射频开关(射频开关原理)

 

来源：内容来自「兴业证券」，谢谢。

编者按：最近，博通要卖掉射频前端事业部的新闻在行业内引起了轩然大波，那究竟射频前端是个怎样的市场？让我们再来重新看一下。

手机终端的通信模块主要分为天线、射频前端模块、射频收发模块、基带信号处理。射频前端是移动智能终端产品的核心组成部分，它是模拟电路中应用于高频领域的一个重要分支。按照设备中产品形态分类，射频器件可分为分立器件和射频前端模组。分立器件即功放、滤波器、天线开关等各个独立器件；射频前端模组则是将器件集成在一起，随着通信技术的进步，集成化和小型化技术趋势已使射频前端模组倍受推崇。

射频前端介于天线与射频收发之间，可以分为接收通道和发射通道，元件主要包括滤波器（Filters）、低噪声放大器（LNA，LowNoiseAmplifier），功率放大器（PA，PowerAmplifier）、射频开关（RFSwitch）、天线调谐开关（RFAntennaSwitch）、双工器。从线路看信号传输：

其接收通道：信号—天线—天线开关—滤波器/双工器—LNA—射频开关—射频收发—基带；

其发射通道：基带—射频收发—射频开关—PA—滤波器/双工器—天线开关—天线—信号。

天线用于无线电波的收发；射频开关用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段间的切换；LNA用于实现接收通道的射频信号放大；PA用于实现发射通道的射频信号放大；滤波器用于保留特定频段内的信号，而将特定频段外的信号滤除；双工器用于将发射和接收信号的隔离，保证接收和发射在共用同一天线的情况下能正常工作。

天线与射频开关

天线用于无线电波的收发，连接射频前端，是接收通道的起点与发射通道的终点。天线按功能分类包括主天线、GPS定位天线、Wifi天线、NFC天线、FM天线等。天线的应用包括基站侧与终端侧，本文主要介绍手机终端情况。随着信息技术的不断发展，无线网络频段增加、频率升高，驱使手机天线的使用增加，同时，为实现高速、多频率、少损耗的传输，终端天线通过材料、结构、工艺的不断改进实现性能的提升。

射频开关的作用是控制多路射频信号中的一路或几路实现逻辑连通，达到不同信号路径的切换的目的，包括接收与发射的切换、不同频段间的切换等，最终可以共用天线、节省终端产品成本。射频开关的主要包括移动通信传导开关、WiFi开关、天线调谐开关等。

它的运作原理如下：当射频开关的控制端口加上不同电压时，射频开关各端口将呈现不同的连通性。以单刀双掷射频开关为例，当控制端口加上正电压时，连接端口1与端口3的电路导通，同时连接端口2与端口3的电路断开；当控制端口加上零电压时，连接端口1与端口3的电路断开，同时连接端口2与端口3的电路导通。通过控制电压，实现了不同电路的连通。

滤波器

滤波器主要是通过电容、电感、电阻等元件组合移除信号中不需要的频率分量，保留所需要的频率分量，传输特定的筛选后的信号，消除频带间相互干扰。目前手机中常用的滤波器包括声表面波滤波器(SurfaceAcousticWaveFilter，SAWFilter)、体声波滤波器(BulkAcousticWaveFilter，BAWFilter)和薄膜腔声谐振滤波器（FilmBulkAcousticResonator，FBAR）。

SAW是一种沿着固体表面传播的声波。一个基本的SAW滤波器由压电材料(piezoelectricsubstrate)和2个InterdigitalTransducers(IDT)组成。电信号通过IDT转为声波，声波通过IDT又转为电信号。这一过程主要是依赖压电材料，压电是指晶体在收到外部压力时会产生电压，相反地，晶体两面存在电压时，形状会发生微变。

SAW的频率与速率成正比，与IDT电极间间距成反比。当间距越小是，电流密度大会产生电迁移和发热等问题，因此SAW滤波器不太适合2.5GHz以上的频率。另外，SAW滤波器易受到温度变化影响，温度升高时，基片材料刚度将变小、声速降低，因此替代方法是温度补偿滤波器（TC-SAW），通过在IDT结构上增加涂层改善性能，使其在温度升高时，刚度会增加。

