5G产业链专题报告：射频前端行业趋势与格局解析

1 手机射频前端架构及行业现状

1.1 射频前端芯片概况

射频前端芯片是无线通信的核心零部件，包括 PA、波滤器、LNA、 开关和 Tuner 等芯片。

香农定律是通信领域的基础定律。回顾通信从 2G 到 5G 网络的发展， 基本沿着香农定律的脉络进行演绎。5G 网络通信速率高达 10Gbps， 高速率的核心技术来源于四个方面。

（1） MIMO 天线：多根天线的应用提高了信道容量。

（2） 小基站：网络密集化需要更多蜂窝基站数量，相应的 5G 基站 端投资大于 4G 网络。

（3） 载波聚合：将多个频率的无线信号进行载波聚合，以提高传 输速度。

（4） 高阶调制。使用更高阶的调制方式，增加通信容量。

通信技术沿着香农定律指出的四个方向不断向前演进。在香农定律趋 势下，通信系统（基站端、手机等终端）对射频前端芯片的性能及复 杂度要求愈来愈高。

射频前端系统包含的芯片品类较多，包括如下细分产品方向。

功率放大器 PA：用于发射链路，将微弱信号放大为功率较高的信号。

滤波器：用于筛选信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减或抑制 其他频率。

开关：用于接收、发射通道之间的切换。

低噪放：用于接收来自天线中的小信号并放大信号功率。

多工器：是一组非叠加的滤波器，帮助通道的数位信号输往单一的接 收端。

Tuner:用于发射机和天线之间，调谐后实现阻抗匹配。

Envelop Tracker:用于提高承载高峰均功率比信号的功放效率。

PaMid:由 PA、滤波器、双工器、开关组合构成的模块。

DRx Module:将开关电源、数字功放集成到一起的功率放大模块。

Transceiver:安装在一个部件上并共用一部分相同电路的无线电发报 机和收报机。

根据 Yole 预测，2018-2025 年全球射频前端的市场规模将由 150 亿美 元增长到 258 亿美元，年复合增速高达 8%。其中增速最大的 Tuner 市场规模将从 2018 年的 5 亿美元增长到 2025 年的 12 亿美元，复合 增长率高达 13%。

滤波器和 PA 是射频前端领域最大的两个细分方向，合计占射频前端市场的 61%。其中滤波器约占 21%，PA 放大器占 40%，开关和 LNA 占 6%。

目前全球射频前端市场集中度较高，前四大厂商占据全球 85%的市场 份额，分别为 Skyworks（24%）、 Qorvo（21%）、 Avago（Broadcom） （20%）、 Murata（20%）。 目前各细分市场均为日美巨头垄断，市场 集中度较高。国内卓胜微等射频厂商已在开关、 LNA 等领域实现突破， 实力比肩国际一线厂商。

1.2 5G 技术路线

1.2.1 5G NR

通过 5G NR，信息传递将实现超低时延、高可靠性。5G NR 是在 OFDM 的基础上设计出的全球性 5G 标准，能够为下一代蜂窝移动技术打下 坚实基础，能兼容之前 4G 的技术，数据带宽达到 10Gbps。5G 可部 署频段分成了两个范围：FR1 和 FR2。FR1：450 MHz - 6000 MHz； FR2：24250 MHz - 52600 MHz。

1.2.2 NSA 作为过渡方案，SA 方案渐成主流

NSA 作为过渡方案，SA 方案渐成主流。制定 5G 标准的 3GPP 将接入网（5G NR）和核心网（5G Core）拆开，在 5G 时代各自发展。5G 核心网向分离式架构演进，实现网络功能、控制面和用户面的分立， 以此满足不同人群对不同服务的需求。 5G NR （new radio）工作在1GHz 到 100GHz 中，不后向兼容 LTE。其中的原因就在于 5G 网络不仅仅 是提供移动宽带设计，同时还要面向 eMBB（增强型移动宽带）、 URLLC（超可靠低时延通信）和 MTC（大规模机器通信）三大场景。 针对不同的场景也就推出了 5G NR、5G 核心网、4G 核心网和 LTE 混 合搭配，组成多种网络部署选项。NSA 和 SA 主要有三大区别：

（1） NSA 没有核心网组，而 SA 相反，拥有自己的核心网络。

（2） 在手机系统性设计上，NSA 上搭载了 2 条链路，一个 4G 一 个 5G，互相连通。在 SA/NSA 共存模式下，手机端搭载了三 条通道，2 条 5G 通道及 1 条 4G 通道。

（3） NSA 的终端双连接需要 LTE 和 NR 两种无线接入技术，而在 SA 情况下只需要 NR 无线接入技术。

5G 三大场景定义万物互联时代：增强型移动宽带（eMBB）、海量物 联网（mMTCL）、高可靠低时延（uRLLC）。其中 eMBB 相当于 3G-4G 网络速率的变化，而 mMTCL 和 uRLLC 是针对行业推出的全新场景， 推动科技由移动物联网时代向万物互联时代转变。

由于在使用 NSA 组网的情况下，终端天线要采用 LTE 和 NR 两种无 线接入技术，一根天线连接 NR，另外一根连接 LTE。而在 SA 上，两根天线都连接了 NR，大大提升了上行效率，因此 5G 网络架构会 从 NSA 逐渐向 SA 演进。

1.2.3 5G 方案：Sub 6GHz 先行，mmWave 等待技术成熟

中日韩和欧洲选择 sub 6GHz 方案，美国由 mmWave 转向 Sub 6GHz 方案。在 sub6GHz 中，韩国和日本是最主要的 Ultra LTE 频谱使用者。 两个国家都考虑使用 5G NR 扩展 UHB 频谱。预计 UHB 5G 频谱还将 在欧洲、中国、俄罗斯和印度扩展。在美国 FCC 尚未决定扩展到 UHB 频道。而在毫米波频谱中，N257 波段是在美国、韩国和日本推出的 5G 毫米波段的主要波段，欧洲、中国和世界其他地区在 2020 年晚些 时候将重点放在 N258 波段。最早出现的毫米波芯片将会支持 N257、 N261 和 N260。

