靠近天線部分的裝置是射頻前端裝置。
射頻前端包括髮射通路和接收通路。
發射通路的器件不多，功率放大、濾波之類的。
接收通路的器件比較多一點，包括低噪聲放大器（LNA）、濾波器等器件，包括增益、靈敏度、射頻接收頻寬等指標，要根據產品特點進行設計，目的是保證有用的射頻訊號能完整不失真地從空間拾取出來並輸送給後級的變頻、中頻放大等電路。

 

射頻前端是指在通訊系統中，天線和中頻（或基帶）電路之間的部分。在這一段裡訊號以射頻形式傳輸。對於無線接收機來說，射頻前端通常包括：放大器，濾波器，變頻器以及一些射頻連線和匹配電路。

 

射頻器件是無線連線的核心，凡是需要無線連線的地方必備射頻器件。在物聯網應用推動下，未來全球無線連線數量將成倍的增長。高通預計到 2020 年，全球實現無線連線的終端裝置數量超過 250 億個。

　　無線連線需求不止，射頻器件行業機會不斷。手機配臵的無線連線協議越來越多，直接驅動射頻器件行業持續成長。從早期的 2G 單一通訊系統，到現在的2G、 3G、 4G、 Wifi、藍芽、 NFC、 FM，手機需要支援 7 個以上無線通訊系統，射頻器件單機價值數倍於十年前的系統。

　　5G演進是循序漸進的過程，創新射頻器件技術有望在 4.5/4.9G得到應用。 2G到 3G 的演進過程中，無線通訊經歷了 UMTS、 HSPA、 HSPA+三個階段； 3G到 4G 的演進過程經歷了 class 1-2、 class3-4、 class5 三個階段。

　　我們認為向，5G 的演進過程同樣是一個循序漸進的過程，會經歷 4.5G/4.9G 等中間形態。

　　而在這些中間形態中（2018 年左右），就會有一些射頻技術實現商業化應用。射頻器件在消費電子及軍工產業都有著至關重要的應用，產業資本及國家大基金的重視程度將與日俱增。在各方資本的助力下，國內射頻器件行業將迎來新一輪行業大發展機遇。

　　PA 晶片領域：

　　PA 晶片行業迎來介面標準化及砷化鎵晶圓代工向國內轉移兩大紅利，國內 PA 廠商的產品研發及生產過程更加順暢，預計在 5G 時代國產替代率將大幅提高。目前國內已經湧現出諸如漢天下、中普微、 RDA 等一批 PA優秀廠商。

　　濾波器領域：

　　到 2020 年，頻段數量新增 50 個以上，理論上新增一個頻段需要配置2 個濾波器，頻段數量增長直接驅動濾波器數量大幅增長。

　　天線領域：

　　MIMO 多天線技術的應用，單個手機及基站配臵的天線數量成倍增長。 5G 最大的變化是引入高頻率頻段，天線的設計方案將由現有的單體天線改為陣列天線，新型磁性材料及 LTCC 整合技術將是 5G 天線的核心技術。國內廠商在 4G 天線已經佔據國際領先位臵，產品已進入蘋果、三星等高階手機品牌。而在釐米波、毫米波通訊領域，國內科研院所積累了豐富的技術經驗，雷達及衛星通訊的技術處於全球領先地位。我們看好在 5G 浪潮推動下，軍用

　　釐米波/毫米波技術向消費電子領域的轉化邏輯。

　　什麼是射頻器件

　　射頻器件是無線通訊裝置的基礎性零部件，在無線通訊中扮演著兩個重要的角色，即在發射訊號的過程中扮演著將二進位制訊號轉換成高頻率的無線電磁波訊號；在接收訊號的過程中將收到的電磁波訊號轉換成二進位制數字訊號。