BAW滤波器采用石英晶体作为基板，声波垂直传播。基本结构是两个金属电极夹着压电薄膜(Quartzsubstrate在2GHz下厚度为2um)，声波在压电薄膜里震荡形成驻波(standingwave)。板坯厚度和电极质量（mass）决定共振频率。

BAW滤波器适用于高频（1.5GHz以上有优势），且尺寸会随频率升高而缩小，对温度变化不敏感，拥有极低损耗与陡峭的滤波器裙边。其工艺与成本比SAW/TC-SAW复杂，价格也更高昂，其压电层的厚度必须在几微米量级，因此，要在载体基板上采用薄膜沉积和微机械加工技术实现谐振器结构。

FBAR不同于以前的滤波器，是使用硅底板、借助MEMS技术以及薄膜技术而制造出来的，包括硅反面刻蚀型（Membranetype）和空气隙型（Airgaptype）。

硅反面刻蚀型是基于MEMS的体硅（Si）微加工技术（bulkmicromachining），将Si片反面刻蚀。在压电震荡堆的下表面形成空气——金属交界面，从而限制声波于压电震荡堆之内。它类似于BAW滤波器的基本结构，两面都是空气，空气的声波阻抗远低于压电层的声波阻抗，因此大部分声波都会反射回来。此技术的缺点是由于大面积移除Si衬底，导致机械牢度降低；另外，相比BAW滤波器较少部分跟底下基层接触，不方便散热。

空气隙型是基于MEMS的表面微加工技术（surfacemicromachining），在硅片的上表面形成一个空气隙以限制声波于压电震荡堆之内。通过先填充牺牲材料最后再移除之的方法制备空气腔以形成空气——金属交界面。

FBAR具有体积小、工作频率高、效率高、插入损耗低、带外抑制大、高Q、大功率容量、低温度系数以及良好的抗静电冲击能力和半导体工艺兼容性等优点。FBAR滤波器与传统介质滤波器和SAW滤波器相比，能具备更完善的功率处理能力、减少插入损耗和选择度特性。FBAR是目前唯一可以与RFIC以及MMIC集成的射频滤波器解决方案，且能以更低的价格提供更有益的性能，具有较强的市场竞争力。在未来的无线通信系统和无线接入领域，FBAR滤波器市场前景广阔。

LNA与PA

低噪声放大器LNA的功能是将从天线处接收到的微弱射频信号放大，尽量减少噪声的引入，在移动智能终端上实现信号更好、通话质量更高和数据传输率更高的效果。以卓胜微的LNA产品为例，根据适用频率的不同，可以分为全球卫星定位系统LNA、移动通信信号LNA、电视信号LNA、调频信号LNA。

LNA的工作原理如下：输入的射频信号被输入匹配网络转化为电压，经过放大器对电压进行放大，同时在放大过程中最大程度降低自身噪声的引入，最后经过输出匹配网络转化为放大后功率信号输出。

LNA的主要规格是噪声系数（NF），即通过LNA增加的固有噪声量，当NF介于15-20db时，能将收到的信号升压到可被后续放大器、滤波器正确处理的范围。

功率放大器PA是将发射通路调制振荡电路产生的射频信号功率方法，获得足够大的射频输出功率后，经匹配网络将其馈送至天线。PA的功效定义为输出信号的功率与输入信号功率之差与直流电源功耗的比值。主要技术指标为输出功率与效率：最大输出功率决定了PA最大容量，而增加输出功率即增益输入与输出之间的比值；提高工作效率需要增大对不同频率信号的承载；另外，增加工作带宽可以扩大PA使用范围。

5G应用场景丰富，手机终端机会先临

5G具备三大应用场景：增强移动宽带(eMBB)、海量物联网业务(mMTC)、超高可靠性与超低时延业务(uRLLC)。其中，eMBB是以人为中心的应用场景，变现为超高的传输数据速率，广覆盖下的移动性保证，支持高清视频应用；mMTC场景下数据速率较低、时延不敏感，但连接覆盖面广，促进智慧城市、智慧家居等的发展；uRLLC场景下连接时延达到1ms级别，支持高速移动500km/h下高可靠性99.99%的连接，适用于工业控制、车联网、远程医疗等应用。

