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芯片国产替代5G系列之射频芯片发展前景

芯片国产替代5G系列之射频芯片发展前景
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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
出品 | 每日财报
作者 | 刘雨辰
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 。
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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量价齐升打开市场空间
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 。
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% 。
【芯片国产替代5G系列之射频芯片发展前景】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 。
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 。
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 。
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 。
《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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