毫米波技术还未成熟，sub 6Ghz 在目前阶段具有成本优势。国内和欧 洲对于毫米波的反映普遍比较冷淡，一方面是由于毫米波成本高，尽 管高通推出的下一代 5G 解决方案能够兼容，但是技术不成熟导致性 能不够稳定。另一方面毫米波基础建设成本高，网络没有完全覆盖。 根据谷歌测算，在相同的资本支出上，sub 6GHz 能够覆盖毫米波近 4 倍的范围。美国政府之前采用毫米波方案的原因是 sub 6GHz 频段被 军方使用，无法商用。但由于毫米波覆盖面积小、传输不稳定等因素 影响用户使用体验，美国开始由毫米波转向 sub 6GHz。

毫米波的难度在于，毫米波基板要求能够实现高频高速，这对于材料、 加工精度要求大大提高。毫米波的信号传输有点像水管，水管越光滑， 信号损失越小，精度差一点信号马上衰减。

2 射频前端产业趋势：创新叠出，孕育国产机会

2.1 射频前端呈现模组化趋势

射频前端模组化是趋势，苹果等一线旗舰机型使用大量模组化射频组 件。做成单个分立器件相对容易，但模组化产品需要厂商具备强大的 射频设计能力。

手机射频前端设计呈模组化趋势，射频模组化将带来以下优势：解决 多频段带来的射频复杂性挑战，提供全球载波聚合模块化平台，缩小 RF 元件体积，加快手机产品上市时间等。

5G 驱动射频前端模组化。目前 5G 对于低频段的射频前端模组影响有 限，中低端手机主要采用 SAW、BAW、PA 等分立方案。中高端手机 逐渐开始采用模组化方案。从由低到高的集成度来看，模组化方案包 括了 ASM、FEM、Div FEM 等低集成度方案，以及 LNA Div FEM、 PaMid 等高集成度方案。我们预计，随着 5G 手机的普及，低集成度 射频模组方案会率先向中低端手机渗透。

5G 毫米波阶段将采用模组化射频方案。毫米波阶段采用 AiP 模块方 案，使射频前端模块集成天线以及射频前端功能。AiP 是基于封装材 料与工艺将天线与芯片集成在封装内实现系统级无线功能的技术，具 备缩短路径损耗、性价比高、符合小型化趋势等优点。从 AiP 产业链 结构来看，主要的模块设计方案厂商是高通、三星，主要制造和封测 厂商有台积电、日月光等。AIP 的材料较为特殊，国内厂商相比海外 还有一定差距。

2.2 PA：GaAs 为主流技术，氮化镓技术处于导入期

根据所用半导体材料不同，射频 PA 可以分为 CMOS、GaAs、GaN三大技术路线。CMOS 是使用最为廉价的沙子作为原材料制备硅，这 是第一代半导体材料。CMOS PA 于 2000 年便已经出现，于 2G 时代 进入手机市场，目前大多数电子产品中的元器件都是基于硅的标准 CMOS 工艺制作，技术成熟且产能稳定。

相比于第一代的硅（Si），锗（Ge）之类的单质半导体材料，第二代 半导体材料主要使用 GaAs 或 SiGe。随着手机信号从 2G 进化到 3G 和 4G，虽然电子设备中的其他原件仍然可以使用硅，但硅已经难以 满足射频器件的要求。CMOS 击穿电压弱，电子迁移率低，饱和电子 速率低，特别是带宽会随着频率增加迅速减少，CMOS 仅在 3.5GHz 频率内有效。而 GaAs 电子迁移率比硅高 6 倍，有较高的击穿电压， 可以用于超高速、超高频器件应用，比同样的 Si 元件更适合操作在高 功率的场合。目前移动端 3G/4G 主要采用 GaAs PA，除 了前述的 GaAs 工艺在性能上的优势，更是因为其技术成熟稳定可靠，比起更新的半 导体材料如 GaN 来说，更适合民用市场。

全球最大 GaAs 晶圆代工服务厂商稳懋（Win Semiconductor）是该 市场上的龙头公司。根据 Strategy Analytics 数据，2018 年全球砷化镓 元件市场（含 IDM 厂的组件产值）总产值约为 88.7 亿美元，创历史 新高。其中稳懋的市占率全球第四，约为 6.0%。在砷化镓晶圆代工市场，2018 年代工市场规模为 7.47 亿美元。稳懋于 2010 年起成为全球 第一大砷化镓晶圆代工半导体厂商，2018 年市占率为 71.1%。

第三代半导体材料 GaN 在性能上显著强于 GaAs，但成本较高。GaN 禁带宽度更宽，击穿电压更强，饱和电子速率更快，能承受更高的工 作温度（热导率高）。

虽然目前 GaAs 技术成熟，现有的移动端 3G/4G 主要采用 GaAs PA， 但是 GaN 是一种相对较新的技术，能实现更高的电压，大幅简化输 出合成器、减少损耗，因而可以提高效率，减小芯片尺寸，劣势仅是 缺乏低成本的衬底。目前 GaN 在部分基站端应用率先实现替代 GaAs。 随着技术攻关进程加快，GaN 将成为高射频、大功耗应用的主要方案。

稳懋 GaAs 晶圆产量保持逐年稳步增长。这是因为 GaAs 晶圆制造市 场中 IDM 公司虽然占有超过 50%的生产规模，但近几年由于专业代 工相对具有成本优势，加上 IDM 公司对于产能扩充的投资趋于保守， 因此持续释出更大比率的订单给以稳懋为代表的晶圆制造代工厂。截 至 2018 年稳懋的晶圆 A、B、C 厂合计月产能 32,000 片，是目前全球 产能最大的砷化镓晶圆厂，2019 年延续 2018 年的扩充计划，预计今 年旺季时月产能将扩充为 36,000~37,000 片。

在无线通讯领域稳懋主要提供 HBT 和 pHEMT 两大类 GaAs 电晶体 制程技术。二者均为最尖端的无线宽频通讯微波制程技术，目前稳懋 的产品线可满足 100MHz 至 100GHz 内各种不同频带无线传输系统的 应用。与竞争对手相比稳懋在技术上占有优势。

2.3 开关主要采用 RF-SOI 工艺

射频开关主要应用 RF-SOI 工艺。从性能上说，RF-SOI 工艺为高功率 RF 开关提供高开关线性度和低 Ron*Coff 值，进而提供更高的 Q 值， 降低衬底的损耗。

