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乘移动终端的东风,一文读懂射频器件业未来发展与趋势

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理论上,单个频段的射频信号处理需要2个滤波器。由于多个滤波器会集成在滤波器组中,手机配置的滤波器器件与频段数量之间的关系并非简单线性比例关系。但频段增多之后,滤波器设计的难度及滤波器数量大幅增加是确定的趋势,相应的价值量和销售数量都会数倍于目前的滤波器。

  

就实际应用而言,国内市场销售的手机普遍支持五模十三频,即支持的频段数量为13个。而在之前,国内2G手机仅需要支持4个频段,3G手机至少支持9个频段,支持频段的数量在每一代通信系统升级过程中都有大幅提升。

  

美国FCC(联邦通信委员会)在今年7月份划定了5G频段,是世界上第一个确定5G高频段频谱的国家。美国5G通信频段包括3.85Ghz、7Ghz、27.5-28.35 Ghz、37-38.6 Ghz、38.6-40 Ghz、64-71 Ghz。从美国划定的5G频段来看,新增频段集中在3.8-7Ghz、27-40Ghz、64-71Ghz的低、中、高三大频段,高频率频段对滤波器的性能要求更加苛刻,滤波器行业面临着一场从材料到制造工艺的全新技术革命。

  

LTE到5G演进的主要技术参数

  

  

999年-2012年无线频段数量的演变

 

MIMO 技术指信号发射端和接收端采用多根发射天线和接收天线的通讯技术。MIMO技术使得通讯的速率及容量成倍的增长,是LTE 及未来5G 的关键技术之一。MIMO技术的应用普及为天线行业带来巨大增量市场,基站及终端天线迎来快速增长的行业性机会。

  

为提升通讯速率,预计到2020 年,MIMO64x8 将成为标准配置,即基站端采用64根天线,移动终端采用8 根天线的配置模式。目前市场上多数手机仅仅支持MIMO 2x2技术,如若采用MIMO64x8 技术,基站天线的配置数量需要增长31 倍,手机天线数量需要增长3 倍。

  

载波聚合技术将数个窄频段合成一个宽频段,实现传输速率的大幅提升。载波聚合技术的引进大大增加了对射频器件性能的要求以及射频系统的复杂度。目前市场上的射频器件主要采用2 载波的载波聚合。2017 年,国内的三大电信运营商将正式启动三载波的聚合,而到2018 年,四载波甚至五载波的载波聚合将出现在手机通讯应用中。例如载波聚合技术要求射频天线开关具有极高的线性度,以避免与其他设备发生干扰,对于滤波器及射频开关的性能要求将更加苛刻。

  

随着载波聚合的逐步普及,射频MEMS 开关行业将迎来快速增长。目前机遇SOI 工艺的射频开关正在接近技术极限,无法满足IIP3=90dbm 的要求。能够达到IIP3》90dbm 的射频性能目标的唯一一种开关是射频MEMS 开关,因此射频MEMS开关将在未来5G 时代迎来确定性增长机会。

  

载波聚合(CA)技术在2016 年进入快速渗透期

  

回顾2G到4G的通讯发展历程,每一代通讯技术的发展都不是一蹴而就的,而是由多个小的技术升级叠加形成的。2G时代,地面蜂窝通讯经历了GSM、GPRS、EDGE三个小型技术升级;而在3G时代,地面通讯经历了UMTS、HSPA、HSPA+三个小型技术升级。我们判断在4G向5G的演进过程中,每2年就会出现一次小型技术升级。而每一代小型技术升级都会推动射频器件产品复杂度及单部手机价值量的提升。

  

  

联网设备大规模增长 射频器件行业发展形势分析

手机等终端的射频器件主要包括PA 芯片、滤波器、射频开关、天线。天线是目前国产化率最高的细分领域,信维通信、硕贝德等在终端天线领域已经达到全球领先水平,产品已经进入苹果、微软等国际巨头供应链体系。国产PA 芯片在2G、3G、WiFi、NFC 等通信系统中已经实现了大批量出货销售,而在4G PA 芯片领域,国内厂商还处于客户认证及商业谈判阶段。射频滤波器及射频开关的国产化率相对较低,国内厂商的产品主要集中在军用无线通信系统中,在手机等消费电子产品中的应用较少。我国是全球最大的手机生产基地,同时华为、vivo、oppo、小米、魅族、联想等国产品牌的手机销售量占全球的30%以上。凭借庞大的终端市场需求,手机供应链向大陆转移是非常确定的产业趋势。事实上,国内不少射频器件厂商已经进入了千元智能机市场,如天珑、西可、海派、TCL 等厂商就已经开始采用中普微的PA 芯片。

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