中國(guó)5G驅(qū)動(dòng)射頻和物聯(lián)網(wǎng)芯片行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)分析

中國(guó)5G驅(qū)動(dòng)射頻和物聯(lián)網(wǎng)芯片行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)分析

一、5G驅(qū)動(dòng)射頻和物聯(lián)網(wǎng)芯片量?jī)r(jià)齊升，泛射頻迎來市場(chǎng)機(jī)遇

5G商用已至，泛射頻迎來市場(chǎng)機(jī)遇。

射頻前端是通信設(shè)備關(guān)鍵底層技術(shù)，在聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大規(guī)模增長(zhǎng)趨勢(shì)下，射頻前端是成長(zhǎng)最快最確定方向之一。

對(duì)于智能手機(jī)等通信終端設(shè)備，位于天線和射頻收發(fā)器之間的所有組件統(tǒng)稱為射頻前端。射頻前端是通信設(shè)備的核心，具有收發(fā)射頻信號(hào)的重要作用，并決定了通信質(zhì)量、信號(hào)功率、信號(hào)帶寬、網(wǎng)絡(luò)連接速度等諸多通信指標(biāo)。以智能手機(jī)為代表，其蜂窩、藍(lán)牙、Wi-Fi、GPS、NFC等射頻前端模塊使得文字／語音／視頻通信、上網(wǎng)、高清音視頻、定位、文件傳輸、刷卡等應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。

射頻前端可按形態(tài)分為分立器件和射頻模組，也可按功能分為不同功能組件。

按功能不同，分立器件可分為濾波器、功率放大器(PA)、射頻開關(guān)、天線調(diào)諧、低噪放(LNA)、包絡(luò)芯片等。其中濾波器負(fù)責(zé)發(fā)射及接收信號(hào)的濾波；PA負(fù)責(zé)發(fā)射路徑的射頻信號(hào)放大；射頻開關(guān)負(fù)責(zé)接收、發(fā)射路徑之間的切換；天線調(diào)諧用于匹配阻抗以提升傳輸功率；LNA用于接收路徑中的小信號(hào)放大；包絡(luò)芯片用于控制電壓以最小化功耗。按集成度不同射頻模組可以分為低、中、高集成度模組，如高度模組包括PAMiD、LNADivFEM等。簡(jiǎn)化的射頻前端示意圖

主要射頻前端芯片功能與工藝主要射頻模組功能與集成度

典型智能機(jī)包含6到數(shù)十個(gè)射頻模組或器件，但由于模組內(nèi)集成有大量器件，實(shí)際單機(jī)器件數(shù)可能多達(dá)50-100多個(gè)。目前中高端智能手機(jī)射頻前端ASP在14-28美元，濾波器、PA、射頻開關(guān)合占射頻前端單機(jī)價(jià)值9成。隨著MIMO升級(jí)和5G射頻前端重構(gòu)，頻帶擁擠對(duì)前端線性度要求的提高，以及高功率對(duì)功耗要求的提高，天線調(diào)諧、LNA、包絡(luò)芯片的需求也迎來增長(zhǎng)。典型中高端智能手機(jī)射頻前端所需的器件數(shù)量和單機(jī)價(jià)值

數(shù)據(jù)需求爆發(fā)、通信技術(shù)升級(jí)、終端設(shè)計(jì)創(chuàng)新等因素正推動(dòng)射頻前端需求和價(jià)值的快速提升。根據(jù)IHS無線半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)報(bào)告數(shù)據(jù)，過去7年手機(jī)射頻前端市場(chǎng)已從2010年的43億美元增長(zhǎng)到2017年的134億美元，復(fù)合年均增長(zhǎng)超過17.7%，增速是整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng)的5倍。根據(jù)YOLE數(shù)據(jù)，2017年手機(jī)射頻前端市場(chǎng)為160億美元，預(yù)計(jì)到2023年增長(zhǎng)到352億美元，未來6年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)14%，仍是半導(dǎo)體行業(yè)增長(zhǎng)最快的子市場(chǎng)。射頻前端細(xì)分市場(chǎng)預(yù)測(cè)及其驅(qū)動(dòng)因素（億美元）