　　無論何種通訊協議，使用的通訊頻率是高是低，配臵射頻器件模組是系統必備的基礎性零部件。無論是使用 13.56Mhz 的訊號作為傳輸載體 NFC 系統；抑或是使用900/1800Mhz 訊號作為傳輸載體的 GSM 通訊系統； 還是使用 24Ghz 和 77Ghz 電磁波訊號作為傳輸載體的無人駕駛毫米波雷達，均需要配臵射頻器件模組。作為無線通

　　訊不可缺少的基礎一環，射頻器件的技術革新是推動無線連線向前發展的核心引擎之一。在聯網裝置大規模增長的環境下，射頻器件行業是未來成長最快且最確定的方向性資產。

　　未來的世界是一個無線連線一切的世界。根據 Gartner 預測，到 2020 年，聯網裝置將達到 250 億部，實現全球平均每個人 3 個聯網裝置的規模。而據 Gartner 統計，在2015 年，全球消費行業僅僅只有 29 億部聯網裝置；工業應用領域僅 7.36 億部聯網裝置。在無線聯網終端裝置從 2015 年的 36 億部增加至 250 億部的大趨勢下，射頻器件的年產值將增加數倍。

 

 

 

圖 1: 蘋果 iPhone 6s SE 中的主要射頻器件及晶片

 

　　射頻前端的構成

　　射頻前端模組由功率放大器（PA）、濾波器、雙工器、射頻開關、低噪聲放大器、接收機/發射機等組成。其中功率放大器負責發射通道的射頻訊號放大；濾波器負責發射及接收訊號的濾波；雙工器負責 FDD 系統的雙工切換及接收/傳送通道的射頻訊號濾波；射頻開關負責接收、發射通道之間的切換；低噪聲放大器主要用於接收通道中的小訊號放大；接收機/發射機用於射頻訊號的變頻、通道選擇。

 

圖2 行動通訊終端各個射頻器件之間的訊號傳輸關係

 

　　以 iPhone 7 的配臵來看，手機配臵了 3 顆 PA 晶片（高、中、低頻段）， 2 顆濾波器組， 2 顆射頻開關， 2 顆 PA、濾波器一體化模組。

 

表 1: 蘋果 iPhone 7 的射頻前端晶片主要供應商

 

 

圖3  蘋果手機射頻前端模組的演進（ 2010 年到 2015 年）

 

　　市場規模達 110 億美金，行業保持雙位數高速成長

　　2015 年，全球移動終端射頻器件市場規模約有110 億美金。根據高通半導體的預測，移動終端的射頻前端模組在 2015-2020 年間的複合增速在 13%以上，到 2020 年市場規模將超過 180 億美金。

　　射頻前端模組市場增長強勁，一方面，2015年全球 4G終端出貨量佔比剛剛躍過50%，滲透率的提升保證了未來 2 年的成長動能。另一方面 4G 到 5G 的演進過程中，射頻器件的複雜度逐漸提升，射頻器件的單部手機價值量會得到提升。

 

圖4移動終端射頻器件市場規模（億美金）

 

　　而隨著終端支援的無線連線協議越來越多，從最初的 2G 網路到現在的 NFC、2G/3G/4G網路、 WiFi、藍芽、 FM 等，通訊終端的射頻器件單機價值量增長了數倍。展望未來，4G 的滲透率尚未飽和，滲透率提升將繼續驅動射頻器件單機價值量增長。另外 5G通訊為射頻器件行業帶來新的增長機遇，一方面射頻模組需要處理的頻段數量大幅增加，另一方面高頻段訊號處理難度增加，系統對濾波器效能的要求也大幅提高。

　　在早期的 GSM 手機中，射頻器件的單部手機價值量不足 1 美金，而如今 4G 時代，蘋果、三星的高階旗艦機型的射頻器件單機價值量超過 12.75 美金，單機價值量在過去的十年間增長了數倍。

　　3G 終端轉換為 4G 終端帶來單機價值量翻倍以上增長。 根據美國射頻器件巨頭Triquent的預測， 進入 4G 時代， 單部手機射頻器件價值從 3G 終端的 3.75 美金提升至 7.5 美金，支援全球漫遊的終端裝置 ASP 甚至達到了 12.75 美金。

