射頻功率放大器國內(nèi)合格率較低，智能手機(jī)、基站射頻PA發(fā)展趨勢(shì)分析[圖]

    射頻功率放大器（PA）作為射頻前端發(fā)射通路的主要器件，通常用于實(shí)現(xiàn)發(fā)射通道的射頻信號(hào)放大。5G將帶動(dòng)智能移動(dòng)終端、基站端及IOT設(shè)備射頻PA穩(wěn)健增長，智能移動(dòng)終端射頻PA市場(chǎng)規(guī)模將從2017年的50億美元增長到2023年的70億美元，復(fù)合年增長率為7%，高端LTE功率放大器市場(chǎng)的增長，尤其是高頻和超高頻，將彌補(bǔ)2G/3G市場(chǎng)的萎縮。

    GaAs器件是消費(fèi)電子3G/4G應(yīng)用的主力軍，5G時(shí)代仍將延續(xù)，此外，物聯(lián)網(wǎng)將是其未來應(yīng)用的藍(lán)海。GaN器件則以高性能特點(diǎn)目前廣泛應(yīng)用于基站、雷達(dá)、電子戰(zhàn)等軍工領(lǐng)域，在5G時(shí)代需求將迎來爆發(fā)式增長。

    射頻功率放大器（PA）作為射頻前端發(fā)射通路的主要器件，主要是為了將調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的小功率的射頻信號(hào)放大，獲得足夠大的射頻輸出功率，才能饋送到天線上輻射出去，通常用于實(shí)現(xiàn)發(fā)射通道的射頻信號(hào)放大。

    射頻前端模塊是移動(dòng)終端通信系統(tǒng)的核心組件，對(duì)它的理解可以從兩方面考慮：一是必要性，它是連接通信收發(fā)器和天線的必經(jīng)之路；二是重要性，它的性能直接決定了移動(dòng)終端可以支持的通信模式，以及接收信號(hào)強(qiáng)度、通話穩(wěn)定性、發(fā)射功率等重要性能指標(biāo)，直接影響終端用戶體驗(yàn)。

    射頻前端產(chǎn)業(yè)中最大的市場(chǎng)為濾波器，將從2017年的80億美元增長到2023年225億美元，復(fù)合年增長率高達(dá)19%。該增長主要來自于BAW濾波器的滲透率顯著增加，典型應(yīng)用如5GNR定義的超高頻段和WiFi分集天線共享。

    將從2017年的50億美元增長到2023年的70億美元。高端LTE功率放大器市場(chǎng)的增長，尤其是高頻和超高頻，將彌補(bǔ)2G/3G市場(chǎng)的萎縮。

    物聯(lián)網(wǎng)將是其未來應(yīng)用的藍(lán)海；氮化鎵器件則以高性能特點(diǎn)目前廣泛應(yīng)用于基站、雷達(dá)、電子戰(zhàn)等軍工領(lǐng)域，利潤率高且戰(zhàn)略位置顯著，由于更加適用于5G，氮化鎵有望在5G市場(chǎng)迎來爆發(fā)。

2017~2023年射頻前端PA市場(chǎng)規(guī)模

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    5G手機(jī)功率放大器用量翻倍增長：PA是一部手機(jī)最關(guān)鍵的器件之一，它直接決定了手機(jī)無線通信的距離、信號(hào)質(zhì)量，甚至待機(jī)時(shí)間，是整個(gè)射頻系統(tǒng)中除基帶外最重要的部分。手機(jī)里面PA的數(shù)量隨著2G、3G、4G、5G逐漸增加。以PA模組為例，4G多模多頻手機(jī)所需的PA芯片為5-7顆，預(yù)測(cè)5G手機(jī)內(nèi)的PA芯片將達(dá)到16顆之多。