二、射頻開關(guān)：頻段和調(diào)諧需求不斷提升，未來4年射頻開關(guān)市場(chǎng)有望翻倍

射頻開關(guān)是射頻前端中實(shí)現(xiàn)信號(hào)切換的關(guān)鍵，具有共用天線、節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)。射頻開關(guān)通過控制邏輯連通多路信號(hào)中的任一路或幾路，實(shí)現(xiàn)接收與發(fā)射或者不同頻段信號(hào)的切換，以達(dá)到共用天線、節(jié)省成本的目的。射頻開關(guān)根據(jù)用途不同可分為移動(dòng)通信傳導(dǎo)開關(guān)、WiFi開關(guān)、天線調(diào)諧開關(guān)等；根據(jù)刀數(shù)和擲數(shù)不同，可分為單刀單擲（SPST）、單刀雙擲（SPDT）、單刀多擲（SPNT）和多刀多擲（NPNT）開關(guān)。以單刀雙擲開關(guān)為例，其工作原理是：當(dāng)控制端口加上正電壓時(shí)，連接端口1與端口3的電路導(dǎo)通，同時(shí)連接端口2與端口3的電路斷開；當(dāng)控制端口加上零電壓時(shí)，連接端口1與端口3的電路斷開，同時(shí)連接端口2與端口3的電路導(dǎo)通。射頻開關(guān)是是射頻前端中實(shí)現(xiàn)信號(hào)切換的關(guān)鍵

射頻開關(guān)工作原理

高性能射頻開關(guān)應(yīng)具有低插入損耗、高隔離度。射頻開關(guān)主要指標(biāo)有工作頻率、工作帶寬、插入損耗、隔離度、功率容量等，其中插入損耗和隔離度是重要性能指標(biāo)。插入損耗在發(fā)射端影響輸出功率，在接收端影響接收靈敏度，因此插入損耗越低越好。而對(duì)射頻開關(guān)的信道隔離能有效降低系統(tǒng)干擾，因此隔離度越高越好。隨著射頻前端復(fù)雜度的提高，射頻開關(guān)朝高性能方向發(fā)展，插入損耗可低至0.1dB以下，隔離度可高達(dá)幾十dB。根據(jù)Skyworks官網(wǎng)，其滿足高隔離低插損的開關(guān)產(chǎn)品共有58件。村田UltraCMOSPE42562、PE42582、PE42512開關(guān)可覆蓋9kHz-8GHz頻段范圍，具有極高隔離度和較低插損，且開關(guān)時(shí)間達(dá)到200納秒級(jí)別。射頻開關(guān)主要指標(biāo)含義與最優(yōu)取值村田三種高擲數(shù)開關(guān)參數(shù)性能一覽表

隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，SOI已替代GaAs成為當(dāng)前射頻開關(guān)主流工藝。出于產(chǎn)品性能考慮，射頻開關(guān)最早采用GaAs工藝實(shí)現(xiàn)。而隨著SOI工藝改善，其襯底薄絕緣層可實(shí)現(xiàn)高擊穿電壓和低漏電流，進(jìn)而能在寬頻范圍內(nèi)提供低插損、高線性，因此SOI射頻開關(guān)開始在中低性能應(yīng)用場(chǎng)景下替代GaAs射頻開關(guān)，并且不斷向高性能方向擴(kuò)展。時(shí)至今日，SOI已經(jīng)成為射頻開關(guān)主流工藝，其市場(chǎng)份額從2010年的不足20%，快速增長(zhǎng)到2018年的96%。SOI基于標(biāo)準(zhǔn)硅基CMOS工藝發(fā)展而來，因此具有極佳的工藝兼容性和成本優(yōu)勢(shì)，具有可集成射頻開關(guān)、天線調(diào)諧、LNA、PA等器件的能力。除少數(shù)極端場(chǎng)景需使用MEMS工藝射頻開關(guān)以外，目前移動(dòng)終端射頻開關(guān)以SOI工藝為主；并且由于SOI的性能適用于5G頻段，因此短期內(nèi)仍將保持主流。射頻開關(guān)工藝比較

頻段數(shù)量增加、金屬外殼滲透提升增加單機(jī)射頻開關(guān)需求，預(yù)計(jì)5G手機(jī)射頻開關(guān)單機(jī)用量將達(dá)12-18個(gè)。2011年智能手機(jī)支持的頻段不超過10個(gè)，2019年高端智能機(jī)支持的頻段接近40個(gè)，而未來5G手機(jī)有望支持70個(gè)甚至更多頻段數(shù)量，因此需要增加更多射頻開關(guān)用于信道切換。與此同時(shí)，智能手機(jī)現(xiàn)多采用手感和外觀更好的金屬外殼，一定程度造成對(duì)信號(hào)的屏蔽，因此需增加天線調(diào)諧開關(guān)用于提高信號(hào)接收能力。目前4G手機(jī)射頻開關(guān)單機(jī)用量為6-8個(gè)，預(yù)計(jì)5G手機(jī)單機(jī)用量將達(dá)到12-18個(gè)，單機(jī)用量翻倍增長(zhǎng)。智能手機(jī)支持的單機(jī)頻段數(shù)量不斷增長(zhǎng)