RF-SOI 之所以胜过 GeAs，成为射频开关芯片的主流制作方式，主要 有四方面的原因：

（1）RF-SOI 更好地克服了 Johnson 极限，解决效率与功率组合;

（2）RF 特有的衬底优势，降低了寄生效应，从而提高产品品质，降 低损耗和噪声系数，此外 RF-SOI 还提高了绝缘/线性度；

（3）在逻辑与控制集成方面，MIPI 接口成为标准化配置；

（4）RF-SOI 比其他方式成本更低，经济性更好。

供应链方面，格罗方德（GlobalFoundries）的 RF-SOI 产品覆盖面最 广。格罗方德工艺节点从 12nm 一直覆盖到 180nm，并且在 12-45nm 范围没有竞争对手推出相同工艺节点的产品。130nm 工艺节点的 RF-SOI 需求旺盛，主要为开关、LNA、调谐器产品。格罗方德的 RF-SOI 生产布局领先于市场，为 IDM 客户提供了性能和面积优势。

2.4 滤波器由金属腔体向陶瓷腔体转变

终端滤波器首先发展出的是声表面波滤波器（SAW）。 SAW 直接在晶 圆上制作，利用压电材料的压电特性，将电波输入信号转换为声波， 在声表面滤波器内，对声波进行导限以产生高品质因数的驻波，再把 声波的机械能转化为电波的信号（这种电能与机械能之间的相互转换 损耗极低，不必担心信号丢失的问题），达到过滤杂质信号的目的。 SAW 的体积比金属腔体滤波器和陶瓷介质滤波器都要小，支持将用于 不同频段的滤波器和双工器整合在单一芯片上，因此于 2G，3G 和 4G 时代是终端滤波器应用的主流。

基站滤波器于 2G，3G 和 4G 时代的主流由金属腔体滤波器占据。金 属腔体滤波器由金属整体切割而成，结构牢固。它的工作原理是通过 让接收到的电磁波在腔体中振荡，其中达到谐振频率的电磁波会保留 下来，而其他频率的则会在振荡中被耗散，以此达成筛选信号中特定 的频率成分通过的目的。

5G 时代陶瓷介质滤波器有望成为主流。虽然金属腔体滤波器工艺成 熟且成本较低，但是为了应对越来越复杂的无限干扰环境，陶瓷介质 滤波器被开发出来。陶瓷介质滤波器的工作原理同金属腔体滤波器大 致相同，是使用陶瓷基块让特定频率电磁波在其中来回反射形成驻 波，区别主要在于他们所采用的材料：介质陶瓷材料损耗更低、介电 常数更高、频率温度系数和热膨胀系数更小，所以可以承受更高功率。 就结果来讲，陶瓷介质滤波器体积更小，Q 值更高，损耗更小，虽然 成本高昂，但随着新建 5G 基站数量增加，3G/4G 基站数量趋于饱和， 陶瓷介质滤波器将成为未来的普遍选择。

2.5 LNA：SiGe 工艺开始兴起

SOI 为主流，SiGe 工艺兴起。LNA 工艺研发主要聚焦增益、噪 声系数和线性度等指标，力求让新的产品工艺能够带来更高的电 子迁移率、更小的尺寸和更少的损耗，这直接影响着接收机的接 收性能和灵敏度。随着 5G 时代的到来，数据传输速率越来越快， 频率要求越来越高, SiGe 异质结双极型晶体管（SiGe HBT）在增 益、噪声系数和频率特性等方面具有更高性能，并且与现有的主 流 Si 加工工艺兼容性好，目前在 SiGe LNA 中已有相对广泛的 运用。

TowerJazz 是光学 SiGe 的龙头企业。TowerJazz 在无线市场上的主要 产品为射频 SOI、SiGe PA、SiGe LNA 等。2018 年 6 月 27 日 TowerJazz 宣布其位于日本 UOZU 的 300mm 工厂应用 65nm 工艺，将 300mm 65nm RF SOI 平台应用在下一代产品上，将具有同类最佳的 LNA 和 开关性能，满足射频前端模块的集成需求。同年 TowerJazz 便开始扩 充 SiGe 产能，现在仍处于爬坡阶段，预计 2020 年出货量会大幅增加。 目前 TowerJazz 主要的客户为卓胜微、Qorvo、Murata。

3 5G 给射频带来价值量扩张

3.1 手机端：单机射频价值量扩张

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、开关数量都在增加。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，中端机型滤波器 大约需要 30 颗以上，高端机型所需数量将更高。

滤波器是射频前端领域增长最快的细分方向，复合增速超 21%，预计 2025 年市场规模将达到 280 亿美金。

毫米波 5G 射频方案进入商用阶段。三星 Note10+ 5G 和 S10 5G 毫米 波版本采用了相同的射频天线设计思路。相比较 sub-6 版本，毫米波 版本在设备背面搭载了 3 个高通的毫米波天线模块 QTM052。三星为 毫米波天线模块设计了空腔，以解决毫米波穿透能力差的问题，增强 毫米波接收信号的能力。

高通QTM052是全球首个5G 毫米波天线模组。2018年7月，QTM052 首次发布，可与高通 X50 5G 基带芯片配套使用。QTM052 支持 26.5-29.5Ghz 频率（n257 频段）、27.5-28.35Ghz（n261 频段）、37-40Ghz （n260 频段） 。QTM052 尺寸只有约一枚硬币大小，内置四个天线能 够连接最近的 5G 信号塔，从周围表面反射信号。高通为了配合 X55， 相应推出了毫米波天线模块 QTM525 和 QTM527，作为第二代毫米波 方案。

高端旗舰机型射频价值量高。三星 5G 旗舰机型 S10+的射频价值量达 到 46 美元，相比 4G 版本增长了 48%，同时射频前端成本占总成本的 比重也上升到了 9.3%。

3.2 基站端：大规模天线技术增加射频天线用量

3.2.1 5G 基站需求增长

5G 基站天线集成无源、有源设备。4G 和 5G 基站之间最大的区别是 天线设计的改变。4G 系统的天线单元是完全无源的，意味着它只能 接收和传输信号，不进行任何处理。无线电遥控装置(RRU)负责信号 处理。为了提高 5G 天线的性能，满足不同频谱的需求，天线中加入 了大量的 MIMO。由于集成了一个无源天线和一个 RRU，5G 基站天 线的基本架构因此改变，这也使得 5G AAU 天线成为一个集成了无源 和有源组件的射频设备。

