fā)射通道的射頻信號(hào)放大。射頻發(fā)收器中調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的射頻信號(hào)功率較小，需經(jīng)過(guò)一系列的放大（緩沖放大器、可控放大器、末級(jí)放大器）獲得足夠的射頻功率后，傳輸至天線上。射頻功率放大器主要應(yīng)用于手機(jī)終端、通信基站、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、軍事氣象雷達(dá)等領(lǐng)域。不同射頻功率放大器存在半導(dǎo)體材料與晶體管制造工藝結(jié)構(gòu)的差異。射頻半導(dǎo)體材料由第一代發(fā)展至第三代，而晶體管制造工藝結(jié)構(gòu)由基礎(chǔ)的BJT、FEF向更復(fù)雜的HBT、LDMOS和HEMT發(fā)展。二、中國(guó)射頻功率放大器行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析射頻功率放大器中游主要參與者為射頻功率放大器制造相關(guān)廠商。射頻功率放大器設(shè)計(jì)及制作工藝復(fù)雜，國(guó)際上射頻器件巨頭廠商均采用IDM模式，具備從設(shè)計(jì)、制造及封測(cè)全流程工藝。中國(guó)射頻產(chǎn)業(yè)起步較晚，尚未出現(xiàn)具備射頻器件生產(chǎn)全流程工藝的企業(yè)，更多采用“Fabless+Foundry+封測(cè)廠”的垂直整合模式分工協(xié)作。射頻功率放大器上游參與者包括EDA軟件、襯底材料及封測(cè)材料供應(yīng)商，分別為設(shè)計(jì)、制造及封測(cè)工藝提供關(guān)鍵的軟件及材料。EDA軟件是Fabless設(shè)計(jì)廠商的核心軟件，貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)流程。Foundry晶圓代工廠及封測(cè)廠商向上游企業(yè)采購(gòu)核心材料。下游廠商包括手機(jī)終端、通信基站、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、軍事氣象雷達(dá)等。1、產(chǎn)業(yè)鏈上游分析EDA軟件是芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的電路軟件設(shè)計(jì)工具，EDA軟件可大幅減少電子電路設(shè)計(jì)師的工作量，極大提高設(shè)計(jì)效率、縮短設(shè)計(jì)周期及節(jié)省設(shè)計(jì)成本。EDA軟件行業(yè)為典型的“小而精”行業(yè)。2019年中國(guó)EDA軟件市場(chǎng)規(guī)模已攀升至40億元人民幣，其中本土EDA軟件企業(yè)合計(jì)銷售額不到4億元人民幣，在市場(chǎng)的市占率不足10%。中國(guó)射頻器件設(shè)計(jì)廠商多進(jìn)口美國(guó)EDA軟件，進(jìn)口EDA軟件價(jià)格更高，增加射頻器件設(shè)計(jì)廠商的經(jīng)濟(jì)成本。中國(guó)EDA軟件受制于人的局面亟待改變。射頻功率放大器的主要原材料為襯底，常見的襯底包括Si、GaAs及GaN。中國(guó)半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)薄弱，核心材料均依賴進(jìn)口。以硅片為例，2018年全球半導(dǎo)體硅片行業(yè)銷售額前五名企業(yè)及市場(chǎng)份額分別為：日本信越化學(xué)（28%），日本SUMCO（25%），中國(guó)臺(tái)灣環(huán)球晶圓（14%），德國(guó)Siltronic（13%），韓國(guó)SKSiltron（9%），前五名的全球市場(chǎng)市占率接近90%，市場(chǎng)集中度高。目前中國(guó)硅片生產(chǎn)商主要有上海新昇、中環(huán)股份、金瑞泓等企業(yè)。上海新昇12英寸硅片產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)華力微和中芯國(guó)際的認(rèn)證，處于中國(guó)領(lǐng)先地位。但是硅片電子遷移率較低，導(dǎo)致硅片生產(chǎn)的功率放大器僅能在低頻環(huán)境下工作。硅片在射頻功率放大器領(lǐng)域的市場(chǎng)逐漸被GaAs及GaN取代。GaAs是當(dāng)前主流射頻功率放大器的襯底，性能明顯高于硅基，在移動(dòng)終端及微基站領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在功率要求更高的宏基站及軍事領(lǐng)域，則需用到GaN。GaN雖然性能優(yōu)于GaAs，但成本昂貴，短期內(nèi)無(wú)法替代GaAs在移動(dòng)終端及微基站領(lǐng)域的地位。中國(guó)GaAs及GaN產(chǎn)業(yè)均處于起步階段，可提供相應(yīng)的襯底及外延片的企業(yè)較少，尚未出現(xiàn)可量產(chǎn)市場(chǎng)認(rèn)可度較高GaAs與GaN襯底及外延片的企業(yè)，中國(guó)本土GaAs與GaN襯底及外延片的產(chǎn)能嚴(yán)重不足，迫使中國(guó)射頻制造廠商需進(jìn)口GaAs與GaN襯底及外延片。進(jìn)口半導(dǎo)體材料價(jià)格通常高于本土半導(dǎo)體材料的30%，射頻器件制造廠商進(jìn)口半導(dǎo)體進(jìn)口材料將增加廠商的生產(chǎn)成本。射頻器件上游企業(yè)綜合實(shí)力薄弱，一定程度抑制射頻器件行業(yè)的發(fā)展。2、產(chǎn)業(yè)鏈下游分析2019年市場(chǎng)處于4G向5G的過(guò)渡階段，2020年中國(guó)開始大規(guī)模建設(shè)5G基站，預(yù)計(jì)在2024年完成5G基站的基礎(chǔ)建設(shè)，預(yù)計(jì)總共建設(shè)260萬(wàn)架宏基站及300萬(wàn)架微基站。