5、 產(chǎn)業(yè)趨勢三：射頻模組化

射頻前端正朝著集成化、模組化方向發(fā)展。受5G核心技術(shù)特征影響，手機內(nèi)部射頻器件數(shù)量不斷提升，頻段的增加和載波聚合的應(yīng)用，分離式射頻器件已經(jīng)無法滿足要求，為滿足智能移動終端的消費需求，射頻器件模組化發(fā)展已成趨勢。射頻模組化可以帶來一下優(yōu)勢：（1）解決多頻段帶來的射頻復雜性挑戰(zhàn)；（2）縮小射頻元件的體積；（3）提供全球載波聚合模塊化平臺等。

SIP（系統(tǒng)級封裝）廣泛應(yīng)用于手機射頻前端集成模組化發(fā)展。SIP是將多種功能的芯片集中封裝到一個系統(tǒng)內(nèi)，得出具備一定功能得單個封裝標準件。SIP技術(shù)可以將10～15個射頻器件（開關(guān)、濾波器、PA、LNA等）封裝在一起。

射頻模組化方向發(fā)展已成趨勢，未來射頻模組市場規(guī)模穩(wěn)步上升。根據(jù)Yole統(tǒng)計與預測，2018年射頻模組市場規(guī)模達105億美元，約占射頻前端市場總量的70％，到2025年，射頻模組市場的規(guī)模將達177億美元，年復合增長率為8％。2018年分立器件市場規(guī)模為45億美元，占射頻前端市場容量的30％，預計到2025年分立器件市場規(guī)模將達81億美元。

5．1 射頻模組的主要集成方案

5G推動射頻前端模組得集成度越來越高，未來AIP（封裝天線）有望成為主流形式。4G通訊模組分為天線、射頻前端、收發(fā)器和數(shù)據(jù)機等四個主要的SIP模組。5G Sub－6GHz預計繼續(xù)延用4G時代結(jié)構(gòu)模組，射頻模組也將走向高度整合，射頻前端模塊將由分立器件，轉(zhuǎn)向更高度整合模組型的FEMID和PAMID形式。5G毫米波的短波長的特性，使得天線面積形狀得以大幅縮小，加上要處理高頻訊號損失、訊號干擾屏蔽不連續(xù)性、應(yīng)力、散熱、電磁干擾、小型化、模組化等問題，如何縮短天線信號接收至晶片信號處理間路徑成為關(guān)鍵，因此，將射頻處理晶片、天線、與各射頻元件以先進封裝方式整合到同一載板上成為解決方案。AIP封裝形式將成為5G射頻模組的重要發(fā)展趨勢。

下圖展示了中國射頻模組化的兩種類別。左圖為PAMiD模組示意圖，即雙工器中的功率放大器模組，主要供應(yīng)商包括Broadcom、Skyworks以及Qorvo。右圖為射頻前端模組FEMiD，主要供應(yīng)商包括Murata、RF360以及Wisol。PAMiD屬于高集成度產(chǎn)品，主要集成了多模多頻的PA、RF開關(guān)以及濾波器等，F(xiàn)EMiD屬于中度集成產(chǎn)品，主要集成了開關(guān)和濾波器等。

5．2 射頻模組化有利于減小射頻模塊面積

當前支持多模式多波段（MMMB）的LTE智能手機有包含收發(fā)器和天線的非常復雜的前端。對于智能手機公司來說，在小型的智能手機里分散地生產(chǎn)和安裝許多濾波器、雙工器、開關(guān)、PAs、匹配電路等都相當困難。一些供應(yīng)商都開始生產(chǎn)了前端模塊（FEMs）。目前，＜1毫米厚的多芯片模組（MCM） FEMs包括：前端模組（開關(guān)＋雙工／濾波器）、內(nèi)置PA模組（開關(guān)＋PAs＋雙工／濾波器）、分集模組（開關(guān)＋LNAs＋濾波器）、WIFI／BT／FM模組（部分內(nèi)置晶體）、GPS模組（部分內(nèi)置LNA、濾波器、TCXO）。

為了支持這些模組的變化，Saw／Baw濾波器／雙工器封裝也向到芯片級封裝（CSP）、晶片級芯片級封裝（WLCSP）和晶片級封裝（WLP）發(fā)展了。

5．3 從Qorvo看射頻模組化趨勢

Qorvo公司今年積極推進射頻產(chǎn)品模組化。下圖為Qorvo的PAMiD模塊中配備的Baw濾波器。IPhone X中也采用了Qorvo的PAMiD，主要集成了多模多頻的PA、RF開關(guān)以及濾波器等。

Qorvo公司的Phase 2／5／6／7趨勢處于持續(xù)整合之中，不僅覆蓋高、中、低頻率，更增加了Div＆MIMO吞吐率以及5G sub－6GHz頻段的射頻前端部件。