5G 基站建设需求旺盛，国内商用速度超过美国、韩国。国内三大运 营商将在 2020 年新建超过 60 万个 5G 基站，其中中国电信与中国联 通计划于 2020 年 9 月底完成 25 万个 5G 基站建设，年底实现 30 万个 5G 基站建设目标，中国移动预计在 2020 年建设 30 万个 5G 基站。

3.2.2 大规模天线、工艺改进带来新增长点

在 5G 时代的带动下，天线列阵已经从 MIMO 技术升级为了 Massive MIMO，从 2G 到 4G，移动基站天线经历了全向天线、定向单极化天 线、定向双极化天线、电调单极化天线、电调双极化天线、多频双极 化天线，以及 MIMO 天线等过程。5G 基站天线数量大幅增加，传统 的 TDD 网络的天线基本是 2 天线、4 天线或 8 天线，Massive MIMO 通道数将达到 64/128/256 个。

手机端天线数量提升。 2G/3G 时代 2×2 MIMO 是主流配置, 已有多款 5G 旗舰机开始支持 4×4 MIMO 的天线能力。

LDMOS 的市场份额逐步下降，GaN 射频元件将占据射频前端主体。由于 LDMOS 无法支持更高的频率，预计未来大部分宏网络单元应用 将采用 GaN 器件。

4 射频前端产业链梳理

4.1 细分射频领域市场现状

射频前端厂商主要来自于欧、美、日。射频前端包括了开关、滤波器、 放大器、LNA 等天线设备，参与其中的厂商主要是欧、美、日厂商， 包括博通、Skyworks、Qorvo、村田等。

4.1.1 PA

功率放大器（Power Amplifier，PA）指在给定失真率条件下，能产 生最大功率输出以驱动某一负载的放大器。射频 PA 用于实现发射通 道的射频信号放大，是射频前端最复杂的器件。

PA 市场主要由国外厂商主导。市场份额集中在 Skyworks、Qorvo 和 Broadcom 等国际厂商中。

国内 PA 厂商基本是 Fabless 设计公司，主要有海思、卓胜微、昂瑞微、 唯捷创芯、紫光展锐、慧智微、飞骧科技、锐石创新等，主要代工厂 有三安光电、海特高新。

4.1.2 滤波器：SAW、BAW、LTCC 三种路线

目前主要有 SAW、BAW 和 LTCC 三种滤波器工艺。LTCC 滤波器适 用范围最广，可用于基站、手机。LTCC 工艺成本低，基本用于 3.5G 频段滤波器制造，因此可贡献价值量低。LTCC 的主要生产厂商为日 系、台系和国产，国产主要包括麦捷和顺络，主要瓶颈在于材料，尤 其是陶瓷粉末等。

SAW（Surface Acoustic Wave），即声表面波，是在压电基片材料表 面产生并传播，且振幅随着深入基片材料的深度增加而迅速减少的一 种弹性波，可简单解释为将电信号转换成声波。

BAW（Bulk Acoustic Wave）则是通过垂直空间传播的滤波器工艺， 有对温度变化不敏感，插入损耗小，带外衰减大 (steep filter skirts)等 优点，成本相较于 SAW 偏高。

SAW 滤波器市场较为稳定，其中 Murata 占比 47%，Muruta、TDK 和 Taiyo Yuden 三家日本供应商已共占据全球 80%以上市场。美系主要厂家为 RF360、Skyworks 等，其中 Skyworks 和 Qorvo 主要提供前端模 块解决方案。国产厂家为好达、麦捷、RDA、信维等，其中好达出货 量较大。

BAW 波滤器技术壁垒高，Broadcom 一家独大。BAW 滤波器主要厂 家包括 Broadcom、Qorvo、RF360、Skyworks 和 Akoustis 等， Broadcom （Avago）占全球 BAW 滤波器 87%的市场份额。

目前 SAW/BAW 市场特点在于：(1) 日美企业通过整合兼并垄断；IDM 模式下的工艺成为主要问题；专利逐渐到期。(2) 工艺日益朝小型化， 高频宽带化，高功率化，集成化发展。（3）SAW 和 BAW 的工艺壁垒 高。

4.1.3 开关

射频开关（Switch）主要用于射频信号接收与发射的切换、不同频段 间的切换，实现控制微波信号通道转换作用。射频开关在 5G 要求下 既要满足高功率、高频率，也要配合更加复杂的射频信号路径进行结 构性提升。目前70%以上的射频开关采用RF-SOI工艺，部分采用GaAs 工艺，国内已有 20 余家公司踏入 RF -SOI 射频开关的设计生产，低 端领域价格竞争激烈，适用于 5G 的高频 RF 开关将成为国产厂商极 力攻破的方向。

根据 QYR Electronics Research Center 预测 2020 年射频开关市场规 模可达 22.9 亿美元。随着 5G 商业化迎来增速高峰，此后增长速度将逐渐放缓。射频开关厂商主要包括 Skyworks（33%）、 Qorvo（20%）、 Murata（14%）、 Broadcom（10%）等，市场被海外公司所占领。目前 主要的国产 RF 开关公司包含卓胜微、德清华莹、紫光展锐、唯捷创 芯、韦尔股份、迦美信芯等，国内射频开关封测厂有嘉盛、日月新和 通富微电。卓胜微是国内最大的射频开关供应商。

4.1.4 LNA

LNA 工艺差距不大，性能差异不大，主要由代工厂生产。低噪声放 大器(Low Noise Amplifier，LNA)主要用于接收电路设计中，因为接收 电路中的信噪比通常很低，通过放大器时信号和噪声一起被放大的话 非常不利于后续处理，这就要求放大器能够抑制噪声。一颗 LNA 的 价格一般在 0.1 美金以内，过去往往将 LNA 集成到 transceiver，在较 少情况下（如 WIFI, GPS）才单独采用 LNA。

2018 年全球 LNA 市场规模 14.2 亿美元，预计随着 5G 商业化的不断 推进，2023 年市场有望达到 17.9 亿美元，增速较为平稳。目前全球 LNA 市场格局较为分散，前五大厂商 Broadcom、ON Semiconductor、 Infineon、TI、NXP 占比 52%，市场竞争激烈。