    5G手機(jī)功率放大器單機(jī)價(jià)值量有望達(dá)到7.5美元：同時(shí)，PA的單價(jià)也有顯著提高，2G手機(jī)用PA平均單價(jià)為0.3美金，3G手機(jī)用PA上升到1.25美金，而全模4G手機(jī)PA的消耗則高達(dá)3.25美金，預(yù)計(jì)5G手機(jī)PA價(jià)值量達(dá)到7.5美元以上。

    與載波聚合與MassivieMIMO對(duì)PA。的要求大幅增加。一般情況下，2G只需非常簡單的發(fā)射模塊，3G需要有3G的功率放大器，4G要求更多濾波器和雙工器載波器，載波聚合則需要有與前端配合的多工器，上行載波器的功率放大器又必須重新設(shè)計(jì)來滿足線性化的要求。

    5G無線通信前端將用到幾十甚至上百個(gè)通道，要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或者器件供應(yīng)商能夠提供全集成化的解決方案，這大大增加產(chǎn)品設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，無論對(duì)器件解決方案還是設(shè)備解決方案提供商都提出了很大技術(shù)挑戰(zhàn)。

5G手機(jī)單機(jī)使用PA數(shù)量預(yù)測(cè)（顆）

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5G手機(jī)單機(jī)使用PA價(jià)值量預(yù)測(cè)

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    5G時(shí)代，GaAs材料適用于移動(dòng)終端。全球GaAs射頻器件市場(chǎng)以IDM模式為主，主要廠商有美國Skyworks、Qorvo、Broadcom，日本村田等。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年全球GaAs射頻器件市場(chǎng)規(guī)模為81.9億美元，同比增長0.9%。2016年，Skyworks、Qorvo和Broadcom在全球射頻器件市場(chǎng)的占有率分別為30.67%、27.97%和7.39%，三家合計(jì)占有全球66%的份額，Skyworks和Qorvo更是處于全球遙遙領(lǐng)先的位置。

2017年全球GaAs代工市場(chǎng)競(jìng)爭格局

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    5G基站PA數(shù)量有望增長16倍。4G基站采用4T4R方案，按照三個(gè)扇區(qū)，對(duì)應(yīng)的PA需求量為12個(gè)，5G基站，預(yù)計(jì)64T64R將成為主流方案，對(duì)應(yīng)的PA需求量高達(dá)192個(gè)，PA數(shù)量將大幅增長。

    目前基站用功率放大器主要為基于硅的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體LDMOS技術(shù)，不過LDMOS技術(shù)僅適用于低頻段，在高頻應(yīng)用領(lǐng)域存在局限性。對(duì)于5G基站PA的一些要求可能包括3~6GHz和24GHz~40GHz的運(yùn)行頻率，RF功率在0.2W~30W之間，5G基站GaN射頻PA將逐漸成為主導(dǎo)技術(shù)，而GaN價(jià)格高于LDMOS和GaAs。

    GaN材料已成為基站PA的有力候選技術(shù)。GaN是極穩(wěn)定的化合物，具有強(qiáng)的原子鍵、高的熱導(dǎo)率、在Ⅲ-Ⅴ族化合物中電離度是最高的、化學(xué)穩(wěn)定性好，使得GaN器件比Si和GaAs有更強(qiáng)抗輻照能力，同時(shí)GaN又是高熔點(diǎn)材料，熱傳導(dǎo)率高，GaN功率器件通常采用熱傳導(dǎo)率更優(yōu)的SiC做襯底，因此GaN功率器件具有較高的結(jié)溫，能在高溫環(huán)境下工作。GaN高電子遷移率晶體管（HEMT）憑借其固有的高擊穿電壓、高功率密度、大帶寬和高效率，已成為基站PA的有力候選技術(shù)。