同時，Qorvo在5G射頻前端中的自屏蔽模組也不斷加大了高中低頻率覆蓋，增加了Div＆MIMO吞吐率和5G sub－6GHz頻段。外置機械屏蔽罩可能導致靈敏度下降，Qorvo在搭載于Vivo NEX手機中的射頻前端中加大了屏蔽罩的開口以提高靈敏度／可靠性。仿真結(jié)果表明，屏蔽罩中產(chǎn)生的表面電流可以將射頻耦合入L－PAMiD的敏感LNA部分。

濾波器在射頻前端應(yīng)用時還能夠整合為雙工器、三工器、四工器，甚至是六工器，這類設(shè)備統(tǒng)稱為多路復用器。多路復用器能夠在滿足性能要求的同時節(jié)省空間、簡化設(shè)計，同時還能避免頻段間的相互干擾。

射頻前端中雙工器的主要作用是將發(fā)射和接收信號隔離，保證接收和發(fā)射都能同時正常工作。一般雙工器由六個阻帶濾波器（陷波器）組成，各諧振于發(fā)射和接收頻率。六個濾波器分為兩組不同頻率的阻帶濾波器，避免本機發(fā)射信號傳輸?shù)浇邮諜C。接收端濾波器諧振于發(fā)射頻率，并防止發(fā)射功率串入接收機，發(fā)射端濾波器諧振于接收頻率。類似的，三工器由三臺濾波器組成，共用一個節(jié)點，其通帶加載和隔離目標與雙工器相同。

5．4 主要手機廠商的射頻模組化比例

國外手機廠商射頻模組化進程領(lǐng)先于國內(nèi)手機廠商。以主要終端設(shè)備制造商劃分，目前蘋果公司在器件集成領(lǐng)域獨占鰲頭，其產(chǎn)品主要為高端及豪華產(chǎn)品。三星在器件集成方面位居世界第二，其產(chǎn)品分布涵蓋入門級、中端、高端及奢華產(chǎn)品。LG、小米和索尼在器件集成方面進步速度飛快，主要集中于中低端產(chǎn)品，而華為目前在器件集成上只能達到50％的集成級別，VIVO及其他國產(chǎn)機型集成度更低。

5．5 射頻模組市場格局

目前，國外手機廠商在射頻模組化市場中占據(jù)較大先發(fā)優(yōu)勢，各大廠商已為5G訂立模組化方案及布局產(chǎn)品線。Broadcom已提前為5G做好充分準備，融合中高頻段，并借助Fbar濾波器技術(shù)構(gòu)建高頻和超高頻主要關(guān)鍵模塊。Skyworks新發(fā)布的Sky5TM平臺定位5G超高頻段市場，并已構(gòu)建模組。Qorvo在并購中吸收了TriQuint的濾波器優(yōu)勢，率先推出超高頻段覆蓋的前端模塊的播放器，同時集成了內(nèi)部測試能力和包裝能力，可以縮短反應(yīng)時間并持續(xù)改進。Murata則涵蓋低頻段，發(fā)展多樣性模塊市場。高通帶來了調(diào)制解調(diào)器到天線的端到端解決方案。上述廠商不僅供應(yīng)元器件還具有模組整合能力，將在集中度很高的市場中進一步確立優(yōu)勢。

國際從業(yè)者一直致力于射頻前端的集成化和模塊化，如高通RF360方案；Murata將濾波器、RF開關(guān)、匹配電路等一體化的模塊；Qorvo RF Fusion解決方案等。據(jù)Resonant預測，2018～2019年，全球各大廠商中，Murata在模組業(yè)務(wù)上增長最強勁，增長率高達54．10％。而Qorvo模組業(yè)務(wù)則下降21．40％。2019年，Skyworks和Murata牢牢占據(jù)射頻模組龍頭，市場占比分別為27％和25％，Broadcom占比達到22％。目前國產(chǎn)Saw濾波器芯片還難以納入集成模塊，跟不上射頻前端集成模組化的發(fā)展趨勢。

5．6 射頻模組化趨勢下，有望掀起新一輪并購整合潮

射頻模組化發(fā)展促使射頻廠商提高產(chǎn)業(yè)鏈集中度，行業(yè)內(nèi)橫向并購成為趨勢。過去十年，半導體產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展趨勢是并購以謀求產(chǎn)業(yè)鏈整合、優(yōu)化，以及利用規(guī)模優(yōu)勢獲取更多的市場話語權(quán)、更低的制造成本。經(jīng)歷了數(shù)次收購和兼并之后，市場上已存在四家具備完整前端模塊生產(chǎn)能力的廠家，那就是博通、高通、Skyworks和Qorvo。