4.2 Soitec 25 年深耕半导体创新，优化晶圆衬底

RF-SOI 是一种用于特殊射频芯片晶圆的专用工艺。这里的特殊射频 芯片主要是指射频开关，天线调谐器以及部分 LNA，其中射频开关和 天线调谐器中应用 RF-SOI 工艺的比例在 90%以上。而 Soitec 即是生 产 RF-SOI 晶圆衬底的主要厂商，独占全球市场份额的 70%以上。

目前 RF-SOI 市场面临需求扩大而产能不足的情况。由于 5G 进程加 快，智能手机厂商必须在产品中添加更多使用 RF-SOI 的元器件，开 关和天线调谐器需求迅速增加；同时 RF-SOI 工艺技术为 Soitec 独家 占有，其主要优势是于有限的功率损耗和成本下提供更好的性能，其 他晶圆衬底供应商（比如 Shin-Etsu 和 GlobalWafer）所用的技术也来 自于 Soitec 的授权。

全球晶圆衬底供给增速缓慢，市场供不应求。虽然需求猛增，但是全 球晶圆衬底代工厂产能不足，且增产缓慢，无论是 200mm 还是 300mm 规格的晶圆衬底产能都无法跟上需求的快速增长，可以预见供给紧张 的状况仍将持续。

Soitec 是设计和生产创新性半导体材料的全球领先厂商。它不是传统 意义上的硅片厂，而是主要从 Shin-Etsu Handotaï，以及其他如 Sumco、 Siltronic、Globalwafers 和 SK Siltron 处采购晶圆，再采用独特工艺 （Smart Cut, Smart Stacking, epitaxy and compound expertise ）生产出 特定工艺硅片的厂商。

5 全球射频前端行业格局解析

5.1 高通捆绑 RF360，提供 5G 整合解决方案

5.1.1 RF360 完成整合，可提供 5G 射频前段模组整体解决方案

2018 年 9 月 17 日，高通用 31 亿美金收购 TDK 股份，RF360 成为高 通全资子公司。在 2017 财年第二季度成立的 RF360 合资公司的推动 下，高通 RFFE 产品收入在三个月和九个月内分别增长了 7500 万美元 和 8.23 亿美元。2017 财年，高通 QCT 业务部门营业收入 165 亿美元， 同比增长 7%，其中 RF360 贡献了 6.76 亿美元。

方案模式为 EPCOS 滤波器+高通 PA 组成 PAMID。高通收购并合资 成立 RF360 子公司，利用其先进无线技术专长和 TDK 在射频滤波、 封装和模块集成技术的能力，解决了端到端设计和优化方案难题。

高通基带绑定 RF360 射频的方案在 5G 推广初期占据先机。5G 对手 机射频部分带来的增量巨大，早期高端手机蜂窝通信部分可能直接翻 倍，后期随着向中低端机型渗透，价值增量将逐步下降。巨大的变化 也会带来产业链的重构。高通推出的包络追踪器为射频前端提供了成 本优化的解决方案。QAT3555 自适应调谐解决方案将自适应天线调节 技术扩展到了 5G 6GHz，同时降低了 25%的封装高度，进一步降低了 损耗。高通以基带绑定 RF360 射频前端进行推广，是目前市场上为数 不多提供覆盖天线到调制解调器的解决方案的厂商，这样的模式能大 幅度降低在供应链中的成本，降低开发设计风险。

5.1.2 高通凭借平台优势，助 RF360 占得先机

高通在全球率先采用“X55 5G 调制解调器-射频前端”系统，推出 5G 芯片组解决方案。这个系统中包含了 5G 调制解调器、射频前端接 收器。通过零件向系统的转变，使得 OEM 可以开发更加先进的 5G 设备。X55 芯片组的使用范围将会从智能手机推广到个人电脑、平板 电脑、智能汽车等 IoT 设备上。这项解决方案涵盖基带、射频前端、 接收器和天线元件，在功率、面积和调制解调器基准上达到最佳性能。 作为毫米波方案的先行者，高通分别为移动端和 CPE 端推出了 QTM525 和 QTM527。

LG 在 2019 年 2 月的巴塞罗那 MWC 上发布了 V50 ThinQ 5G。原先 是为 Sprint 设计的产品，但现在也能为 6G 以下频段的供应商服务， 频段为 3.5GHz N77/78 频段。该款手机采用的是骁龙 X50 基带和 855 处理器，其中分立搭载了 5G 收发器 SDR8154、射频前端发射模块 QPM5650 和接收模块 QDM5650。

OPPO 在 2019 年 4 月联合高通、瑞士通信运营商 Swisscom 发布了 OPPO Reno 5G，起售价€899。该款手机采用模块化 RFFE 设计，可 以根据不同国家频段要求更换射频前端组件。目前支持欧洲 5G 网络 部署 N78。该款手机采用的是骁龙 X50 基带和 855 处理器，其中分立 搭载了 5G 收发器 SDR8154、射频前端发射模块 QPM5650 和接收模 块 QDM5650。

2019 年 9 月小米在国内发布 Mix 3 5G，这款手机于今年 2 月在巴塞 罗那 MWC2019 上已被公布出了面向欧洲版本。Mix 3 5G 最大的特点 在于射频前端采用了完全模块化的设计方式。完全模块化设计是将天 线、调制解调器等器件整合在一起。相比较 Reno 5G 的设计，能够更 快的将 5G 技术进行推广，具有更好的可配置性。

2020 年 2 月 13 日，小米发布小米 10。小米 10 同样采用了高通的射 频前端解决方案。作为全球第一款采用骁龙 865 商用的手机，小米 10 采用了高通 SDR865 射频芯片。除小米外，三星 S20 Ultra 同样采用了 高通 SDR865 射频芯片。

5.1.3 高通是唯一提供毫米波解决方案的厂商

高通QTM052是全球首个5G 毫米波天线模组。2018年7月，QTM052 首次发布，可与高通 X50 5G 基带芯片配套使用。QTM052 支持 26.5-29.5Ghz 频率（n257 频段）、27.5-28.35Ghz（n261 频段）、37-40Ghz （n260 频段）。 毫米波对射频产业提出了极高的技术挑战，毫米波信 号对干扰特别敏感，通常手握在手机终端不同位置时会造成信号频率 的漂移，造成信号的干扰。高通的解决方案是在一部手机中放置 4 根 AIP 天线，当其中一根天线的信号被阻挡后，其他天线能正常工作保 证通信的连续性。全球第一步毫米波 5G 手机是 MOTO Z3，在 2018 年 8 月已经发布。

