智芯研報 | 5G 手機加速滲透,帶動射頻前端高增長

2019-10-21     智芯諮詢

​為什麼看好2020 年5G 加速滲透?

需求端:2019 年換機需求部分遞延到明年。

供給端:2019 年下半年的去庫存和明年補庫存。

價格端:5G 手機售價往中低端滲透推動5G 手機加速滲透。

在中性假設下:假設5G 手機滲透率與4G 同步,2020 年全球的5G 手機銷量1.8-1.9 億部,國內至少8000 萬以上。

樂觀假設下:參考目前國內各廠商的forecast 和假設蘋果三款5G 手機,國產品牌2020 年5G 手機加總超過1.5 億部,樂觀情況下,2020 年全球的5G 手機銷量將接近2.5 億部,5G baseband/ap 和射頻前端半導體,有可能準備2.8-3.0 億顆。

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1 射頻前端:終端通信核心組成

射頻前端介於天線和射頻收發之間,是終端通信的核心組成器件。手機通信模塊主要由天線、射頻前端、射頻收發、基帶構成,其中射頻前端是指介於 天線與射頻收發之間的通信元件,包括:濾波器、LNA((低噪聲放大器,Low Noise Amplifier)、PA(功率放大器,PowerAmplifier)、開關、天線調諧。

▌濾波器:用來濾除消除噪聲,干擾和不需要的信號,從而只留下所需頻率 範圍內的信號。雙工器,三工器,四工器和多路復用器通常採用多個濾波器的組合,手機中使用的濾波器主要採用 SAW(表面聲波)和 BAW(體聲波)兩種技術製造。

▌PA:在發射信號時通過 PA 放大輸入信號,使得輸出信號的幅度足夠大以便後續處理。PA 質量和效率因此對手機的信號完整性和電池壽命至關重要。用於放大接收信號的稱為低噪聲放大器(LNA)。

▌開關:開關在打開和關閉之間切換,允許信號通過或不通過。可分為:單刀單擲、單刀雙擲、多刀多擲開關。

▌天線調諧器:天線調諧器位於天線之後但在信號路徑的末端之前,使得兩 側的電特性彼此匹配以改善它們之間的功率傳輸。由於實現匹配的方式因信號頻率而異,因此該設備必須是可調的。

從具體信號傳輸路徑來說 :

  • 信號接收路徑:天線(接收信號)開關&濾波器LNA(小信號放大)射頻收發基帶。
  • 信號發射路徑:基帶射頻收發PA(功率放大器)開關&濾波器天線(發射信號)。


2 通信技術升級,射頻前端價值量倍增

每一代蜂窩技術都會帶來新技術和新的射頻前端價值量。回顧從 2G 到 4G 技術的發展,每一代蜂窩都帶來了新的技術,從 2G 到 3G 增加了接收分集, 3G到 4G 增加了載波聚合,更高的頻段和 wifi的 2x2 MIMO(Multi-input Multioutput),4.5G 的進一步升級由增加了超高頻,4x4 MIMO,更多的載波聚合。更多的頻段,更多的技術帶來了相應的射頻前端元器件的價值量不斷增加。


價值量來看: 2G到 4G,射頻前端單機價值量增長超 10 倍, 4G到 5G,射頻前端單機價值量增長有望超三倍。

  • 2G:平均成本<1 美金,結構簡單,只需要 1 個 PA 搭配一組濾波器及 天線開關就可運行;
  • 3G:平均成本 2.6 美金,增加了接收線路,相應 的元件用量增加。
  • 4G:平均成本 7.2 美金,頻段數量不斷增加,元件數量與複雜度遠較 2G/3G 終端更大。
  • 4.5G:平均成本 16.35 美金,更多載波聚合增加了更多的元件。
  • 5G:平均成本>50 美金,頻段更提升至 6GHz 及毫米波段,帶來更多 射頻元件以及更多高價值量的射頻元件。


3 5G 網絡分步演進,終端晶片走向集成

網絡端,從 NSA(非獨立組網)到獨立組網(SA)。5G 網絡建設分兩步, 早期 5G 部署將會使用非獨立組網的方式,即利用 4G 的核心網絡進行 5G 的覆 蓋,同時兼容 4G,該架構將逐漸升級到獨立組網(SA)。


為了節省成本、空間和功耗,5G SoC 和 5G 射頻晶片的集成將會是趨勢, 而 5G 智能型手機設計有三個演進階段:

第一階段:初期 5G 與 4GLTE 數據的傳輸將以各自獨立的方式存在。5G 技術多來自LTE-Advanced Pro 的演進發展,但 4G 和5G 兩者的 編碼方式不同,且使用的頻段各異,因此,初期 5G 與 4G 數據的傳 輸將以各自獨立的方式存在。智能型手機部分將是 1 個 7 納米(nm)制 程的 AP 與 4G LTE(包含 2G/3G)基頻晶片的 SoC,並配置一組射頻芯 片(RFIC)。而支持 5G 數據 傳輸端則完全是另一個獨立配置存在,包 括一個 10nm 製程、能同時支持 Sub-6GHz 及毫米波段的 5G 基頻芯 片,前端配置 2 個獨立的射頻元件,包括一個支持 5G Sub-6GHz 射 頻 IC,另一個支持毫米波射頻前端天線模塊。

第二階段:5G 智能型手機市場仍處於早期階段,加上製程良率與成 本等考量,主流配置仍會是一顆獨立AP 與一個體積更小的 4G/5G 基 帶晶片。

第三階段:將會實現 AP 與 4G/5G 基頻晶片 SoC的解決方案,LTE 與 Sub-6GHz 射頻 IC 也可望進一步集成。而毫米波射頻前端仍必須 以獨立模塊存在。


4 2019 年是 5G 手機元年

2020 年有望加速滲透

2019 年是 5G 手機元年,sub 6G 手機2020 年開始加速滲透。在營運商網絡部署初期,毫米波手機使用效益相對較低,同時由於成本與體積問題的存在,預計 2019-2022 年將以 Sub 6G為主。


為什麼看好 2020 年 5G加速滲透?

需求端:2019年下半年的換機需求有一部分會遞延到明年購買 5G手機;

供給端:2019 年下半年的去庫存和明年補庫存。2019 年下半年手機廠商 一定會大規模的去 4G 手機的庫存,因為到明後年這部分機型很難賣出去了;同時,到明後年,5G手機相對成熟,又要開始一波補庫存。價格端:5G手機售價往中低端滲透推動 5G手機加速滲透,華為 Mate 20 X 5G手機售價六千多價格低於預期,我們認為這是一個很好的信號,預計國內 5G手機的滲透到 2020 年中有望到3000 元以上的機型,到 2020 年底 2021 年將滲透到 2000 元以上的機型。

儘管手機整體市場增長放緩,但由於射頻元件隨著網絡升級是累加的,隨 著 LTE-A Pro 複雜度的提升和 5G 射頻元件的增加,射頻前端市場仍然會持續高增長。

在中性假設下,假設 5G 手機滲透率與 4G 同步,2020 年全球的 5G 手機 銷量1.8-1.9 億部,國內至少 8000 萬以上。樂觀假設下:參考目前國內各廠商 的 forecast 和假設蘋果三款 5G 手機,國產品牌 2020 年 5G 手機加總超過1.5 億部,樂觀情況下,2020 年全球的 5G 手機銷量將接近 2.5 億部,5G baseband/ap 和 射頻前端半導體, 有可能準備 2.8-3.0 億顆。


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