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按照专业的解释,射频表示可以辐射到空间的电磁频率,频率范围在300kHz~300GHz之间,是一种高频交流变化电磁波的简称。而射频芯片是指将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形,并通过天线发送出去的一个电子元器件,具体包括RF收发机、功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)、滤波器、射频开关(Switch)、天线调谐开关(Tuner)等。
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过去十几年的时间,通讯行业经历了从2G到3G,再由3G到4G的逐步迭代, 再从4G升级到如今的5G,更多频段的开发和新技术的引入让高速网络普及,这其中就伴随着射频芯片的不断升级。《每日财报》分析认为,从实际出发,5G相比于4G增加了新频段,而支持新频段就需要增加配套的射频前端芯片,这就为行业打开了需求空间。
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* r0 |& a0 ` r' n! U( R! g量价齐升打开市场空间
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从上个世纪80年代的1G时代到2020年的5G时代,网络速度从最初的100kps 提升到如今的1Gkps,通讯速率和效率的大幅提升即带来了数字经济的蓬勃发展,也促进了硬件设备的大爆发和不断升级。
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5G高速的通信速率和巨大通讯容量对射频芯片提出了新的挑战,推动射频前端芯片技术不断升级和市场需求的爆发。根据Yole Development的数据,2018年全球移动终端射频前端市场规模为150亿美元,预计2025年有望达到258亿美元,7年年化平均增长率达到8%。
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从需求端来看,手机是射频芯片的最大消费领域,从历史进程来看,无线通讯网络每升级一代, 就带来了更多的频段和制式,对应需要更多的射频芯片,例如 PA (功率放大器)直接决定了手机无线通信的距离、信号质量,甚至待机时间,是整个射频系统中除基带外最重要的部分,手机里面PA的数量随着2G、3G、4G、5G 的进化而向前兼容,从而带来频段不断增加。5G 被引入智能手机,大量频段被集成到一部手机,直接带来射频芯片用量的急剧增加。& L- R% T# K" y' }, i; E) `
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举个例子来说,2G时代手机频段数是4个,单机总价值是0.8美元;3G时代手机频段数上升到6个,单机总价值3.25美元;然而到了4G时代,千元机频段数就达到了8-20个,旗舰机频段数在17-30个,需要20-40个滤波器,10个开关,单机总价值16-20 美元;而到了5G手机,频段数将达到50个,需要80个滤波器和15个开关,单机总价值达25-40美元。也就是说,相比于4G时代,5G时代对于射频滤波器和开关的需求可以实现翻倍。# N9 N$ m- A0 f! Y1 p f
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另一方面,由于对性能的要求较高,5G 时代单部手机中PA(功率放大器)的数量和单价也都比4G时代有大幅的提升。集邦咨询预测,随着5G智能手机渗透率逐渐提升,将带动中国手机GaAs PA市场从2019年的18.76亿美元增长到2023年的57.27亿美元,年复合增长率达到19.17%。换句话说,5G时代对射频前端的需求主要由两方面因素驱动:手机覆盖更多的高频频段推动单机射频芯片用量的显著提升,以及单机价值上的倍增直接带来大规模需求增长空间,总结起来就是量价齐升。. f7 r( x2 ]& Y+ y( J/ ^# z, h
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除此之外,通讯基站同样是射频芯片需求量很大的一个领域。基站射频芯片是实现信号收发的核心芯片,随着通讯技术升级,基站天线更加系统化和复杂化,基站天线用量也在大幅提升,每一路天线都连接滤波器、功放、射频开关等元器件,最后通过连接器与光纤相连接,收发通道数目的增加将会带来对这些环节需求量的提升。' J/ X8 i# s! q, b! b1 m
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《每日财报》还是用实际的例子来说明,4G宏基站主要采用4T4R方案,对应的射频PA需求量为12个,而5G基站以64T64R大规模天线阵列为主,对应的PA需求量高达192个,也就是说,5G基站PA的数量将增加16倍。而且在5G基站中,GaN射频PA将成为主流技术,集邦咨询的数据显示,2019 年为基站端GaN功率放大器同比增长71.4%,2020年将会成为5G建设爆发年,基站端GaN功率放大器市场规模有望达32.7亿元,同比增长340%。
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