在毫米波频谱中，N257 波段是在美国、韩国和日本推出的 5G 毫米波 段的主要波段，欧洲、中国和世界其他地区在 2020 年晚些时候将重 点放在 N258 波段。中国移动计划 2019-2020 年进行毫米波的系统验 证和产业发展，2020 年实施 5G 毫米波商业部署，预计 2022 年实现 毫米波的商用。由于 mmWave 在美国将是强制性的，而高通目前是 全球唯一一家拥有成熟的 5G 毫米波解决方案的公司，因此 5G 毫米 波将给高通带来新的增长。

5.2 苹果以博通、Skyworks、Qorvo 为主力供应商

5.2.1 Qorvo 深耕 GaN，抢占化合物射频前端赛道

Qorvo 是全球领先的射频芯片供应商，于 2015 年 1 月由两家射频厂 商 RFMD 与 TriQuint 合并而成。公司拥有 2000 多个产品，包括放大 器、控制产品、分立式晶体管、滤波器、双工器、变频器、集成产品、 物联网控制器、光纤、无源器件、电源管理、开关等，在移动应用、 基础设施、国防与物联网等领域得到了广泛应用。

公司下游客户集中度较高。苹果是公司第一大的客户，营收占比维持 在 30%以上。2016 财年华为营收占比突破 10%，现已成为公司第二 大客户，但在美国实施对华为实体清单后，Qorvo、Skyworks 逐渐被 村田、国产射频品牌代替。在苹果 2020 年推出 5G 手机后 Qorvo 有望 迎来新的营业增长。

Qorvo 将凭借其在 GaN 的技术优势，在 5G 基础架构建设、射频前端 芯片领域获得其他厂商不具备的优势。在 RFMD 与 TriQuint 合并后，Qorvo 已占据了全球 GaAs 生产端市场的 26%。GaN 原先常多用于国 防军事领域，目前 Qorvo 已研发出业内性能最高的 GaN 功率放大器 TGA2962，在 2-20 GHz 的频率范围提供 10w 功率以及 13dB 的信 号增益和 20-35% 的功率附加效率。此外在基站方面，根据 Qorvo 的 预测，宏基站的大规模天线系统价值量将从4G的100美元上升至1000 美元，同时三星、诺基亚、爱立信都是 Qorvo 客户。

5.2.2 Skyworks 注重小基站射频应用

Skyworks 和松下成立合资公司并获得滤波器技术。Skyworks 拥有自 己的晶圆代工厂、封装和测试厂，设计、生产和销售应用于移动通信 领域的射频及完整半导体系统级的解决方案。在功率放大器、滤波器 和振荡器等关键器件上拥有较强研发积累和经验，凭借在化合物晶圆 代工上逐渐成熟的工艺，尤其是在 GaAs 领域领先的制造工艺，和下 游客户长期且紧密的合作，成为了射频细分市场上的领头羊。同时 Skyworks 也通过收购新的公司不断增强自身的产品线。至 2000 年度 以来，已收购了十余家公司，产品线得到扩张。

Skyworks 的下游客户集中度较高。据 Skyworks 年报披露，2002 年三 星营收占比为 35%，摩托罗拉 2002 年营收占比约为 11% 。到智能手 机时代，苹果成为 Skyworks 的最大客户，在 2019、2018、2017 和 2016 财年，苹果营收占比分别为 51%、47%、39%、40%。2017 和 2016 财年里，三星营收占比分别为 12% 和 10%；2017 财年华为营收占比 首次突破 10%。值得注意的是，从三星、摩托罗拉到苹果，再到华为， 公司一直是下游龙头的首选。

Skyworks 营业收入近年稳定增长。从 2002 年至今，尽管公司营收增 速前后波动较大，但营业收入整体上呈现非常明显的上升趋势：2007 年第一代 iPhone 发布，2008 年智能手机市场开始成长，虽然在 2009 年经受了全球金融危机带来的下游需求放缓，但很快恢复过来；2011 年富士康成为 Skyworks 主要客户，意味着 Skyworks 正式进入 iPhone 供应链，之后随着下游智能手机市场的快速增长，公司进入爆发性成长阶段。2015 年之后随着市场竞争的加剧以及智能手机市场增速开始 放缓，公司进入稳步增长阶段，营收增速也随之缓和下来。

Skyworks 持续在研发上进行投入，其研发费用持续增长。尽管由于 营业收入大幅增长，研发费用占营业收入比例有所下降，但仍然稳定 保持在 9% - 15%。考虑到模拟电路的研发更加依赖工程师的经验，强 调 Know-How，且公司收入逼近 40 亿美元的体量，这一研发投入比 例显得更加惊人。

5.3 村田受益华为，5G 高端机型射频业务兴起

5.3.1 村田基本情况

村田是一家全球领先的陶瓷无源电子元件制造公司，在陶瓷滤波器， 高频部件和传感器领域占有绝对的份额，在 2014 年 8 月收购了 Peregrine 半导体公司，拓展了射频前端业务。主要产品包括电容器， 压电元件，通信模块，电源和其他模块。

整体营业收入上升。从 2002 年至今，尽管公司营业收入增速前后波 动较大，但营业收入整体上呈现非常明显的上升趋势。村田净利润水 平波动较大，2009 年度受金融危机影响，净利润下降到最低点，然后 开始缓慢恢复，2016 年达到顶峰，之后由于智能手机市场达到饱和， 营业利润水平有所下降。

村田通过收购新公司来拓展射频前端业务。村田 2012 年收购了瑞萨 电子株式会社的功率放大器业务，2014 年 8 月收购了 Peregrine 半导 体公司，拓展了射频前端业务。

5.3.2 村田为华为提供射频前端解决方案

华为射频供应链向村田倾斜。麒麟 990 为华为建立领先优势，5G 手 机领先其他竞争厂商 3-6 月，其他厂商基于高通/MTK/三星等平台 5G 手机需要等到 2020Q1 才开始规模出货。Mate30 5G 国产化比例迅速 提升，美系厂商份额迅速下降，基带采用海思麒麟 990，7nm 支持 SA/NSA，射频前端的 5G 部分村田独供 Femid+PA，4G 部分为村田 Femid+海思 PA，天线以及调谐开关都采用国产化方案。

