请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 Table_Title 信息技术 技术硬件与设备 5G 之射频前端 ： 三维度下的三改变 Table_Summary 报告摘要 射频前端是移动通信设备的的关键部件 ，随着通信制式 升级而 日益复杂 。 射频前端 作用是接受和发送无线信号，进行数字信号和模拟信号的转换 。典型 4G 智能 手 机射频前端单机价值 接近 20 美元，随着 5G 升级， 射频前端的价值量将继续提升。同时由于 5G 需要支持更多的频段、实现更复杂的功能，这些均需要靠射频前端来完成，射频前端在通信系统中的地位进一步提升 。 三个维度看 5G 变化，射频前端迎来三大改变 。 5G 对通信系统的改变可以从三个维度考察： 基站侧与终端侧 、 SA 与 NSA、 Sub-6GHZ与毫米波 。 在三个维度下，射频前端的变化各不一致 ，整体而言 面临三大 方面的 改变： 有源器件工艺转向 GaAs/GaN/SOI 等 ，特别是在基站侧， GaN 将成为主流技术； 滤波器 在基站侧由金属滤波器转向介质滤波器，在终端侧则由 SAW/TC-SAW 转为 BAW/FBAR ； 整个射频前端模块来看， 模组化程度日益复杂 。 5G 驱动射频前端市场扩容 ， 美日巨头寡头垄断之势持续 。 根据Yole 的预测，智能手机射频前端市场将在 2023 年达到 352 亿美元，复合年增长率为 14。但是射频部件增速不一，其中份额最大的滤波器市场预计将以 19的复合增速增长，也是 增速最快的部件 。射频前端一体化趋势下， 整合 各部件制造能力已经成为射频产业的 必然 潮流 ，各巨头通过收购兼并补足短板。目前来看，射频前端市场 基本由美日两国巨头垄断，短期内这一态势仍将维持 。 国内企业在较低端的 PA、滤波器等方面多有布局，但是突破美日垄断仍任重而道远。 投资建议 。 中国企业在射频器件方面仍处于起步阶段，随着国产手机与通信企业崛起，借助 5G 浪潮，射频产业迎来发展良机。 上市公司方面， 我们建议关注在射频制造端布局深厚的三安光电、手机射频器件厂商信维通信、 SAW 滤波器供应商麦捷科技，以及 IPO 过会的射频天线与 射频 开关企业卓胜微等。 风险提示 。 5G 建设不及预期；相关企业技术进展不及预期。 走势比较 Table_IndustryList 子行业评级 Table_ReportInfo 相关研究报告： 5G系列报告之综述篇 -5G商用临近 ， 关 注 产 业 链投 资机 会 -2019/03/12 5G 系列报告之 PCB 篇：新世代通信浪潮之基（一） -2019/03/28 5G 系列报告之 PCB 篇：新世代通信浪潮之基（二） -2019/04/02 Table_Author 证券分析师：刘翔 电话： 021-61376547 E-MAIL： liuxiangtpyzq 执业资格证书编码： S1190517060001 (38%)(29%)(20%)(11%)(2%)7%18/1/2918/3/2918/5/2918/7/2918/9/2918/11/29电子设备、仪器和元件 沪深 300 Table_Message 2019-06-10 行业深度报告 看好 /维持 电子设备、仪器和元件 行业研究报告 太平洋证券股份有限公司证券研究报告 行业深度报告 P2 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 目录 一、 5G 驱动射频前端革命 . 4 (一 ) 射频前端是 5G 设备的核心部件 . 4 (二 ) 三个维度看 5G 变化 . 6 (三 ) 5G 给射频前端带来的三大改变 . 10 二、 射频市场保持高增，竞争格局暗流涌动 . 15 (一 ) 5G 驱动射频器件高增长 . 15 (二 ) 美日角逐，射频前端格局初定 . 17 (三 ) 5G 毫米波引入新玩家 . 18 三、重点公司梳理 . 20 (一 ) SKYWORKS . 20 (二 ) QORVO . 20 (三 ) BORADCOM . 21 (四 ) 三安光电 . 21 (五 ) 东山精密 . 22 (六 ) 信维通信 . 22 (七 ) 麦捷科技 . 23 (八 ) 卓胜微电子 . 24 (九 ) 唯捷创芯 . 24 (十 ) 汉天下 . 25 (十一 ) 飞骧科技 . 25 行业深度报告 P3 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 图表目录 图 1：典型射频前端结构 . 4 图 2： IPHONE XS 射频部分 . 4 图 3： 5G 射频前端器件数量和价值量大幅提升 . 5 图 4： 5G 改变射频前端 . 6 图 5：基站和手机射频系统比较 . 6 图 6：典型 5G 基站 AAU 的形态与规格 . 7 图 7：终端射频模块和射频前端 . 