5G技术在数据传输速率、移动性、传输时延及终端连接数量等具备优势，将进一步推动万物互联。其8个技术指标相比4G有所跃升，包括峰值速率（5G-20GbpsVS4G-1Gbps）、用户体验速率（5G-100MbpsVS4G-10Mbps）、频谱效率（5G-3xVS4G-1x）、流量密度（5G-10Mb/s/mVS4G-0.1Mb/s/m）、移动性（5G-500km/hVS4G-350km/h）、网络能效（5G-100xVS4G-1x）、连接密度（5G-100万终端VS4G-10万终端）和时延性（5G-1msVS4G-10ms）。据德勤研究数据预测，2020-2035年全球5G产业链投资将达到3.5万亿美元，中国占比约30%，达1.05万亿美元。全球行业受5G驱动将创造超12万亿美元的销售额，涵盖制造、信息通信、批发零售、基础设施等多个行业。

在5G建设上，方向大体呈现为基站建设—手机等终端设备—智能物联应用。当前全国已经开始如火如荼开展5G宏基站与微基站的建设，2019-2025年预计以5GNSA网络为主，2025年起以5GSA网络为主，建设过程循序渐进，发展周期较长。终端侧，5G初代手机也已在2019年陆续上市。截至2019年11月已发售5G手机9款，包括三星GalaxyNote10+5G、华为Mate20X5G、华为Mate30/30Pro5G、华为MateX5G、中兴天机Axon10Pro5G、vivoiQOOPro5G、vivoNEX35G、小米9Pro5G、OPPOReno5G。但目前5G手机均只使用Sub-6低频段，除华为Mate305G基带芯片支持NSA和SA双模式外，其余手机仅支持NSA模式。未来随着5G网络由低频段拓宽至毫米波段，由NSA过渡到SA，5G手机将迎来更大的换机空间。移动通讯技术的不断变革与配套射频前端芯片的性能的优化，将不断推动移动数据传输量和传输速度的提高，射频前端的重要性不言而喻。

二、多因素驱动，射频前端与天线机会凸显

1、技术驱动：核心技术变化创造新发展机遇

1.1 5G频段增加，迎接Sub-6GHz和mmWave双市场

5G核心技术主要包括增加基站密度、采用MIMO技术与载波聚合技术、提高频段、高阶调制提高频谱效率等。其技术变化围绕香农定理展开。

其中，C为最大信息传送速率，BW为信道宽度，S为信道内所传信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率，S/(N+1)为信噪比，m为传输和接收天线的数量，1/n为基站网络密度。

为了改善数据传输效果，可分别在以下技术改进：1）降低n值：提高网络密度，增加小型基站数量，减少每个基站的用户数量；2）增加M值：利用MIMO技术，提高MIMO阶数，增加天线发射与接收数量；3）增加BW值：拓宽信道宽度，可以采取增加频段与载波聚合的方式；4）提高信噪比：采用高阶调制提高频谱效率。5G技术的变化促使射频前端价值量的提升，叠加5G时代手机换机带来的数量提升，量价齐升为手机产业链带来戴维斯双击。

（1）低频段（Sub-6GHz）:5G频段增加，天线、射频数量扩增

5G网络的部署采用两种频段FR1和FR2，FR1是低频段Sub-6GHz（频率范围450MHz-6GHz）,特征是传输距离远、覆盖面积大；FR2是高频段mmWave（频率范围24.25GHz-52.60GHz）,特征是传输速度快，容量大，但覆盖面积有限。相比于4G，5GNR除了包含部分LTE频段外，同时新增部分频段。根据射频器件公司Skyworks预测，到2020年，5G应用支持的频段数量将实现翻番，新增50个以上通信频段，全球2G/3G/4G/5G合计支持的频段将达到91个以上。

5G的在我国的布局大致分为三个阶段，4.5G阶段（4G向5G过渡的阶段，NSA与SA网络并存）、5G初步阶段（以Sub-6GHz频段为主的5G阶段）、5G深入阶段（mmWave商用，Sub-6GHz与mmWave共存）。当前我国5G仍处在4GLTE到5GNR的过渡阶段，频段的利用以FR1为主。2018年12月6日,工信部公布了运营商5G试验频率，中国移动分配得到N41、N79频段、中国联通为N78频段、中国电信为N78频段，全网通手机则涵盖N41、N78、N79频段，5G频段数量确定性增加。