為占領(lǐng)市場份額和取得先進技術(shù)，Qorvo、Broadcom等企業(yè)經(jīng)歷了頻繁的兼并。Qorvo前身為注重Baw－SMR濾波器研發(fā)的TriQuint和專長Saw濾波器研發(fā)的RFMD，Skyworks則收購了松下濾波器部門，Broadcom于2015年被Avago收購，成立新Broadcom公司。

6、射頻濾波器產(chǎn)業(yè)的行業(yè)格局與壁壘

6．1 濾波器產(chǎn)值持續(xù)增長

從2G手機到5G手機，射頻濾波器用量由個位數(shù)增至100顆以上，產(chǎn)量與價值齊升。Resonant預測，隨著射頻前端市場由4G時代的160億美元增至2025年的400億美元，射頻濾波器市場總價值也將于2025年達到280億美元。濾波器市場是射頻前端市場中發(fā)展最快的市場，其年復合增長率達到21％。

據(jù)Yole預測，到2021年，濾波器6寸晶圓出貨量將達到約518萬片，而到2022年，濾波器6寸晶圓出貨量將小幅上升至約532萬片。

5G智能手機興起帶動智能手機單機所需射頻濾波器數(shù)量上升。為實現(xiàn)5G在EMBB（增強移動寬帶）、URLLC（低時延高可靠）、MMTC（海量大連接）三大場景的應(yīng)用，射頻前端器件的需求量也要相應(yīng)提高，頻段增加和載波聚合技術(shù)的應(yīng)用使得傳統(tǒng)的多模多頻模組已經(jīng)無法滿足要求，射頻模組PAMID逐漸成為主流，天線數(shù)量的增加同時帶來對濾波器的需求增加。根據(jù)Skyworks分析估計，單部手機濾波器數(shù)量將從4G時代的40個上升到5G時代的70個。

6．2 全球主要手機品牌的射頻供應(yīng)鏈

全球主流手機終端中，射頻部件供應(yīng)商比較統(tǒng)一。目前，Qorvo、Skyworks和Murata等廠商占據(jù)了手機PA模組、接收模組及各分立部件中的巨大市場份額。華為、三星、蘋果及小米都在其射頻前端中采用上述企業(yè)供應(yīng)的產(chǎn)品。在其他類型手機終端中，MicroWave、RDA等國外廠商以及漢天下、國民技術(shù)等中國廠商也占據(jù)小部分市場份額。但國內(nèi)廠商尚不具備模組化產(chǎn)品供應(yīng)能力，主要提供分立部件，分立部件從業(yè)廠商眾多，市場競爭激烈。

國際知名廠商優(yōu)勢顯著。蘋果、華為、三星、OPPO以及小米旗艦產(chǎn)品中主要器件的供應(yīng)商為Qorvo和Skyworks，分別占比32％和21％。

在Yole總結(jié)的17款低端至高端智能手機中，高通、Qorvo、Skyworks以及Murata等廠商占比較高。在低端機型中，高通較有競爭力，其產(chǎn)品在手機終端中所占面積比例較高。在高端機型，尤其是蘋果機型中Skyworks和Maxscend提供的射頻器件占比較高。

從供應(yīng)商成本角度來看，Qorvo、高通、Skyworks、Maxscend等知名廠商占了射頻器件成本的較高比例。其中，高通仍為低端機型中配置較多的射頻器件供應(yīng)商，而Qorvo的產(chǎn)品分布在所有機型中。高端機型中，Skyworks、Maxscend以及Samsung的器件更受青睞。

6．3 濾波器的供應(yīng)格局

根據(jù)Resonant數(shù)據(jù)，在2020年，射頻前端芯片市場規(guī)模估計為150億美元。射頻前端市場的領(lǐng)導者之一是Murata公司，占據(jù)四分之一的市場份額，主要依靠其濾波器占領(lǐng)龍頭地位。在濾波器市場中，2020年60％以上的濾波器都是基于Saw技術(shù)，包括Saw濾波器、TC－Saw濾波器和TF－Saw濾波器。對于普通的Saw濾波器而言，有數(shù)家亞洲公司參與該市場，比如WISOL和Kyocera。對于TC－Saw來說，市場主要由四家公司占領(lǐng)。其中兩個是Skyworks和Qorvo。另外兩家公司已經(jīng)將TF－Saw技術(shù)引入他們的投產(chǎn)品組合，分別是Murata公司在2019年引入和高通公司在2020年引入。

壓電濾波器技術(shù)由部分龍頭壟斷，Saw及TC－Saw濾波器領(lǐng)域，高通、Qorvo、Murata、Skyworks等企業(yè)競爭激烈。而在Baw濾波器領(lǐng)域，各企業(yè)尚未形成完全的產(chǎn)品分布。Murata在Baw－Xbar技術(shù)上布局較多。

