5G机遇下国产射频滤波器乘风而起

    2020-07-24 15:11
    头豹研报

    2020年中国射频滤波器行业报告

    2022-03-02

    全文字数:3647字,精读时间:8分钟

    本文援引于报告《2020年中国射频滤波器行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。

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    滤波器国产化替代进程加速

    在中美贸易摩擦背景下,中国政府愈加注重通信设备领域的自主可控。作为通信领域的核心零部件之一,滤波器国产化替代已成必然趋势。虽然目前中国滤波器自给率较低,但国内替代需求量大、下游厂商助力、技术差距逐步缩小、生产配套能力逐步加强四大积极因素助力滤波器国产化替代加速。

    射频滤波器定义与分类

    射频滤波器又名“射频干扰滤波器”,是消费电子中必不可缺的重要元器件之一。射频滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路,主要负责对通信通道中的信号频率进行滤波。滤波器允许符合特定频率的信号通过,同时抑制其他不需要的频率信号,可解决不同频段和通信系统之间产生的信号干扰问题,广泛应用于基站和终端设备的射频信号处理系统中。

    按工艺材料分类,射频滤波器可分为声学滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器,其中声学滤波器(SAW、BAW)是目前手机应用的主流滤波器。根据技术不同,声学滤波器又可分为声表滤波器(SAW滤波器)和体声波滤波器(BAW滤波器)两种。其中,SAW滤波器产品包括普通的SAW、具有温度补偿特性的TC-SAW滤波器及高频I.H.P-SAW;BAW滤波器产品包括BAW-SMR和FBAR。

     

     

    5G手机新一轮的换机潮和物联网的快速发展将推动中国射频滤波器市场规模提升

    射频滤波器下游应用领域广泛,本报告仅测算应用于手机及其他移动终端(如物联网连接设备)的市场规模。2015年-2019年,中国射频滤波器市场规模(按销售额)从28.5亿美元下降至26.1亿美元,年复合增长率达-2.2%,主要原因是过去五年中国智能手机产品变化较少,市场趋向饱和,导致手机出货量和滤波器市场呈下滑趋势。随着5G实现规模商用,中国智能手机出货量有望重回增长轨道,进一步提升中国射频滤波器需求量。头豹预测,未来五年,在5G驱动下,5G手机新一轮的换机潮和物联网的快速发展将推动中国射频滤波器市场规模提升。

    受益于中国消费电子的蓬勃发展,中国是射频滤波器产品消费大国,但中国射频滤波器市场被美国和日本企业占据,本土企业出货量不及需求量的5%,产需不匹配,供应缺口大,国产替代空间广阔

    中国滤波器行业起步较晚,本土厂商对上游依赖程度高,通过“Fabless+Foundry+OSAT”的垂直分工进入射频滤波器市场

    射频滤波器行业产业链分为三个环节。产业链上游参与主体包括EDA软件、压电材料、封装材料供应商,分别为设计、制造与封装工艺提供关键的软件和材料;产业链中游参与主体是射频滤波器生产相关企业;产业链下游参与者为通信终端设备集成商,主要涉及智能手机、物联网、智能穿戴等多个领域。

    (1)   产业链上游:压电晶体是滤波器的主要原材料之一。全球压电晶体市场份额主要被日本企业垄断,日本信越化学、住友金属工业等企业占据全球高端铌酸锂、钽酸锂晶片市场95%以上的份额。此外,日本企业拥有技术优势。国际市场主要以4英寸压电晶体为主流产品,但近三年来,日本企业加强对6英寸LT晶体的研发,实现6英寸LT晶片的量产,并得到头部滤波器企业Murata、TDK等厂商的验证与批量应用。中国大陆从事钽酸锂和铌酸锂的企业有德清华莹、中电26所及天通股份。中国压电晶体产业仍处于起步阶段,产能不足,迫使中国滤波器厂商进口压电晶体,导致滤波器生产成本拉升,一定程度制约滤波器国产替代的发展。

    (2)   产业链中游:射频滤波器产业链中游参与主体是射频滤波器生产相关企业,包括Fabless设计厂商、Foundry晶圆制造厂、OSAT封测代工厂以及IDM厂商。海外滤波器厂商主要以IDM垂直整合模式为主,其具备产业链整合能力,可协同优化设计、制造、销售等环节,实现设计和生产一体化,有效确保产品性能和降低成本,并享受全产业链产品附加值。中国滤波器厂商主要以“Fabless+Foundry+OAST”垂直分工模式为主,属于轻资产运作模式。该模式初始投资成本较小,无需承担高昂的设备费用,能快速捕捉市场热点需求并迅速推出相应产品,盈利弹性大,更适用于目前中国滤波器产业急需突破瓶颈的现状。