3GPPTS38.213协议中说明，5G波束需满足5个边带（SSB），其中，对于3GHz以下的频段，SSB波束的上限为4个，对于3-6GHz的频段，上限为8个。为满足5G下不同场景高低频段需求，5G天线支持全频段波束赋，5G形成形波束的生成至少需要2个天线阵列。若手机需支持全频段，至少需要4个天线，采用4T4RMIMO技术。而理论上新增一个频段需要配置2个滤波器，频段数量增长将直接驱动天线和滤波器数量大幅增长。

（2）高频段毫米波（mmW）：技术区别低频段，有望广泛应用Aip设计

毫米波段作为高频段，将以大带宽实现数据的高速传输，还可利用极密的空间复用度来增加容量。传统通信利用基站与手机间单天线到单天线进行电磁波传播，5G时代为满足大容量与高速率的需求，引入波束成形技术，在基站侧采用阵列天线，自动调节各天线发射信号的相位，使手机侧可以收到叠加的电磁波增强信号强度。

毫米波手机天线有多种应用模式：一个手机对两个基站、一个基站对一个手机、一个基站对几个手机模式等不同应用场景，影响终端手机天线布局。高频毫米波的传输损耗大，因此毫米波手机可能会呈现以下布局特征：一是协同化设计，天线与芯片位置靠近，将天线与射频前端集成化，即采用基于SiP封装的AiP（Antenna-in-Package），减少高频短波下的信号损耗；二是采用两组线性相控阵，可以同时寻找新信号与识别旧信号。因此，5G毫米波手机需要定制，发展进程将位于5GSub-6GHz手机之后，预计在2021年技术成熟后呈现大幅增长态势。

目前5G毫米波模组研发技术要求较高，当前高通和三星具备领先优势。2018年7月，高通推出首款面向智能手机的全集成5GNR毫米波及6GHz以下射频模组，即QTM052毫米波天线模组系列和QPM56xx6GHz以下射频模组系列；同年10月，宣布将QTM052毫米波天线模组系列体积缩小25%。以高通QTM052为例，一部5G毫米波手机将集成4个模组以上。另外，三星的5G毫米波设备也成为全球首个通过美国联邦通信委员会（FCC）批准的5G毫米波产品。

互联网小常识：网络系统的拓扑结构是否需要分为三层的经验数据是：如果节点数为250-5000采用三层网络结构，100-500可以不用设计用户接入层，而直接让用户通过汇聚层的路由器或交换机接入网络；5-250可以不用设计接入层和交换层网络。

根据YoleDevelopment预测，2021年后毫米波手机将放量，预计截至2025年，手机市场中将存在34%连接5GSub-6GHz网络,20%连接5G毫米波网络（数量预计为5.64亿部）。长远来看，手机端毫米波天线市场空间广阔，提供天线板、转接软板，以及AiP封装的企业将受益其中。

1.2 射频材料低频段以GaAs主导，高频段GaN占优

5G来临，射频功放材料将以GaAs主导。半导体材料的变迁历程如下：Ge(锗)、Si(硅)——GaAs(砷化镓)、InP(磷化铟)——SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)——SiGe(锗化硅)、SOI(绝缘层上覆硅)——碳纳米管(CNT)——石墨烯(Graphene)。当前射频功放的材料主要集中在第二代化合物半导体材料上。第一代Si材料存在高频损耗、噪声大和低输出功率密度等特点；第二代半导体材料电子迁移率高，是Si的6倍，具有直接带隙，相较第一代具有高频、高速的性能；第三代半导体原料具有较大的带宽宽度，较高的击穿电压，热导率高，电子饱和速率高，同样适用于制造高频、高温、大功率的射频组件。比较GaAs与GaN，低频领域GaAs可以承受较高工作电压，且GaN目前制造成本依然较高，5GSub-6GHz频段最适用的工艺方案是GaAs；而在毫米波领域，GaN材料凭借适用高频、高输出功率的优势，更适合作毫米波射频器件材料。

在射频器件工艺上，主流射频半导体制造工艺主要有5类，包括GaAs对应工艺、SiGe对应工艺、RFCMOS、UltraCMOS、SiBiCMOS。在手机射频端最常使用的是GaAs对应工艺、SiGe对应工艺。

GaAs元件早期工艺为MESFET（金属半导体场效应晶体管），而后演变为HEMT（高电子迁移率晶体管）、pHEMT（介面应变式高电子迁移电晶体），目前则演变至HBT（异质结双极型晶体管）。HBT组件的功率密度、电流推动能力、线性度超过FET组件，适用于高功率、高效率、高线性度的功率放大器。此外，HBT组件可以单电源操作，因此可以简化手机电路设计，适用于射频收发模块的研制。