但是濾波器市場格局相對集中。根據(jù) Yole 數(shù)據(jù)，2018 年全球 Saw 濾波器市場份額前五位的廠商分別為Murata（47％）、 TDK（21％）、 TaiyoYuden（14％）、 Skyworks（9％）、Qorvo（4％），合計占比達95％。Baw／Fbar市場基本被 Broadcom、Qorvo壟斷。其中Broadcom 的 Baw 濾波器主要為 Fbar，而 Qorvo 的 Baw 濾波器主要為SMR。2016 年，Broadcom 的 Fbar 產(chǎn)品出貨 突破 5 億顆。Murata、TDK和太陽誘電等日本廠商主要為Saw濾波器供應(yīng)商。而Avago、Qorvo等美國廠商則集中在Baw濾波器，據(jù)Murata統(tǒng)計數(shù)據(jù)稱，Murata占據(jù)了2015年全球Saw濾波器市場規(guī)模的47％。而Baw濾波器市場中前二大廠商占據(jù)幾乎全球超過95％以上的份額。出現(xiàn)這樣的格局主要由于濾波器市場具有較高的進入門檻，阻擋了小廠商的發(fā)展壯大。

在濾波器市場中，射頻前端龍頭企業(yè)Murata占較大市場份額，市場占比達38％；RF360占全球濾波器市場的25％，WISOL占市場份額的11％，Qorvo、博通、Skyworks以及太陽誘電等企業(yè)則占市場份額的6％或7％。從雙工器市場來看，Murata仍占最大市場份額，市場占比達35％。博通市場占比達20％，而RF360的市場份額達12％。

回顧濾波器行業(yè)，過去十年競爭格局十分穩(wěn)固。全球主要濾波器廠商集聚日本與美國，Saw濾波器供應(yīng)商主要為Murata、TDK、太陽誘電、Skyworks等幾家廠商。而體聲波濾波器則為Broadcom（Avago收購Broadcom，改名為新Broadcom）以及Qorvo主導，兩家廠商占據(jù)全球超過95％以上份額，其中Broadcom的體聲波濾波器主要為Fbar，而Qorvo的體聲波濾波器主要為Baw。

Saw濾波器市場份額主要由日本廠商占領(lǐng)，其中Murata連續(xù)近10年占領(lǐng)近半數(shù)市場份額。與Avago合并的Broadcom牢牢把握體聲波濾波器市場，在2019年占到市場總額的87％。2006至2014年，Avago穩(wěn)穩(wěn)占據(jù)體聲波濾波器收入市場份額的50％以上，太陽誘電等日本企業(yè)也通過自主創(chuàng)新等方式提升體聲波濾波器的技術(shù)能力。

據(jù)Murata數(shù)據(jù)，2011年至2019年，Murata、Broadcom、Qorvo（TriQuint和RFMD）等企業(yè)穩(wěn)固占據(jù)領(lǐng)先地位。上述企業(yè)牢牢把握技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，站在行業(yè)技術(shù)前端，在小型化、高頻化和模組化方面都領(lǐng)先于其他企業(yè)，如Murata率先在2019年推出了世界上最小的Saw雙工器。

6．4 Murata占據(jù)FeMid市場龍頭地位

從FEMiD市場來看，Murata仍然獨占鰲頭，市場占比達77％。RF360和WISOL在FEMiD產(chǎn)品上則分別占9％和10％。

6．5 IDM為射頻濾波器主要運營模式

半導體行業(yè)有三種主要的商業(yè)模式，即IDM模式、Fabless模式、Fablite模式。IDM企業(yè)包括設(shè)計和制造兩個環(huán)節(jié)；Fabless企業(yè)只專注于集成電路設(shè)計；Fablite則指企業(yè)的一部分業(yè)務(wù)采用IDM模式，另一部分不具備規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)的產(chǎn)品線采用 Fabless模式。

IDM模式集芯片設(shè)計、芯片制造、封裝測試等多個環(huán)節(jié)于一身，能夠充分協(xié)同設(shè)計和制造等多個環(huán)節(jié)，且對于企業(yè)的實驗和推進技術(shù)很有幫助。但由于這種模式需要的管理成本和運營費用較高，極少有企業(yè)能夠維持這種模式。

IDM成為當前射頻濾波器行業(yè)主導模式。射頻廠商生產(chǎn)模式可以分為IDM、Fabless、Foundry、OSAT四種。射頻前端非常注重制造工藝和材料，所以，射頻廠商需要通過優(yōu)化產(chǎn)線上的工藝來保障產(chǎn)品的性能穩(wěn)定和控制成本，目前Skyworks、Broadcom、Qorvo、Qualcomm這四大巨頭均為IDM廠商。