5.4 博通专注苹果、三星

2016 年 Avago 并购博通。有鉴于博通在系统单晶片（SoC）领域长期 累积的专业技术，合并后的新公司预计将在这一市场取得更有利的位 置。Avago 将利用博通在 Wi-Fi、蓝牙与 NFC 领域的领先优势，将博 通 BCM 系列广泛地应用在行动装置、穿戴电子产品、家庭联网技术， 以及汽车电子与机器人等新兴市场。

公司营收平稳增长。近五年，公司无线通信业务的营业收入逐年增加， 2018 年达到 64.9 亿美元。2014-2017 年，营业收入增长率在 45%-50%， 增长主要来自射频半导体以及无线内容在手机中的需求量增加。近两 年，无线通信业务销售净额占公司全部业务销售净额的比例稳定在 31%，2016 年占比骤减主要是由于 Avago 收购博通使得有线基础设施 业务大幅度增加，2018 年占比为 31%。

薄膜体声波谐振器(FBAR)成为无线通信业务增长主要驱动力。博通 作为 IDM 厂商，不仅具备射频器件的设计能力，还具备生产和封装 产线的能力。公司在 BAW 滤波器市场表现尤为突出，BAW 滤波器市 场份额超八成。公司是第一个推出商用 FBAR BAW 滤波器的企业。 薄膜体声波谐振器 (FBAR) 滤波器是一种体声波 (BAW) 滤波器，具 有优异的性能，与表面声波 (SAW) 滤波器相比，具有较陡的抑制曲 线。FBAR 滤波器同时具有 0.3 至 0.5dB 以下的低插入损失，电流 消耗低于 50mA，因此能够延长电池的使用寿命和通话时间，让手机 在拥挤的射频光谱里更有效地运行，优于同类竞争产品。

博通是苹果的长期合作伙伴，给苹果多个型号 iPhone 提供了射频前端 模组与无线充电模块。最近 iPhone X 和 iPhone XS 产品使用了射频前 端模组 AFEM-8092。对于射频前端模组 AFEM-8092，博通采用了两 项先进技术：第一是将多个用于天线匹配的无源器件集成于单颗芯 片；第二是射频前端模组内的电磁干扰（EMI）屏蔽，用于减小芯片 之间的干扰。

苹果与博通签订 2 年合作协议。苹果和三星是博通的主要客户，收入 贡献比重达到 25％-30％，占无线通信业务的 75-80％。这两个主要客 户的产品平均售价和半导体产品销量的增长将成为该细分市场未来 的主要驱动力。苹果在历史上一直是 Avago 和博通收入贡献占比 15-20％的客户，2019 年 6 月，博通与苹果签署 2 年供应协议，博通 将为苹果的手机、平板电脑和手表提供特定的射频前段组件与模块产 品。在博通与苹果的协议中有一项内容为详述规定适用购买博通产品 的各种定价时间表和方法，即只要博通能够满足苹果某些开发、供应 与品质承诺，苹果就愿意购买博通这些元件。借助此合约，博通可能 会成为苹果射频元件的最大供应商。

5.5 国产射频龙头：卓胜微

产品以射频开关、射频低噪放为主。卓胜微的主营业务为射频前端芯 片的研究、开发与销售，产品包括射频开关和射频低噪声放大器等， 广泛应用于三星、小米、华为、联想、魅族、TCL 等终端厂商的智能 移动终端产品。公司在 3G 升级到 4G 过程中把握了射频前端高速发 展的机会，在 2014 年打开射频开关领域市场，在技术的升级和市场 的拓展中，开发出更多型号的产品。至今，射频开关依然是公司最主 要的收入来源。

在保持原有客户的基础上，公司产品向新客户渗透。随着 5G 渗透率 不断提升，公司产品营收也将进一步增长。此外公司不断向市场推出 新品，随着客户认证、产品导入的进行，公司交付产品规模不断扩大 也为营收、利润增长带来保证。卓胜微卡位射频前端分立器件，积极 布局滤波器、PA 市场，因此将持续受益国产替代带来的需求增长。 作为射频国产替代龙头，在品类扩张及份额提升两方面向上成长空间 巨大。

公司将继续对射频前端产品投入研发。公司募集资金将用于包括射频 滤波器、射频功率放大器等新产品的研究和开发，用以完善公司在射 频前端芯片领域的产品线，占据更广阔的市场。公司同时开发物联网 领域的蓝牙微控制器芯片，并将在现有产品基础上持续丰富业务线， 进一步提升在射频前端领域的产品实力。

5.6 海思携手国产迎头赶上，国产替代远快于 4G

5.6.1 华为手机国产化供应链趋势明显

2019 年 9 月 19 日，华为发布了 Mate 30 系列手机，美系厂商占比几 乎为 0。根据集微网 Mate30 Pro 5G 拆解所示，美系厂商仅剩 Cirrus Logic、高通两家供应商，提供音频放大器和射频前端等芯片，价值量 合计 1 美金，占比仅 0.3%。

2020 年 3 月 26 日华为发布 P40，元器件方面基本实现国产替代，美 系厂商提供必要射频前端组件。 P40 射频前端依旧由 Skyworks、 Qorvo 提供，但射频收发器和功放器均采用海思 Hi6365、Hi6D05。

5.6.2 国内主导 5G 发展，渗透率快于 3G/4G

根据工信部数据，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，智能手机出货量上升，在智能手机 ASP 经历 3G 手机清库存后，4G 手机量价齐升。根据中国信通院数据，5G 手 机在起步阶段快于 4G 手机增长速度，随着 5G 基站建设在新基建政 策推动下快速开展，全球疫情迎来转机，5G 手机出货量在今年下半 年预计能够走出阴霾，我们预计 4G/5G 手机也将出现量价齐升的机 会。

5.6.3 国内射频元器件主要厂商梳理

国内射频前端厂商初成，未来有望继续成长。国内很多射频前端公司 都于 2017、2018 成立，目前体量还不太大。外资大厂逐步减少 4G 部 件投入，skyworks 2012 年开始做分立低端方案，国内 2018 年大规模 出货分立低端方案，因此国内外分立低端方案差距可能保持在2~3年。 国产滤波器 LTCC、SAW 以及 FBAR 处于起步阶段，其中 FBAR 滤波 器距离海外先进水平差距最大。