8 图 8：典型终端射频器件分布 . 8 图 9： 5G SA 网络架构 . 8 图 10： 5G NSA 网络架构 . 8 图 11： SA 与 NSA 对比 . 9 图 12： SUB-6GHZ 与 MMWAVE 毫米波 . 9 图 13：部署 SUB-6GHZ 和毫米波 5G 的国家和地区 . 10 图 14： 5G NSA 网络架构 . 10 图 15：微波频率范围功率电子设备的工艺技术对比 . 10 图 16：射频前端各部件用到的工艺与技术 . 10 图 17： RF SOI 技术已经成为射频开关主流 . 11 图 18：不同射频器件运用的技术与对应的网络 . 11 图 19： 5G 不同频谱范围的产品和技术 . 11 图 20：采用 GAN 能大大降低基站相控天线阵列成本 . 12 图 21：滤波器主要参数 . 13 图 22： 5G 时代 BAW/FBAR 是趋势 . 14 图 23： BAW 滤波器是增长最快的射频器件 . 14 图 24：射频前端随着通信制式升级而越来越复杂 . 15 图 25：射频前端集成度逐步提升 . 15 图 26：村田 PAMID 系列产品 . 15 图 27：射频前端模组进化图示 . 15 图 28：爱立信 15 GHZ 基站系统 . 16 图 29：通信基站发展趋势 . 16 图 30：手机射频前端价值量随通信制式复杂而提升 . 17 图 31：手机射频前端价值量随通信制式复杂而提升 . 17 图 32：近年来射频领域的并购事件 . 18 图 33：高通推动 5G 射频供应链的整合变化 . 19 图 34： QUALCOMM QTM525 毫米波天线模组和 SNAPDRAGON X55 5G 调制解调器 . 19 图 35： QUALCOMM5G 射频解决方案 . 19 图 36： SKYWORKS 历年营收与增速 . 20 图 37： SKYWORKS 历年净利润与增速 . 20 图 38： QORVO 历年营收与增速 . 21 图 39： QORVO 历年净利润与增速 . 21 图 40： 三安集成工艺平台 . 22 图 41： 三安集成微波射频代工服务 . 22 图 42：艾福电子 900MHZ 4T4R 双工器 . 22 图 43： 艾福电子主要财务数据 . 22 图 44：麦捷科技产品在手机中的应用 . 23 图 45： 卓胜微产品结构 . 24 图 46： 卓胜微营收与利润数据 . 24 行业深度报告 P4 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 一、 5G 驱动射频前端革命 (一 ) 射频前端 是 5G 设备 的核心部件 射频前端 （ RFEE） 是移动通信设备的的 重要部件 。 其扮演着两个角色，在发射信号的过程中扮演着将二进制信号转换成高频率的无线电磁波信号，在接收信号的过程中将收到的电磁波信号转换成二进制数字信号 。 无线通信设备中的射频部分包括射频前端和天线，射频前端包括发射通道和接收通道。具体的元器件 包括滤波器 （ Filter） 、功率放大器 （ PA） 、射频开关 （ Switch） 、 低噪声放大器 （ LNA） 、天线调谐器等 。 射频部分处于发射状态时，开关的接收支路关闭发射支路打开，低噪声放大器处于关闭状态，从收发机（ Tranceiver）发出的信号经过功率放大器（ PA）放大，再通过滤波器滤除杂 波，通过双工器 （由两个滤波器组成） 后连接到开关的发射支路，信号通过天线发射出去；当射频部分处于接收状态时，开关的接收支路打开发射通道关闭，功率放大器关闭，从天线接收到的信号，通过开关的接收支路到双工器，经过滤波后传递给低噪声放大器放大，放大后传递给收发机进行信号处理，完成信号接收 。 图 1： 典型射频前端结构 图 2： iPhone XS 射频部分 资料来源： 高通 ，太平洋证券整理 资料来源： iFixit，太平洋证券整理 行业深度报告 P5 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 图 3：射频模块各器件作用 资料来源：太平洋证券整理 射频前端价值量随着通信制式升级而提升 。 从手机终端单机价值量来看 ， 2G时代射频前端价值量约 3美元 ， 4G时代 达到 18美金，到 5G时代将增长至 25美金，增幅近 40%。移动终端每增加一个频段，需要增加 1个双工器， 2 个滤波器， 1个功率放大器和 1个天线开关。未来 5G手机将需要 实现更复杂的功能，包括多输入多输（ MIMO）、智能天线技术（如波束成形或分集）、载波聚合（ CA）等，射频前端价值量还将持续提升。 图 4： 5G 射频前端器件数量和价值量大幅提升 资料来源： Skyworks，太平洋证券整理 射频前端在 5G时代的重要性日益凸显 。 5G需要支持更多的频段、进行更复杂的信行业深度报告 P6 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 号处理，射频前端在通信系统中的地位进一步提升。