金屬外殼在智能手機(jī)的滲透率不斷提升

5G加速射頻開關(guān)需求增長(zhǎng)，未來4年全球射頻開關(guān)市場(chǎng)有望翻倍。根據(jù)QYRElectronicsResearchCenter統(tǒng)計(jì)，2011年以來全球射頻開關(guān)市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)，2018年全球市場(chǎng)規(guī)模16.54億美元，預(yù)計(jì)2023年市場(chǎng)將達(dá)35.6億美元，2018-2023年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)16.55%。而據(jù)我們測(cè)算，2019-2023年智能手機(jī)出貨量從16億增長(zhǎng)到18億，射頻開關(guān)單機(jī)數(shù)量從6個(gè)增長(zhǎng)到14個(gè)，平均單價(jià)從0.16美元降至0.12美元，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)將從2019年的15.4億美元增至2023年的30.2億美元，年均復(fù)合增速高達(dá)18%。射頻開關(guān)單機(jī)用量

全球射頻開關(guān)市場(chǎng)持續(xù)快速增長(zhǎng)

美日廠商合占射頻開關(guān)市場(chǎng)近80%份額，卓勝微率先實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)突破。

目前全球射頻芯片公司數(shù)量超1萬家，其中射頻開關(guān)公司有80多家。射頻開關(guān)龍頭公司包括美國(guó)的Skyworks、Qorvo、Broadcom和日本的Murata等，4家公司合計(jì)占據(jù)全球射頻開關(guān)市場(chǎng)份額的77%，其射頻開關(guān)產(chǎn)品覆蓋高端機(jī)型，比如蘋果iPhoneX/XSMax/XR、三星Galaxy系列、華為Mate系列等。卓勝微作為全球第五大、國(guó)內(nèi)第一大射頻開關(guān)公司，產(chǎn)品以中低端機(jī)型為主，目前已取得全球5%市場(chǎng)份額，率先實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)突破；并且隨著與客戶合作的加深，其份額有望繼續(xù)擴(kuò)大。主要射頻開關(guān)公司的營(yíng)收排名和市占率射頻開關(guān)市場(chǎng)份額

部分國(guó)產(chǎn)廠商在射頻開關(guān)領(lǐng)域初具實(shí)力，但整體仍尚未形成規(guī)模。

相較其他射頻芯片，射頻開關(guān)是相對(duì)壁壘較低且競(jìng)爭(zhēng)較為充分的市場(chǎng)。美日廠商在設(shè)計(jì)領(lǐng)域絕對(duì)領(lǐng)先，擁有最高性能的射頻開關(guān)產(chǎn)品和射頻模組能力，綜合實(shí)力雄厚。臺(tái)灣企業(yè)在晶圓代工、封裝測(cè)試等制造環(huán)節(jié)占據(jù)重要位置。大陸廠商由于和國(guó)際巨頭在技術(shù)、專利、工藝等方面存在差距，因此集中在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，主要供應(yīng)中低端SOI射頻開關(guān)產(chǎn)品，競(jìng)爭(zhēng)壓力較大。國(guó)內(nèi)主要射頻開關(guān)公司概況

三、射頻LNA：2023年市場(chǎng)達(dá)18億美元，分散格局下國(guó)產(chǎn)公司有望提升份額

LNA是用于對(duì)接收信號(hào)功率放大的核心器件，廣泛用于手機(jī)等各類通信終端。

由于基站的發(fā)射功率有限，并且通信終端與基站之間存在一定距離，通常終端天線接收到的信號(hào)非常微弱，移動(dòng)通信系統(tǒng)需要對(duì)終端天線接收到的信號(hào)放大以進(jìn)行后續(xù)處理。一般放大器在放大信號(hào)的同時(shí)會(huì)引入噪聲，而LNA在放大接收信號(hào)的同時(shí)會(huì)盡量抑制噪聲，以實(shí)現(xiàn)更好通話質(zhì)量和更高傳輸速率，因此得到廣泛應(yīng)用。

5G加速LNA需求增長(zhǎng)，2023年全球LNA市場(chǎng)將達(dá)18億美元。據(jù)QYRElectronicsResearchCenter統(tǒng)計(jì)，2018年全球LNA收入為14.21億美元，連續(xù)多年保持增長(zhǎng)。5G趨勢(shì)下手機(jī)頻段、信道和天線數(shù)量增多，而單個(gè)LNA能承載的頻率范圍有限，因此對(duì)LNA的需求大幅增加。單機(jī)用量方面，3G手機(jī)LNA單機(jī)用量1-2顆，4G手機(jī)LNA單機(jī)用量3-6顆，預(yù)計(jì)5G手機(jī)單機(jī)用量7-10顆。

我們認(rèn)為，5G商用將推動(dòng)全球LNA市場(chǎng)在2020年迎來增速高峰，預(yù)計(jì)2023年全球LNA市場(chǎng)有望達(dá)17.94億美元。射頻LNA單機(jī)用量