 

圖5  單部手機 RF器件價值量演變（美金）

 

 

圖6  單臺手機 RF器件價值量

 

　　5G 三大技術升級，射頻器件迎來革新機會

　　5G 通訊為了實現在通訊速率及容量上的升級， 在技術上主要有三大變化：一是使用了更多的通訊頻段；二是使用量 MIMO 多天線技術；三是使用了載波聚合技術。

　　（1）通訊頻段帶來的機會

　　在 2012 年全球 3G 標準協會 3GPP 提出的 LTE R11 版本中，蜂窩通訊系統需要支援的頻段增加到 41 個。根據射頻器件巨頭 skyworks 預測，到 2020 年， 5G 應用支援的頻段數量將實現翻番，新增 50 個以上通訊頻段，全球 2G/3G/4G/5G 網絡合計支援的頻段將達到 91 個以上。

　　理論上，單個頻段的射頻訊號處理需要 2 個濾波器。由於多個濾波器會整合在濾波器組中，手機配臵的濾波器器件與頻段數量之間的關係並非簡單線性比例關係。但頻段增多之後，濾波器設計的難度及濾波器數量大幅增加是確定的趨勢，相應的價值量和銷售數量都會數倍於目前的濾波器。

　　就實際應用而言，國內市場銷售的手機普遍支援五模十三頻，即支援的頻段數量為13 個。 而在之前，國內 2G 手機僅需要支援 4 個頻段， 3G 手機至少支援 9 個頻段，支援頻段的數量在每一代通訊系統升級過程中都有大幅提升。

　　美國 FCC（聯邦通訊委員會）在今年 7 月份劃定了 5G 頻段，是世界上第一個確定5G 高頻段頻譜的國家。美國 5G 通訊頻段包括3.85Ghz、 7Ghz、 27.5-28.35 Ghz、37-38.6 Ghz、 38.6-40 Ghz、 64-71 Ghz。 從美國劃定的 5G 頻段來看，新增頻段集

　　中在 3.8-7Ghz、 27-40Ghz、 64-71Ghz 的低、中、高三大頻段，高頻率頻段對濾波器的效能要求更加苛刻，濾波器行業面臨著一場從材料到製造工藝的全新技術革命。

 

表2  LTE 到 5G演進的主要技術引數

 

 

圖 7 :無線頻段數量的演變（ 1999 年-2012 年）

 

　　（2）MIMO技術帶來的射頻天線機會

　　MIMO 技術指訊號發射端和接收端採用多根發射天線和接收天線的通訊技術。 MIMO技術使得通訊的速率及容量成倍的增長，是 LTE 及未來 5G 的關鍵技術之一。 MIMO技術的應用普及為天線行業帶來巨大增量市場，基站及終端天線迎來快速增長的行業性機會。

　　為提升通訊速率，預計到 2020 年， MIMO64x8 將成為標準配臵，即基站端採用 64根天線，移動終端採用 8根天線的配臵模式。目前市場上多數手機僅僅支援MIMO 2x2技術，如若採用 MIMO64x8 技術，基站天線的配臵數量需要增長 31 倍，手機天線數量需要增長 3 倍。

　　（3）載波聚合帶來射頻開關及濾波器機會

　　載波聚合技術將數個窄頻段合成一個寬頻段，實現傳輸速率的大幅提升。載波聚合技術的引進大大增加了對射頻器件效能的要求以及射頻系統的複雜度。

　　目前市場上的射頻器件主要採用 2 載波的載波聚合。 2017 年，國內的三大電信運營商將正式啟動三載波的聚合，而到 2018 年，四載波甚至五載波的載波聚合將出現在手機通訊應用中。例如載波聚合技術要求射頻天線開關具有極高的線性度，以避免與其他裝置發生干擾，對於濾波器及射頻開關的效能要求將更加苛刻。