5G基站的大規(guī)模普及，加快了市場(chǎng)對(duì)于5G智能手機(jī)的需求。5G基站的加速建設(shè)及智能手機(jī)的換機(jī)潮將加大市場(chǎng)對(duì)射頻功率放大器的需求。三、中國(guó)射頻功率放大器行業(yè)驅(qū)動(dòng)力分析1、5G智能手機(jī)對(duì)射頻功率放大器的用量翻倍5G通信技術(shù)在4G的基礎(chǔ)上新增更高頻率的波段，而5G智能手機(jī)除需接收5G高頻信號(hào)外，還需兼?zhèn)淇山邮?G信號(hào)的能力，因此5G手機(jī)需配置多個(gè)射頻前端模組接收不同頻率的信號(hào)。4G多模多頻手機(jī)需要5-7顆射頻功率放大器，而5G智能手機(jī)配置的射頻功率放大器高達(dá)16顆。5G智能手機(jī)射頻功率放大器的單價(jià)也有顯著提高。單部2G手機(jī)采用射頻功率放大器合計(jì)金額為0.3美元，每部3G手機(jī)在射頻功率放大器上的平均花費(fèi)上升到1.25美元，而全模4G手機(jī)射頻功率放大器的費(fèi)用則高達(dá)3.25美元，預(yù)計(jì)5G手機(jī)配置的射頻功率放大器價(jià)值達(dá)到7.5美元以上。2、基站射頻功率放大器需求上升5G使用更高的頻率導(dǎo)致信號(hào)覆蓋面積大幅縮小，信號(hào)覆蓋同一個(gè)區(qū)域，通信設(shè)備商需建設(shè)5G基站的數(shù)量超過(guò)需建設(shè)4G基站的數(shù)量。預(yù)計(jì)5G基站建設(shè)總數(shù)為560萬(wàn)架，其中包括260萬(wàn)架宏基站及300萬(wàn)架微基站。宏基站信號(hào)覆蓋面積較大，共有6個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)采用64通道天線方案，因此單個(gè)宏基站需要376副天線，每副天線射頻前端模組中需要一個(gè)射頻功率放大器。微基站信號(hào)覆蓋面積較小，僅用一個(gè)扇區(qū)，因此僅需64副天線與64個(gè)射頻功率放大器。5G建設(shè)周期為2020年至2024年，因此未來(lái)5年，5G基站建設(shè)對(duì)射頻功率放大器總需求為11.7億個(gè)。3、基站射頻功率放大器價(jià)格上升5G信號(hào)頻率高，穿透性差，因此需采用高功率、高頻率的射頻功率放大器。微基站信號(hào)覆蓋面積較小，采用GaAs基底的射頻功率放大器則可滿足基本需求。而宏基站信號(hào)覆蓋面積廣，需使用更高輸出功率的射頻功率放大器擴(kuò)大信號(hào)覆蓋面積，因此需采用更高功率的GaN射頻功率放大器。GaN單晶市場(chǎng)價(jià)格在2萬(wàn)元左右，較GaAs貴30%，因此GaN基底射頻功率放大器售價(jià)遠(yuǎn)高于GaAs基底射頻功率放大器。5G時(shí)代，基站射頻功率放大器需求量及價(jià)格均有望上漲。四、中國(guó)射頻功率放大器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)和軍事氣象雷達(dá)等其他行業(yè)在射頻功率放大器領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模無(wú)法測(cè)算，因此只測(cè)算射頻功率放大器在手機(jī)以及5G基站領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模。根據(jù)測(cè)算2015年到2019年中國(guó)射頻功率放大器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模（手機(jī)及5G基站領(lǐng)域）總體上維持增長(zhǎng)趨勢(shì)，由36億元增長(zhǎng)至47億元。主要是由于5G基站的大規(guī)模建設(shè)，驅(qū)動(dòng)行業(yè)發(fā)展。五、中國(guó)射頻功率放大器行業(yè)相關(guān)政策分析射頻功率放大器屬于集成電路的細(xì)分行業(yè)，集成電路作為信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，是支撐經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。中國(guó)政府給與集成電路產(chǎn)業(yè)高度重視和大力支持，出臺(tái)一系列扶持政策，為中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)建立優(yōu)良的政策環(huán)境。六、中國(guó)射頻功率放大器未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1、集成化發(fā)展隨著通信頻段的增加，移動(dòng)終端中射頻器件數(shù)量與種類逐漸增多。為滿足移動(dòng)終端輕薄便攜的需求，射頻器件逐漸從分立器件發(fā)展至集成模組化。中國(guó)射頻功率放大器廠商均是Fabless，不具備封測(cè)工藝，需與市場(chǎng)上的封測(cè)廠商合作。中國(guó)封測(cè)行業(yè)已進(jìn)入成熟階段，行業(yè)頭部企業(yè)長(zhǎng)電科技、華天科技及通富微電均進(jìn)入全球封測(cè)前10，且均具備成熟的SiP封裝技術(shù)，可滿足中國(guó)射頻器件Fabless廠商對(duì)高度集成產(chǎn)品的需求。2、行業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)加劇5G高頻段的開發(fā)使得射頻器件的市場(chǎng)需求成倍放大，吸引大批巨頭企業(yè)切入射頻器件行業(yè)如英特爾、三星、華為海思等芯片設(shè)計(jì)頂尖企業(yè)紛紛加入射頻器件的研發(fā)。華為為中國(guó)消費(fèi)電子與無(wú)線設(shè)備巨頭企業(yè)，基于芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)，全面布局射頻器件領(lǐng)域，目前在低噪聲功率放