全球LNA市場(chǎng)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)

LNA市場(chǎng)格局分散，國(guó)產(chǎn)公司仍有較大提升空間。

LNA前五大龍頭Broadcom、ONSemiconductor、Infineon、TI、NXP的相關(guān)營(yíng)收占全市場(chǎng)52%，遠(yuǎn)低于射頻開關(guān)前五大公司營(yíng)收占比的82%，市場(chǎng)格局較為分散。國(guó)產(chǎn)LNA公司目前也處于小而散狀態(tài)，以低端2/3G頻段市場(chǎng)為主，整體出貨規(guī)模較小，價(jià)格戰(zhàn)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)較為激烈。國(guó)產(chǎn)LNA廠商中，2017年卓勝微LNA芯片業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)營(yíng)收0.17億美元，市場(chǎng)份額僅有1.3%，提升空間巨大。另外，唯捷創(chuàng)新、國(guó)民飛驤和銳迪科等以射頻前端模塊產(chǎn)品提供為主，較少單獨(dú)供貨LNA產(chǎn)品。LNA市場(chǎng)份額

LNA公司營(yíng)收排名和市占率國(guó)產(chǎn)LNA公司業(yè)務(wù)概況

四、MCU芯片：物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代來臨，2022年MCU市場(chǎng)將破240億美元。

物聯(lián)網(wǎng)浪潮已來，終端微控制器愈發(fā)重要。在無線網(wǎng)絡(luò)持續(xù)拓展、通信技術(shù)不斷演進(jìn)、產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可支持的應(yīng)用場(chǎng)景不斷增加，發(fā)展?jié)摿薮蟆８鶕?jù)Gartner預(yù)測(cè)，2020年全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到260億部，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1.9萬億元，并對(duì)社會(huì)生產(chǎn)、科技領(lǐng)域等產(chǎn)生深刻影響。微控制器（MCU）芯片是物聯(lián)網(wǎng)終端的控制節(jié)點(diǎn)，嵌入式應(yīng)用的核心器件，因其高性能、低功耗、可編程、靈活性在消費(fèi)電子、醫(yī)療電子、工業(yè)控制、汽車電子和通信等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)浪潮來臨背景下，MCU的應(yīng)用將更為關(guān)鍵。

創(chuàng)新應(yīng)用驅(qū)動(dòng)MCU需求上升，2022年全球市場(chǎng)將突破240億美元。受惠于嵌入式系統(tǒng)、傳感器以及物聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用熱潮，未來數(shù)年MCU市場(chǎng)和出貨將大幅增長(zhǎng)。根據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)，2018年MCU出貨量增長(zhǎng)18%，市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)11%，未來4年全球MCU市場(chǎng)年均復(fù)合增長(zhǎng)7.2%，2022年有望突破240億美元。全球MCU各應(yīng)用領(lǐng)域占比

全球MCU市場(chǎng)規(guī)模與增速

受益可穿戴設(shè)備、智能家居等消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)，物聯(lián)網(wǎng)MCU高速增長(zhǎng)，2019年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)28億美元。

根據(jù)通信遠(yuǎn)近，物聯(lián)網(wǎng)無線通信主要分為兩類。

一類是Zigbee、WiFi、藍(lán)牙、Z-wave等短距離通信技術(shù)，主要應(yīng)用于智能家居、智能醫(yī)療、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域；

另一類是LPWAN（低功耗廣域網(wǎng)）技術(shù)，包括NB-IoT、LoRA、Sigfox、eMTC等，主要應(yīng)用于智慧城市、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能抄表等領(lǐng)域。現(xiàn)階段Zigbee、WiFi、藍(lán)牙等短距離連接技術(shù)經(jīng)過10余年發(fā)展，應(yīng)用廣泛且產(chǎn)業(yè)成熟度相對(duì)較高。廣域網(wǎng)通信技術(shù)近年來發(fā)展迅速，且未來在公用事業(yè)領(lǐng)域和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。

根據(jù)預(yù)測(cè)，針對(duì)連網(wǎng)汽車、可穿戴電子設(shè)備、建筑物自動(dòng)化以及其他有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的MCU芯片市場(chǎng)將快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2019年全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)28億美元。物聯(lián)網(wǎng)MCU市場(chǎng)規(guī)模與增速

海外龍頭占據(jù)全球市場(chǎng)88%，頭部集中顯著。

2015年開始，為爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額，布局強(qiáng)勁增長(zhǎng)的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，MCU廠商發(fā)生了數(shù)起大規(guī)模并購(gòu)。2015年，NXP以118億美元收購(gòu)飛思卡爾，完成在汽車電子領(lǐng)域的布局，市占率達(dá)19%，排名第一。2015年，Cypress以40億美元收購(gòu)