　　隨著載波聚合的逐步普及，射頻 MEMS 開關行業將迎來快速增長。目前機遇 SOI 工藝的射頻開關正在接近技術極限，無法滿足IIP3=90dbm 的要求。能夠達到IIP3>90dbm 的射頻效能目標的唯一一種開關是射頻 MEMS 開關，因此射頻 MEMS開關將在未來 5G 時代迎來確定性增長機會。

 

表3  各種射頻開關對線性度的要求

 

 

表 4  載波聚合技術大幅提升通訊速率

 

 

圖 8  載波聚合（ CA） 技術在 2016 年進入快速滲透期

 

　　回顧 2G 到 4G 的通訊發展歷程，每一代通訊技術的發展都不是一蹴而就的，而是由多個小的技術升級疊加形成的。 2G 時代，地面蜂窩通訊經歷了 GSM、 GPRS、 EDGE三個小型技術升級；而在 3G 時代，地面通訊經歷了 UMTS、 HSPA、 HSPA+三個小型技術升級。我們判斷在 4G 向 5G 的演進過程中，每 2 年就會出現一次小型技術升級。而每一代小型技術升級都會推動射頻器件產品複雜度及單部手機價值量的提升。

 

圖9  3G到 4G的發展歷程中，每 2 年就會有小的技術升級

 

　　射頻器件國產替代空間廣闊

　　手機等終端的射頻器件主要包括 PA 晶片、濾波器、射頻開關、天線。天線是目前國產化率最高的細分領域，信維通訊、碩貝德等在終端天線領域已經達到全球領先水平，產品已經進入蘋果、微軟等國際巨頭供應鏈體系。

　　國產 PA 晶片在 2G、 3G、 WiFi、NFC 等通訊系統中已經實現了大批量出貨銷售，而在 4G PA 晶片領域，國內廠商還處於客戶認證及商業談判階段。射頻濾波器及射頻開關的國產化率相對較低，國內廠商的產品主要集中在軍用無線通訊系統中，在手機等消費電子產品中的應用較少。

　　我國是全球最大的手機生產基地，同時華為、 vivo、 oppo、小米、魅族、聯想等國產品牌的手機銷售量佔全球的 30%以上。憑藉龐大的終端市場需求，手機供應鏈向大陸轉移是非常確定的產業趨勢。事實上， 國內不少射頻器件廠商已經進入了千元智慧機市場，如天瓏、西可、海派、 TCL 等廠商就已經開始採用中普微的 PA 晶片。

　　砷化鎵晶圓代工興起、介面趨於標準化兩大紅利助力 PA 晶片國產化。

　　在 2014 年之前，射頻器件與基帶晶片之間的介面各家廠商採用自家的獨立介面，各不相容。市場上一旦某種型號手機銷量超出預期，由於沒有可被替換的射頻器件廠商可選， PA、射頻開關、射頻濾波器等射頻器件是手機零部件中缺貨最嚴重的零元件。

　　2014 年，聯發科推出了“ Phase 2”整體方案，與Skyworks、 RFMD、 Murata 等廠商合作推出引腳相互相容的射頻 PA 產品。“ Phase 2”方案使得終端廠商替換 PA 器件的彈性大幅提高，即使出現單一供應商缺貨時，其他廠商的產品可以實現快速替補。引腳標準化為國內射頻器件企業切入 4G 市場提供了機會，國內 PA 廠商 Vanchip 及Airoha 在 2015 年加入了聯發科的公板認證，切入了聯發科的低階套片產品。

 

圖 10  聯發科定義的射頻模組標準結構圖（ phase1 至 phase6）

 

　　而砷化鎵 PA 晶片是目前市場主流，出貨佔比佔 9 成以上。在 2G 時代， PA 晶片主要採用 CMOS 工藝，而進入 3G 時代，生產工藝轉向電子遷移率更高、截止頻率更高的砷化鎵製程技術。