    (3)   产业链下游:中国射频滤波器行业产业链的下游参与主体是通信终端设备集成商,该类企业负责将滤波器与其他功能器件集合成通信模组,再装配在终端通信电子设备中。射频滤波器作为移动设备的通信核心,广泛应用于智能手机、物联网、汽车电子、智能穿戴等多个领域,其中目前智能手机应用占比高达80%。


    通信频段数目与产品升级给滤波器市场所带来的的“量”和“价”的提升

    射频滤波器是射频前端器件中市场规模增长最快的细分领域,其快速增长的原因是通信频段数目与滤波器升级所带来的的“量”和“价”的提升。

    (1)需求量方面,随着通信技术的发展,通信频段数量的增加将会带动单机射频滤波器用量的提升。通信技术从2G发展至5G,手机通信频段数目从2G的4个频段上升到5G的50余个频段。然而,为了支持新频段的通信功能,手机每新增一个频段将需要增加相应频段的滤波器,因此频段数量的增加将会带动射频滤波器市场需求量的增长。基于当前处于发展早期的5G手机而言,5G手机单机的射频滤波器用量需求约为70个,相比4G手机单机射频滤波器用量(以40个射频滤波器用量为标准)提升近80%。在支持更多5G新增频段以及应用大规模MIMO和CA的背景下,射频滤波器用量将会进一步提升,滤波器行业市场空间也将会持续扩大;

    (2)价值量方面,在射频滤波器用量增长与手机内部空间有限的背景下,5G时代的射频滤波器将会趋向小型化、集成化、轻量化、高频化。射频滤波器的升级发展将对其在设计、制造、封装等方面提出更高要求,从而推升产品单价提升。手机通信从2G进入5G之后,单机手机射频器件价值量从0.5美元提升至12.0美元以上。

    在5G发展前期,终端设备商仍会采取SAW滤波器应用于手机的中低频段;在5G发展中后期,BAW滤波器成为新一代市场主导产品,市场渗透率上升

    从产品发展趋势来看,BAW将会替代SAW成为新一代的滤波器技术,并逐步应用于华为、苹果等高端系列手机中。然而,现阶段由于5G技术仍未发展成熟,且BAW滤波器成本较高,SAW滤波器仍将是中低端市场的主力产品。根据Yole数据,2019年SAW滤波器市场渗透率仍达56%,需求量仍较大。两类滤波器将会在近五年内共存于市场,各自发挥性能优势。SAW主要应用于成本压力较大,对频率、性能等要求稍微较低的产品中,而BAW主要应用于高性能、高频率和高功率的产品中。

    在5G发展前期(2019年-2021年初),终端设备商仍会采取SAW滤波器应用于手机的中低频段;在5G发展中后期(2021年之后),BAW滤波器成为新一代市场主导产品,市场渗透率上升,预计2022年,其市场渗透率达60%。

    射频滤波器技术壁垒高,竞争格局以美日企业为主

    射频滤波器行业属于技术密集型制造业,设计开发与制造工艺难度高,目前全球滤波器市场主要被美日企业垄断,市场集中度高。在射频滤波器领域,美日企业经历多次整合并购后,呈现寡头垄断、“强者恒强”的竞争格局。根据Yole数据,2018年,全球SAW滤波器市场主要由Murata(47%)、TDK(21%)、TaiyoYuden(14%)、Skyworks(9%)占据,合计占比达91%;而BAW滤波器的主要厂商由Broadcom(87%)和Qorvo(8%)高度垄断,两者合计占据超95%的市场份额。

    中国是滤波器的消费大国,然而国产滤波器厂商整体实力偏弱,市场话语权有限,产量无法满足国内需求,长期依赖进口。中国低端滤波器SAW产量只占全球1-3%,而高端BAW滤波器占比基本为零。中国SAW厂商有麦捷科技、德清华莹、好达电子等,其中麦捷科技与中电26所共同生产的SAW产品已进入华为、TCL、闻泰等企业;好达电子的SAW产品已进入中兴、魅族等手机厂商供应链。中国BAW厂商有天津诺思、中电26所等,其中天津诺思已投产晶元生产线与工艺研发线,已有样品或小规模出货,但更多的厂商仍停留在研发阶段。此外,由于中国滤波器行业刚起步,且本土厂商较少,因此本土企业竞争程度不高。

    深度见解:SAW滤波器有望成为国产手机端声学滤波器的突破口

    在全球滤波器市场中,日本(如Murata、TDK)和美国(如Broadcom、Qorvo)厂商占主导地位。中国射频滤波器市场仍处于发展初期,在市场上处于弱势地位,技术实力与产量规模均落后。在中国滤波器国产替代空间巨大的背景下,中国厂商可通过从中低端SAW布局渗透,逐步提升技术实力,提升市场份额。目前中国已有一批具备研发和生产SAW滤波器的优良企业,如麦捷科技、德清华莹、中电26所、好达电子等已逐步实现为下游中低端手机市场供货。



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