SiGe对应的CMOS工艺兼顾Si工艺集成度、良率和成本优势和第三代半导体速度优势，目前已经较为成熟，适用于在6GHz以下低频带。但是CMOS功放版图面积较大，设计复杂因此面临的研发成本也并不低，在线性度、输出功率、击穿电压等性能上仍不及GaAs。

5G时代，射频PA面临更高的功率、频率及效率要求，Si材料存在高频损耗、噪声大和低输出功率密度等特点，CMOS工艺已不能满足要求，因此GaAsPA的市场将更加广阔。

1.3 模组集成已成趋势，SiP封装减少空间占用

射频器件按照设备中产品形态分类可分为分立器件和射频前端模组。射频前端模组包括蜂窝式PAMiD(PowerAmplifierModulewithIntegratedDuplexer)、PAM(PowerAmplifierModule)、RxDM(ReceiveDiversityModule)、ASM(switchplexer)(AntennaSwitchModule)、Antennaplexers(multiplexer)、LMM(Lownoiseamplifier-multiplexermodule)、MMMBPA(Multi-Mode,Multi-BandPowerAmplifier)、mmWFEM等，和连接式WiFiFEM、WiGigFEM等。

按高通定义，蜂窝式手机射频模组主要可分为两类FEMiD和PAMiD，FEMiD主要包括滤波器、双工器、天线开关，PAMiD则在FEMiD基础上再集成功率放大器。PAMiD相比FEMiD的集成度更高，技术难度也更高。

受5G核心技术特征影响，手机内部射频器件数量不断提升，根据Skyworks资料显示，5G手机滤波器达到70个，CA载波聚合达200个，开关增加至30个。因此，在智能手机有限的空间能布局更多的射频器件成为5G手机时代必须解决的难题，目前全球头部的射频器件厂商Skyworks、Qorvo、Murata、Broadcom、TDK均投入资金研发射频模组，射频模组集成化趋势已具备确定性。

SiP封装可以实现不同射频器件集成为手机预留空间。SiP（SystemInaPackage，系统级封装）是将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件，以及诸如MEMS或者光学器件等其他器件优先组装到一起，实现一定功能的单个标准封装件，形成一个系统或者子系统。SiP与SoC（SystemOnaChip系统级芯片）相对应，SiP是实现SoC封装的基础，SoC是高度集成的芯片产品，SiP则是采用不同芯片进行并排或叠加的封装方式。智能手机内部可以采用SiP封装的部分大约占据一半以上，若实现集成将节约大量空间同时降低手机能耗。

2、数量驱动：手机市场迎来换机潮，出货量有望回升

全球智能手机出货量近年来趋稳，但出货结构有所变更，2008年3G商用，2009-2012年3G手机进入高速成长期；2010年4G开始商用，2011-2014年4G手机出货量复合增长率达到200%；预计2020年开始商用，5G手机出货量将迎来高速增长。消费者对移动终端需求大幅上升，源于移动终端已成为集结各项功能的便携设备，且移动数据的传输量与传输速度也在不断提升。据YoleDevelopment的研究，2016年全球每月流量为960亿GB，其中智能手机流量占比为13%；预计2021年，全球每月流量将达到2780亿GB，其中智能手机流量占比亦大幅提高到33%。据IDC最新预测，2020年5G智能手机出货量将占智能手机总出货量的8.9%，达到1.235亿部；到2023年全球5G手机的市占率将达到26%，年复合增长率23.90%。目前，中国已有15款5G手机获得进网许可证，包括华为的5款，vivo3款，OPPO2款；中兴、三星、中国移动终端、小米、万普拉斯各有一款手机入网。

3、价格驱动：智能手机中射频前端价值占比逐步提升

4G方案的射频前端芯片数量与整体价值相比2G/3G方案存在明显增长，据YoleDevelopment统计数据，2G制式手机中射频前端芯片的价值为0.9美元，3G制式智能手机中射频前端芯片价值为3.4美元，支持区域性4G制式的智能手机中射频前端芯片的价值达到6.15美元，高端LTE智能手机中射频芯片价值为15.30美元。随着5G商用临近，预计5G制式下智能手机内射频前端芯片价值将继续上升，5G低频段单机手机射频芯片价值预计达32美元，毫米波单机手机射频芯片价值预计达38.50美元。