    GaN射頻PA有望成為5G基站主流技術(shù)。預(yù)測(cè)未來大部分6GHz用以下宏網(wǎng)絡(luò)單元應(yīng)用都將采用GaN器件，小基站器件，小基站GaAs優(yōu)勢(shì)更明顯。就電信市場(chǎng)而言，得益于5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的日益臨近，將從2019年開始為GaN器件帶來巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。相比現(xiàn)有的硅LDMOS（橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)）和GaAs（砷化鎵）解決方案，GaN器件能夠提供下一代高頻電信網(wǎng)絡(luò)所需要的功率和效能。而且，GaN的寬帶性能也是實(shí)現(xiàn)多頻帶載波聚合等重要新技術(shù)的關(guān)鍵因素之一。GaNHEMT（高電子遷移率場(chǎng)效晶體管）已經(jīng)成為未來宏基站功率放大器的候選技術(shù)。由于LDMOS無法再支持更高的頻率，GaAs也不再是高功率應(yīng)用的最優(yōu)方案，預(yù)計(jì)未來大部分6GHz以下宏網(wǎng)絡(luò)單元應(yīng)用都將采用GaN器件。5G網(wǎng)絡(luò)采用的頻段更高，穿透力與覆蓋范圍將比4G更差，因此小基站（smallcell）將在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中扮演很重要的角色。不過，由于小基站不需要如此高的功率，GaAs等現(xiàn)有技術(shù)仍有其優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，由于更高的頻率降低了每個(gè)基站的覆蓋率，因此需要應(yīng)用更多的晶體管，預(yù)計(jì)市場(chǎng)出貨量增長速度將加快。

    預(yù)計(jì)到2025年年GaN將主導(dǎo)RF功率器件市場(chǎng)，搶占基于硅LDMOS技術(shù)的基站技術(shù)的基站PA市場(chǎng)，2017年，GaN市場(chǎng)份額預(yù)估增長到了25%，并且預(yù)計(jì)將繼續(xù)保持增長。預(yù)計(jì)到2025年GaN將主導(dǎo)RF功率器件市場(chǎng)，搶占基于硅LDMOS技術(shù)的基站PA市場(chǎng)。

    到2023年，GaNRF器件市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到13億美元，約占3W以上的RF的功率市場(chǎng)的45%。截止2018年底，整個(gè)RFGaN市場(chǎng)規(guī)模接近4.85億美元。未來大多數(shù)低于6GHz的宏網(wǎng)絡(luò)單元實(shí)施將使用GaN器件，無線基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用占比將進(jìn)一步提高至近43%。

2015-2023年全球GaN市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)

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    前射頻前端市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)非常成熟，歐美IDM大廠技術(shù)領(lǐng)先，規(guī)模優(yōu)勢(shì)明顯。大廠技術(shù)領(lǐng)先，規(guī)模優(yōu)勢(shì)明顯。例如其中在SAW濾波器中，全球80%的市場(chǎng)份額被Murata、TDK、TAIYOYUDEN所瓜分，而在4G、5G中應(yīng)用的BAW濾波器則被Avago（Broadcomm）和Qorvo占據(jù)95%的市場(chǎng)空間，PA全球93%的市場(chǎng)集中在Skyworks、Qorvo和Avago（Broadcomm）手中。

    隨著5G手機(jī)和無線基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)的成熟，相關(guān)應(yīng)用將會(huì)出現(xiàn)。這需要一定的時(shí)間，許多廠商已經(jīng)在為自己的“市場(chǎng)蛋糕”做好了準(zhǔn)備。新的商業(yè)模式將會(huì)浮現(xiàn)：例如一些電信運(yùn)營商正在部署pre-5G網(wǎng)絡(luò)（自己的標(biāo)準(zhǔn)），作為光纖替代品應(yīng)用于住宅寬帶。高通（Qualcomm）在5G布局快人一步，已推出多款5G產(chǎn)品，其它廠商也都在探索之中。此外，英特爾（Intel）、三星（Samsung），以及領(lǐng)先的RFCMOS/SOI代工廠（GLOBALFOUNDRIES、TOWERJAZZ、臺(tái)聯(lián)電、臺(tái)積電等）都在布局5G射頻產(chǎn)業(yè)。

    相關(guān)報(bào)告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國射頻元器件行業(yè)市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)及投資前景評(píng)估報(bào)告》