6 投资建议

6.1 卓胜微

卓胜微是国内最优秀的一批射频企业之一。我们认为卓胜微凭借自身 技术水平和三星华为等大客户的认可，同时为包括三星、小米、vivo、 OPPO、魅族、联想等主流智能手机厂商进行供货。卓胜微已确立了 稳固的中国 RFIC 龙头地位，并且是在优势品类上可以和 Skyworks、 Qorvo、Avago 等射频巨头同台竞技的少有的中国厂商。公司直接参 与到 P40 等安卓顶级旗舰机型的射频方案，是射频国产替代的龙头。我们看好公司在射频赛道的品类扩张和国产替代逻辑，DiFEM、射频 滤波器及 PA 等新品类打开中长期成长空间。预计公司 2020-21 年收 入分别为22.6/29.0亿元，归属上市公司股东净利润分别为7.6/10亿元， 维持“推荐”评级。

6.2 三安光电

三安光电大力发展化合物半导体业务，拓展射频代工新方向。三安光 电于 2015 年开始全面布局化合物半导体业务，目前具有 GaAs HBT/pHEMT 和 GaN FET 晶圆代工制程工艺。 2019 年 11 月公司发布 非公开发行定增项目，拟向半导体研发与产业化项目投入 70 亿元， 其中包括氮化镓业务板块、砷化镓业务板块、特种封装业务板块。这 次募集除了巩固公司在 LED 行业的优势之外，同时将会推动公司在化合物半导体业务方面的发展，预计投资项目将会产生 82.44 亿元的 营收和 19.92 亿元的净利润增长。我们看好公司在 GaAs、GaN 布局 方案和国内射频晶圆代工的龙头地位。

6.3 华天科技

5G 射频芯片产出上升推动下游封装高成长。5G 时代到来，射频封装 需求爆发，公司受益射频前端芯片用量大幅增加。公司收购的 Unisem 深耕射频封装多年，欧美客户占比超过 60%。射频领域，Unisem 是 Broadcom、Qorvo、 Skyworks 等全球前三大射频厂商的供应主力， 直接受益5G射频芯片用量增加。 Unisem在2019上半年盈利 0.34 亿 元，但是在 2017 年景气年份盈利达 2.5 亿元。Unisem 在今年关闭印 尼工厂，对业绩有所拖累。目前关厂影响已经在 2019 年全部计提。

6.4 信维通信

信维通信持续加码射频前端，不断巩固优势地位。公司从 2016 年开 始布局射频前端，参股滤波器公司德清华莹，控股高端 PA 代理商瑞 强通信，以滤波器为突破口，持续整合开关、滤波器、PA 器件等业 务。目前拟增发 30 亿投资射频前端器件、5G 及天线组件、无线充电模组项目，其中射频前端拟投入 10 亿元，将有助于公司进一步扩充 产能，并结合公司现有的全球大客户平台优势，不断完善公司再射频 前端的产业布局，加速提升公司射频前端产品的市场占有率，巩固自 身在射频前端的卡位优势，迎接 5G 射频前端市场的爆发。

我们看好公司在射频前端领域的优势地位，未来 5G 和物联网的发展 带动射频器件需求上升，公司将充分受益于 5G 射频前端市场的爆发 和射频器件的国产化。

6.5 韦尔股份

韦尔股份是 CIS 芯片领域全球前三厂商。2019 年公司顺利完成对北 京豪威和思比科的收购，完成布局 CMOS 图像传感器领域，公司主营 业务从原先的电子元器件销售转向 CMOS 图像传感器。2015 年公司 收购中普微开始布局射频产业，2016 年成立上海韦玏拓展射频版图。 在射频领域，公司拥有射频开关、低噪声放大器、天线调谐器三款产 品组合。目前公司多款射频新产品进入量产阶段，射频芯片出货量和 销售金额持续增加，LNA 产品领域研发了高低端两种方案多款产品。

我们看好公司在国内 CIS 芯片领域龙头地位，随着光学行业的景气上 行，CMOS 图像传感器业务将持续为公司贡献丰厚业绩，且公司多款 射频新产品已进入量产，将充分受益 5G 和 IOT 发展带来的市场机遇。

6.6 麦捷科技

射频领域，麦捷科技专注于 SAW 滤波器，预计 2020 年公司 SAW 月 产能有望扩张至 1 亿只。2016 年，公司通过非公开募集资金投资建设 “基于 LTCC 基板的终端 SAW 封装工艺开发和生产项目”，公司 SAW 滤波器已实现量产出货，且于 2018 年开始贡献利润，未来随着设备 的到位和技术的进步，产能将进一步扩张，当前公司具备 5000 万只/月的 SAW 滤波器产能，2020 年有望扩张至 1 亿只/月。

我们看好公司在射频器件产业链滤波器的卡位优势。在 5G 快速发展 带动射频器件需求上升和巨大国产替代空间的背景下，SAW 滤波器产 品将有望给公司带来很好的业绩增长。

6.7 海特高新

海特高新半导体业务进入上升期。海特高新子公司海威华芯是国内领 先的化合物半导体晶圆代工厂商。目前已完成包括砷化镓、氮化镓、 碳化硅及磷化铟在内的 6 大类工艺产品的研发。2019 年公司完成了 0.15μm GaAs 工艺制程开发工作，实现功率放大器等 5G 射频元件的 量产。公司于 2020 年 3 月 31 日发布 5G 基站产品，实现了 5G 基站 射频芯片制造技术突破，目前公司硅基 GaN 功率器件已经小规模量 产。我们看好公司在 GaAs 和 GaN 工艺继续突破，公司半导体业务将 给公司带来营收新增长。

6.8 中芯国际

公司 14nm 制程有望放量，成熟制程保持快速成长。射频领域，中芯 国际是国内射频芯片SOI、 CMOS工艺主要代工厂商。公司上调了2020 年第一季度业绩指引，由原来营收增长 0%-2%上调至 6%-8%，毛利 率由 21%-23%上调至 25%-27%。在 5G 渗透加速推进，射频芯片导入 国产晶圆代工厂两大趋势下，公司射频业务有望取得较大进展。

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（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：方正证券）

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