智芯研报 | 5G 手机加速渗透,带动射频前端高增长

2019-10-21     智芯咨询

​为什么看好2020 年5G 加速渗透?

需求端:2019 年换机需求部分递延到明年。

供给端:2019 年下半年的去库存和明年补库存。

价格端:5G 手机售价往中低端渗透推动5G 手机加速渗透。

在中性假设下:假设5G 手机渗透率与4G 同步,2020 年全球的5G 手机销量1.8-1.9 亿部,国内至少8000 万以上。

乐观假设下:参考目前国内各厂商的forecast 和假设苹果三款5G 手机,国产品牌2020 年5G 手机加总超过1.5 亿部,乐观情况下,2020 年全球的5G 手机销量将接近2.5 亿部,5G baseband/ap 和射频前端半导体,有可能准备2.8-3.0 亿颗。

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1 射频前端:终端通信核心组成

射频前端介于天线和射频收发之间,是终端通信的核心组成器件。手机通信模块主要由天线、射频前端、射频收发、基带构成,其中射频前端是指介于 天线与射频收发之间的通信元件,包括:滤波器、LNA((低噪声放大器,Low Noise Amplifier)、PA(功率放大器,PowerAmplifier)、开关、天线调谐。

▌滤波器:用来滤除消除噪声,干扰和不需要的信号,从而只留下所需频率 范围内的信号。双工器,三工器,四工器和多路复用器通常采用多个滤波器的组合,手机中使用的滤波器主要采用 SAW(表面声波)和 BAW(体声波)两种技术制造。

▌PA:在发射信号时通过 PA 放大输入信号,使得输出信号的幅度足够大以便后续处理。PA 质量和效率因此对手机的信号完整性和电池寿命至关重要。用于放大接收信号的称为低噪声放大器(LNA)。

▌开关:开关在打开和关闭之间切换,允许信号通过或不通过。可分为:单刀单掷、单刀双掷、多刀多掷开关。

▌天线调谐器:天线调谐器位于天线之后但在信号路径的末端之前,使得两 侧的电特性彼此匹配以改善它们之间的功率传输。由于实现匹配的方式因信号频率而异,因此该设备必须是可调的。

从具体信号传输路径来说 :

  • 信号接收路径:天线(接收信号)开关&滤波器LNA(小信号放大)射频收发基带。
  • 信号发射路径:基带射频收发PA(功率放大器)开关&滤波器天线(发射信号)。


2 通信技术升级,射频前端价值量倍增

每一代蜂窝技术都会带来新技术和新的射频前端价值量。回顾从 2G 到 4G 技术的发展,每一代蜂窝都带来了新的技术,从 2G 到 3G 增加了接收分集, 3G到 4G 增加了载波聚合,更高的频段和 wifi的 2x2 MIMO(Multi-input Multioutput),4.5G 的进一步升级由增加了超高频,4x4 MIMO,更多的载波聚合。更多的频段,更多的技术带来了相应的射频前端元器件的价值量不断增加。


价值量来看: 2G到 4G,射频前端单机价值量增长超 10 倍, 4G到 5G,射频前端单机价值量增长有望超三倍。

  • 2G:平均成本<1 美金,结构简单,只需要 1 个 PA 搭配一组滤波器及 天线开关就可运行;
  • 3G:平均成本 2.6 美金,增加了接收线路,相应 的元件用量增加。
  • 4G:平均成本 7.2 美金,频段数量不断增加,元件数量与复杂度远较 2G/3G 终端更大。
  • 4.5G:平均成本 16.35 美金,更多载波聚合增加了更多的元件。
  • 5G:平均成本>50 美金,频段更提升至 6GHz 及毫米波段,带来更多 射频元件以及更多高价值量的射频元件。


3 5G 网络分步演进,终端芯片走向集成

网络端,从 NSA(非独立组网)到独立组网(SA)。5G 网络建设分两步, 早期 5G 部署将会使用非独立组网的方式,即利用 4G 的核心网络进行 5G 的覆 盖,同时兼容 4G,该架构将逐渐升级到独立组网(SA)。


为了节省成本、空间和功耗,5G SoC 和 5G 射频芯片的集成将会是趋势, 而 5G 智能型手机设计有三个演进阶段:

第一阶段:初期 5G 与 4GLTE 数据的传输将以各自独立的方式存在。5G 技术多来自LTE-Advanced Pro 的演进发展,但 4G 和5G 两者的 编码方式不同,且使用的频段各异,因此,初期 5G 与 4G 数据的传 输将以各自独立的方式存在。智能型手机部分将是 1 个 7 纳米(nm)制 程的 AP 与 4G LTE(包含 2G/3G)基频芯片的 SoC,并配置一组射频芯 片(RFIC)。而支持 5G 数据 传输端则完全是另一个独立配置存在,包 括一个 10nm 制程、能同时支持 Sub-6GHz 及毫米波段的 5G 基频芯 片,前端配置 2 个独立的射频元件,包括一个支持 5G Sub-6GHz 射 频 IC,另一个支持毫米波射频前端天线模块。

第二阶段:5G 智能型手机市场仍处于早期阶段,加上制程良率与成 本等考量,主流配置仍会是一颗独立AP 与一个体积更小的 4G/5G 基 带芯片。

第三阶段:将会实现 AP 与 4G/5G 基频芯片 SoC的解决方案,LTE 与 Sub-6GHz 射频 IC 也可望进一步集成。而毫米波射频前端仍必须 以独立模块存在。


4 2019 年是 5G 手机元年

2020 年有望加速渗透

2019 年是 5G 手机元年,sub 6G 手机2020 年开始加速渗透。在营运商网络部署初期,毫米波手机使用效益相对较低,同时由于成本与体积问题的存在,预计 2019-2022 年将以 Sub 6G为主。


为什么看好 2020 年 5G加速渗透?

需求端:2019年下半年的换机需求有一部分会递延到明年购买 5G手机;

供给端:2019 年下半年的去库存和明年补库存。2019 年下半年手机厂商 一定会大规模的去 4G 手机的库存,因为到明后年这部分机型很难卖出去了;同时,到明后年,5G手机相对成熟,又要开始一波补库存。价格端:5G手机售价往中低端渗透推动 5G手机加速渗透,华为 Mate 20 X 5G手机售价六千多价格低于预期,我们认为这是一个很好的信号,预计国内 5G手机的渗透到 2020 年中有望到3000 元以上的机型,到 2020 年底 2021 年将渗透到 2000 元以上的机型。

尽管手机整体市场增长放缓,但由于射频元件随着网络升级是累加的,随 着 LTE-A Pro 复杂度的提升和 5G 射频元件的增加,射频前端市场仍然会持续高增长。

在中性假设下,假设 5G 手机渗透率与 4G 同步,2020 年全球的 5G 手机 销量1.8-1.9 亿部,国内至少 8000 万以上。乐观假设下:参考目前国内各厂商 的 forecast 和假设苹果三款 5G 手机,国产品牌 2020 年 5G 手机加总超过1.5 亿部,乐观情况下,2020 年全球的 5G 手机销量将接近 2.5 亿部,5G baseband/ap 和 射频前端半导体, 有可能准备 2.8-3.0 亿颗。


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