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5G时代迎射频风口:更高技术要求下的国产化生态之路

| 2020-07-30

  在当前国际形势下,国产化替代之路成为更加迫切的话题,面向5G时代的元器件领域亦如是。

  还记得数字电视之前时代的较早电视形态吗?在上世纪80年代,电视的调台还需要转动旋钮来捕捉信号实现。可能今天的大众会想不到,当年调台背后的底层技术,到了今天的5G时代,会成为元器件国产化替代的一个关键领域——滤波器。

  新一代通信技术的到来,将对底层电子元器件、整机终端、应用生态都带来新的技术挑战,当然这也意味着国产化机会。

  由于5G频段尤其是中高频频段的大幅增加、天线传输“通道变宽”等技术要求的变化,基于通信信号转换功能的射频器件市场被视作一个重点领域。无论从价值量还是需求数量来说,5G时代的射频前端芯片市场都将逐步呈现大幅增长态势。

  据法国调研机构Yole的预计,受益5G,射频前端市场有望从2016年101.1亿美元增长到2022年的227.8亿美元,6年复合增速14.5%。其中,滤波器变动最大,规模52.08亿美元增长到163亿美元。

  但目前这仍是一个海外巨头占据强势份额的领域,部分环节的国产替代进程仍需时日,国内也尚未完全形成良好的生态共建。更有机构认为,射频领域的国产化替代处在初级阶段。

  不过近年以来,改变在快速发生。“以前国内市场并不太关注和了解射频等元器件市场,但现在可以说到了实现国产化替代的转折点。”在接受21世纪经济报道记者专访时,杭州左蓝微电子技术有限公司创始人张树民这样表示,随着国产厂商逐渐起量,国内目前在滤波器领域的技术力量和产品品质已经接近国外的水平,国产替代的态势正在形成。“但问题是,我们积累的研发可能还是不够。要做好产品才有可能赶上国外巨头的水准。”

  射频前端的5G机会

  为什么5G时代的射频前端开始大热?这要从这部分器件的效用说起。

  总体来说,射频的主要功能在于,将电磁波信号与二进制数字信号进行转换,让信息顺利实现从基站到终端的转换和呈现。这令射频成为通信时代的重要环节。

  而由射频各环节器件组成的部分被称为射频前端。具体来说,射频前端又分为发射和接收两条通路,前者涉及器件包括功率放大器(PA)、滤波器、天线开关等;后者则主要包括低噪声放大器(LNA)、滤波器、射频开关和天线开关等。

  天风证券在研报中指出,射频前端芯片市场规模主要受移动终端需求的驱动。而5G标准下,现有的移动通信、物联网通信标准将统一,因此未来统一标准下的射频前端芯片产品,应用领域将进一步放大;同时,单个智能手机的射频前端芯片价值也将继续上升。

  集邦咨询(TrendForce)分析师张琛琛则向21世纪经济报道记者表示,5G由于新增中高频频段及MIMO(多输入多输出天线系统)技术等,对射频器件的数量需求大幅提升,这也是行业对射频领域关注度越来越高的原因。

  当然从技术角度,挑战也存在。她续称,由于5G的新增频段属于中高频频段,对器件的性能和技术要求都会提升。“比如移动端由于新增频段对滤波器的需求就需要插入损耗更小和Q值更高的BAW(声体波滤波器)滤波器支持;基站特别是宏基站的部分则需要GaN(化合物半导体:氮化镓)的PA来支持。因此整体来说,对射频器件厂商的技术水平要求会更高。”

  张琛琛认为,射频领域的国产化进程已经在前几年启动,目前在2G、3G领域,PA国产化水平很高,4G刚启动;开关等产品技术的规格与国际差距不大;但滤波器的国产化则非常薄弱。

  值得注意的是,恰恰是射频前端中占比最大的部分,也是国产化相对薄弱的地方。据Yole预计,到2023年,手机终端射频器件整体市场规模中,滤波器占比最大,将达60%;PA将占比21%,是其中两个规模较大的市场。

  关键滤波器市场

  滤波器环节的发展实际上受到历史因素影响。张树民向记者介绍道,市场中最早用到滤波器是在电视调台过程中,“电视调谐是SAW(声表面滤波器)器件第一次腾飞的地方。”但随着电视的普及甚至数字化,这种调频诉求不再,诸多从业人员相继转行。也正因需求受限,国内高校也鲜有相关专业,仅个别院所还有配备。

  “这方面我们基本空缺了10余年。”他表示,中国虽有军工机构一直在研究,但缺少市场竞争,进步也相对缓慢;但反观如今强势的美国和日本,历史上美国相关企业始终有与军工领域合作;日本企业则是苦苦挣扎、精耕细作而存活下来。这段时间内,产品品质高的企业得到更好地成长,反之则快速走向消亡,韩国也出现过类似情形。

  突破口出现在4G,相比3G,4G时代出现频率高但器件小的诉求特点,刚好符合滤波器产业在移动终端的应用,行业开始走向快车道。

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