根据YoleDevelopment报告显示，移动设备以WiFi连接部分整体射频前端市场规模将从2017年150亿美元增长到2023年350亿美元，年复合增长率达到14%。其中作为射频前端最大市场的滤波器从2017-2023年将几乎增长3倍，复合增长率达到19%；市场份额第二的功率放大器将复合增长7%。

具体看射频前端细分市场分布，根据法国市场研究与战略咨询公司YoleDevelopment报告显示，2017到2023年间，滤波器市场占比最大将达到66%，功放PA占比略降达到21%，前两者比例之和接近90%，其余开关、天线调谐、LNA、毫米波模组市场占比在9%、3%、2%、1%。

三、射频为寡头垄断市场，关注细分突破口

1、手机射频前端市场2023年预计超300亿美元

受5G时代技术、数量、价格三因素驱动，射频芯片市场有望在2019年开始加速扩张，伴随着手机换机潮的来袭，手机市场与射频芯片市场有望在2021年实现最高增速，细分市场有望从4G手机过渡至5GSub-6GHz手机，再过渡至5G毫米波手机。我们以Canalys对5G手机出货量的预测、YoleDevelopment对3G、4G、5G手机内射频单机价值的估计为基础，拆分预测射频芯片市场。我们预计2019年-2023年3G手机增速为-18.90%，4G手机增速为-16.22%，5G手机增速为174.90%；预计到2021年手机出货量为14.40亿部，其中3G/4G/5G手机分别为0.35、10.12、3.93亿部，对应的射频芯片市场预计在2021年达到247.06亿美元。我们预计射频芯片细分市场中难度最大的滤波器价值比例越来越高，毫米波模组在2021年开始应用，预计2021年滤波器、PA、射频开关、天线调谐、LNA、毫米波模组对应市场价值依次为152.86、60.85、19.76、7.41、4.94、1.24亿美元，整体市场规模与QYResearch预测的235.57亿美元也相符。

据QYResearch的统计，从2011年至2018年全球射频前端市场规模年复合增长率为13.10%，2018年市场规模达149.10亿美元，同比增长速率14.43%。预计在5G时代来临后，全球射频前端市场将迎来快速增长，2020年预计增长速率为19.22%，2020至2023年增长速率趋于稳定，保持在15%左右。

2、整体市场由国外厂商寡头垄断，国内技术待突破

现阶段，全球射频前端芯片市场主要被欧美日等厂商垄断，前五大公司Skyworks（25.5%）、Qorvo（19.4%）、Qualcomm（18.7%）、Broadcom（18.3%）、Murata（5.1%）市场份额合计约87%，国内手机终端厂商多进口国外射频器件。根据2015年5月国务院发布的《中国制造2025》，到2020年，40%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障，到2025年，70%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障，提出中国的芯片自给率要不断提升。在这一过程中，射频前端芯片行业因产品广泛应用于移动智能终端，行业战略地位将逐步提升，国内的射频前端芯片设计厂商亦迎来巨大发展机会，在全球市场的占有率有望大幅提升。

3、射频前端与天线细分市场格局

3.1滤波器市场现状

互联网小常识：设计一个网络安全方案时，需要完成以下四个基本任务：（1）设计一个算法，执行安全相关的转换（2）生成该算法的秘密信息（如密钥）（3）研制秘密信息的分发和共享的方法（4）设定两个责任者使用的协议，利用算法和秘密信息取得安全服务。

滤波器是射频前端中份额占比最高的器件，达50%以上。滤波器的技术复杂，虽然当前射频前端的发展趋势均是趋向高集成化，但滤波器不受到器件标准化的影响，高性能滤波器可以保证无线信号满足通信协议对干扰的要求。滤波器的完成需要芯片设计与成熟工艺的协同优化，因此厂商需要较高的人员、设备投入与高昂的时间成本。

因此，滤波器市场仍然由美日厂商主导，短期内难以突破。SAW滤波器市场主要由Murata（47%）、TDK（21%）、太阳诱电（14%）、Skyworks（10%）四大厂商主导；BAW滤波器则主要由Broadcom（87%）、Qorvo（8%）垄断。