　　國內廠商在砷化鎵晶圓製造領域已有不少投資專案，隨著三安光電及海特高新的砷化鎵產線投產，國內 PA 晶片廠商的研發及生產環境將得到大幅改善。

 

圖 11 射頻器件各細分方向工藝路線圖（ 2010-2018）

 

　　有了既定方向，國內廠商則需要立足 2G/3G 市場，向 4G 市場發起突圍。

　　目前 4G 手機一般配置4 顆 PA 晶片，一些高階旗艦機型配置5 顆 PA 晶片，比如蘋果 iPhone 7 即配臵了 5 顆 PA 晶片。國內晶片設計廠商抓住國內手機品牌崛起的機會成功切入了 PA 晶片廠商，湧現出了 RDA、漢天下、中普微電子、國民飛驤、 Vanchip等一批射頻 PA 晶片廠商。目前國內 PA 晶片廠商的主力銷售產品集中為 2G/3G PA晶片，在 4G PA 晶片領域市場佔比較小。

　　PA 晶片是決定發射訊號質量的重要器件，其線性度及轉化效率決定了通話質量。國內射頻龍頭企業 RDA 在 2015 年 12 月實現了 4G PA 晶片的客戶批量驗證，標誌著國內廠商在 4G 產品上實現了突破。

 

表 5: 國內主要 PA 廠商

 

 

圖 12:  PA 晶片市場格局

 

　　saw/baw濾波器國產替代興起

　　Saw、 baw 濾波器的效能（插入損耗低、Q 值高）遠遠由於 PCB 電路濾波器、 BST濾波器及 MEMS 濾波器，是目前手機應用的主流濾波器。

 

圖 13:saw 濾波器與 MEMS、 BST、 PCB 濾波器的技術指標對比

 

　　Saw 濾波器與 baw 濾波器處理的頻段各有差異，saw 濾波器主要面向 2.1Ghz 以下的應用為主， baw 濾波器主要面向 2.1Ghz 以上的頻段為主。

 

圖14、saw 濾波器與 baw 濾波器應用範圍

 

 

表六、Saw 濾波器與 baw 濾波器對比

 

　　濾波器是射頻前端模組增長最快的細分方向，高通預測射頻濾波器市場將由現在的50 億美金的市場規模增長至 2020 年的 130 億美金。面對快速增長的濾波器市場機遇，高通與日本濾波器巨頭 TDK 在今年年初組建了合資公司 RF 360 公司，預計投資超過 30 億美金。

　　另據 Mobile Experts 預測，到 2020 年濾波器市場將由 2015 年的 50 億美金增長至2020 年的 120 億美金。 Mobile Experts 的預測與高通基本一致，射頻濾波器是業界普遍認可的高成長細分行業。

 

圖 15  射頻前端各個細分方向市場空間預測（十億美金）

 

　　將打破日本濾波器的壟斷

　　全球來看， saw 濾波器的主要供應商是 TDK-EPCOS 及 Murata，兩者合計佔有 60-70%市場份額； baw 濾波器的主要供應商是 Avago 及 Qorvo(Triquint)，兩者佔有 90%以上市場份額。

　　例如， iPhone 7 配置了 2 個大的濾波器組及 2 個濾波器，其中 TDK 供應了 2 顆濾波器組及一顆濾波器，而 Murata 供應了 1 顆濾波器

 

圖16、SAW 濾波器市場格局

 

 

圖 17  baw 濾波器市場格局

 

　　在 saw 濾波器領域，國內主要廠商包括以中電 26 所、中電德清華瑩為代表的科研院所、無錫好達電子等廠商。國內廠商整體實力較薄弱，科研院所的產品主要面向軍用通訊終端裝置。無錫好達電子的 saw 濾波器產品在手機中實現了銷售，客戶包括中興、宇龍、金立、三星、藍寶、富士康、魅族等。

 

表7  saw 濾波器國內廠商情況