5G時代功率放大器量價齊升 國外企業占據優勢

楊慧明

電子信息,裝備制造,生物醫藥

  • 2019-12-13
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功率放大器起到放大發射通道中射頻信號的作用,對于手機無線通信的信號質量、距離乃至待機時間都要重要影響,是射頻系統重要的組成部分。隨著5G建設逐步開展,射頻功率放大器量價齊升,市場前景好。

  摘要:功率放大器起到放大發射通道中射頻信號的作用,對于手機無線通信的信號質量、距離乃至待機時間都要重要影響,是射頻系統重要的組成部分。隨著5G建設逐步開展,射頻功率放大器量價齊升,市場前景好。

  射頻功率放大器承擔將輸入的內容加以放大并輸出的作用,主要將調制振蕩電路所產生的小功率射頻信號進行放大,是射頻系統中的主要部分。

  5G時代功率放大器量價齊升 市場前景好

  5G時代,載波聚合與Massivie MIMO對PA的要求大幅增加,射頻前端與智能終端一同進化。4G時代,智能手機一般采取1發射2接收架構,而5G由于新增了頻段(n412.6GHz、n773.5GHz以及n794.8GHz),因此5G手機的射頻前端將有新的變化,同時考慮到5G手機需要向下兼容4G、3G、2G標準,將導致5G手機射頻前端更加復雜,進一步促進PA的量價齊升。

  5G時代,手機功率放大器(PA)用量將翻倍增長。PA是手機最核心的器件之一,其直接決定了手機無線通信的信號質量、距離乃至待機時間,是整個射頻系統中除基帶外最重要的部分。手機中PA的數量隨著2G、3G、4G、5G逐漸增加,4G多模多頻手機所需的PA芯片為5-7顆,而5G手機內的PA芯片將達到16顆之多。

5G 手機單機使用 PA 數量預測(顆)

  圖1 5G 手機單機使用 PA 數量預測(顆)

  (金智創新行研中心、國金證券研究所)

  同時,5G手機功率放大器的技術含量增加,單機價值量有望達7.5美元。PA的單價隨2G、3G、4G以及5G的出現逐漸提高,2G手機用PA平均單價為0.3美金,3G手機用PA上升到1.25美金,而全模4G手機PA的消耗則高達3.25美金,預計5G手機PA價值量達到7.5美元以上。

5G手機單機使用PA價值量預測(美元)

  圖2 5G手機單機使用PA價值量預測(美元)

  (金智創新行研中心、國金證券)

  5G時代,智能移動終端的功率放大器穩健增長,伴隨著量價齊升,智能移動終端射頻功率放大器市場規模將從2017年的50億美元逐漸增長到2023年的70億美元,復合年增長率達到7%。高端LTE功率放大器市場的增長,尤其是高頻和超高頻,將彌補2G/3G市場的萎縮。

2017-2023 年射頻前端PA市場規模

  圖3 2017-2023 年射頻前端PA市場規模

  (金智創新行研中心、國金證券)

  GaAs射頻器件仍主導手機市場 國外企業占據優勢

  5G時代,GaAs材料適用于移動終端。GaAs材料的電子遷移率是Si的6倍,具有直接帶隙,故其器件相對Si器件具有高頻、高速的性能,被公認為是很合適的通信用半導體材料。在手機無線通信應用中,目前射頻功率放大器絕大部分采用GaAs材料。

  在GSM通信中,國內的銳迪科、漢天下等芯片設計企業曾憑借RFCMOS制程的高集成度、低成本的優勢,一度打破了采用國際龍頭廠商采用傳統的GaAs制程完全主導射頻功放的格局。但是到了4G時代,由于Si材料存在高頻損耗、噪聲大和低輸出功率密度等缺點,RFCMOS已經不能滿足要求,手機射頻功放重新回到GaAs制程完全主導的時代。

  目前全球GaAs射頻器件被國際巨頭壟斷。全球GaAs射頻器件市場以IDM模式為主,主要廠商有美國Skyworks、Qorvo、Broadcom,日本村田等。據StrategyAnalytics統計,Skyworks、Qorvo和Broadcom在全球射頻器件市場的占有率分別為30.67%、27.97%和7.39%,三家合計占有全球66%的份額,Skyworks和Qorvo更是處于全球遙遙領先的位置。

  目前Skyworks和Qorvo共占據終端設備側功率放大器71%的市場份額,NXP和Ampleon共占據了基站側PA53%的市場份額。射頻PA集中度較高,對于終端設備側,主要采用GaAs(砷化鎵)工藝,前四大公司為Skyworks,Qorvo,博通和Murata,分別占據了是38%、33%、21%以及5%的市場份額。

終端設備側射頻 PA 市場份額

  圖4 終端設備側射頻 PA 市場份額

  (資料來源:金智創新行研中心,興業證券)

  結語

  由于5G時代終端射頻模塊的變化,功率放大器的技術要求高,市場需求增加,出現量價齊升的局面,未來市場前景向好。目前來看GaAs射頻器件仍將長期主導手機市場,在這方面國外企業占據優勢,國內企業技術實力有待提升。

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