我国国内滤波器市场严重供小于求，产需不匹配。我国是全球最大的SAW滤波器消费市场，2018年市场规模达到154.8亿元，同比增长4.97%，消费量为151.2亿只，但产量仅为5.04亿只。5G浪潮下，滤波器需求有望在2020左右达到顶峰，随后逐渐下降，但产量将伴随技术投入的不断增加稳步增长，预计到2025年中国SAW滤波器产量可以达到28.02亿只，消费量超过155亿只，供需失衡空间缩小。

我国当前有部分基站SAW滤波器的IDM供应商近年来开始进军终端市场，如好达电子、德清华莹；也有部分fabless厂商切入SAW滤波器领域，如麦捷科技、中电26所、卓胜微等。但在BAW滤波器领域，受制于工艺与设计的双重难度，国内厂商实现突破的难度较大，目前国内只有中电26所和天津诺思有较完整工艺线。

3.2 PA市场现状

功率放大器在射频前端价值占比位列第二，份额在30%左右，全球市场主要由Skyworks（43%）、Qorvo(25%)、Broadcom（25%）三大射频器件龙头覆盖。虽然多模多频将减少功放的用量，但是5G建设下，高频与超高频的PA市场具备较高价值，2G/3G市场空间缩小，5G市场扩大未来将趋向于量价齐升。

我国也存在一批经营PA业务的厂商，主要有紫光展锐、中科汉天下、唯捷创芯、苏州宜确半导体、国民飞骧、广州慧智微电子等。但国产PA厂商也大多采用Fabless模式，以芯片设计为主，且产品主要集中在市场中低端，所占市场份额仍较小。

根据M&MResearch预测，功率放大器市场预计将从2018年的214亿美元增长到2023年的306亿美元，复合年增长率达到7.4%。GaAs工艺PA市场扩大，据集邦咨询预测，随着5G智慧型手机渗透率逐渐提升，国内手机GaAsPA市场将从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%，高于PA整体市场增长率。

具体分析国内GaAsPA厂商，主要可以分为三类，IDM、Fabless、晶圆代工企业，其中，比较突出的包括海威华芯、三安集成、汉天下、唯捷创芯、紫光展锐、国民飞骧、慧智微等。虽然国内厂商竞争力仍较弱，但已有部分厂商进入国内终端产业链，伴随着国内政策支持，研发环境改善，国产自主可控概念的不断加强，厂商生产线有望趋向高端化，向国际厂商靠近。

3.3 开关与LNA市场现状

射频开关与LNA在射频前端的份额占比合计大约在10%，技术难度相对于滤波器和PA难度有所下降，份额占比较为稳定。根据QYResearch的数据，全球射频开关市场近年来一直稳健增长，2018年全球市场规模达到16.54亿美元，2020年射频开关市场规模预计达到22.90亿美元，并随着5G的商业化建设迎来增速的高峰，此后增长速度将逐渐放缓。2018年至2023年，全球市场规模的年复合增长率预计将达到16.55%。

过去，全球射频开关的主要市场被海外公司占领，包括Skyworks、Qorvo、Broadcom、Murata等。国内的公司经营射频开关业务的则有卓胜微、锐迪科、唯捷创芯、韦尔股份等。但近年来，卓胜微明确主营方向，清晰布局，在射频开关领域份额不断增长，2017年市占率排名全球第五，占比5%，为国内第一大射频开关设计公司，产品主要应用于三星、小米、华为、vivo、OPPO、联想、魅族、TCL等知名设备商。

LNA的市场增长同样受天线、射频通路数量增加驱动。根据QYResearch数据统计，2018年全球射频低噪声放大器收入为14.21亿美元，伴随5G的商业化建设逐步落地，LNA市场将在2020年迎来增速的高峰，达到7.12%，预计到2023年市场规模将达到17.94亿美元。

LNA市场集中度相比射频开关要分散得多，行业前五大企业分别为Broadcom、ONSemiconductor、Infineon、TI、NXP，市场CR5为52%。国产LNA厂商中主要以卓胜微为主，2017年市场份额为1.3%，而唯捷创芯、国民飞骧和锐迪科等以射频前端模块产品提供为主，LNA纯器件产品较少。国产LNA厂商卓胜微在此领域仍在不断开拓，近年LNA业务收入占比提升，2019年上半年营业收入1亿元，已经超过2018年LNA全年收入，业务占比达19.42%。

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