同时射频前端电路需要适应更高的载波频率、更宽的通信带宽，更高更有效率和高线性度的信号功率输出，自身需要升级以适应 5G的变化，在整体结构、材质以及器件数量方面都需要巨大的革新。射频前端将是 5G极具挑战、又至关重要的领域，行业变革迫在眉睫。 图 5： 5G 改变射频前端 资料来源： Qrovo，太平洋证券整理 (二 ) 三个维度看 5G 变化 我们从三个维度讨论 5G对通信环境的改变， 分别是 基站侧 与 终端侧 、 SA与 NSA、Sub-6GHZ与 mmwave毫米波 ， 以此来探讨 5G对射频前端带来的影响。 1、 基站侧与终端侧 基站与手机终端都需要射频前端，但是两者有所差异： 1、 市场规模 方面，终端数量远高于基站数量，相应的射频前端市场规模也高于后者。 2、 性能要求 方面，手机终端要求耗电量低、尺寸小、功率低，基站对应要求相对较低。 对于移动智能终端，如3G、 4G智能手机要求射频前端具有高效率，使智能终端的通话时间延长，而基站系统要求射频前端功放要有高输出功率，提高信号的传输距离。 3、 单机射频器件数量 方面，基站必须支持多频段多通道同时发射接收，支持 32、 64通道，如华为基站设备 64T64R，需要用到的滤波器与功率放大器更多。 图 6：基站和手机射频系统比较 行业深度报告 P7 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 资料来源：太平洋证券整理 对于基站射频 ， 4G基站采用 “BBU+RRU”的组网解决方案， Base Band Unit(BBU)是基带处理单元，通常用于基带数字信号处理，通过传输设备直接与基站控制器相连；Radio Remote Unit(RRU)是射频拉远单元，包括收发信机的中频和射频模块，主要用于处理中频和射频信号，射频前端就位于 RRU当中。 5G基站则采用 “CU+DU+AAU”的结构，射频前端位于 AAU当中。 图 7：典型 5G 基站 AAU 的形态与规格 资料来源：华为，太平洋证券整理 对于手机射频， 一般集成在手机射频模块里，主要包括天线、射频前端和射频芯片 ，目前手机射频芯片多与基带芯片集成在主芯片内， 天线则设计为单独的模块，射频前端因制作材料的不同难以与芯片集成，且射频前端器件种类较多，因此会分成多个不同 功能的射频前端模块。 行业深度报告 P8 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 2、 SA与 NSA 随着 Rel-15标准的冻结，摆在电信运营商的难题是究竟选择 5G 独立（ SA）网络，或者是折中部署由 LTE网络 完善而来的非独立（ NSA）网络。 SA架构提供完善的 5G体验，而 NSA预计资本支出相对较低，在 5G大规模应用前， NSA可以作为风险较低的过渡方案。 5G NSA作为过渡方案，增加了射频前端的复杂程度 。 5G NSA需要 4G LTE和 5G双连接， 采用主从结构，即以 4G节点为主结构， 5G接入节点为从结构，意味着存在频率互相干扰的问题。 在所有移动运营商转换为 SA之前， NSA将 是全球许多运营商的选择，射频前端比 SA架构更为复杂， 至少在 很长的一段时间内 继续为 终端射频 设计带来挑战。 图 8： 终端射频模块和射频前端 图 9：典型终端射频器件分布 资料来源： 移动通信 ，太平洋证券整理 资料来源：高通，太平洋证券整理 图 10： 5G SA 网络架构 图 11： 5G NSA 网络架构 资料来源： IHS，太平洋证券整理 资料来源： IHS，太平洋证券整理 行业深度报告 P9 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 图 12： SA 与 NSA 对比 SA 系统 NSA 系统 所需投资 短期 高 低到中 长期 N/A 高 波谱 Sub-6GHZ 频段 优质网络覆盖最佳选择 依赖 LTE 网络完成覆盖 mmwave 频段 通过利用基于热点的网络部署完成 需要基于热点的网络部署 服务支持 满足 5G 三大应用场景： eMBB、 URLLC、mMTC 仅支持 eMBB 应用场景 网络性能 速率（ DL/UL） 20Gbps/10Gbps 20Gbps/10Gbps 延迟 1ms 4ms 网络密度 1mil devices per km² 1mil devices per km² 资料来源： IHS，太平洋证券整理 3、 Sub-6GHZ与 mmwave毫米波 Sub-6GHZ即低于 6GHZ的 5G新频段， 是 现有 LTE频段的 向上延续 ， 一定程度上能够利用现有的基站设施从而简化 5G部署。 Sub-6GHZ又可分为低频段（ 1GHZ以下）和中频段（ 16GHZ）， 1 GHz 以下的超高频 (UHF) 频段非常适合高数据速率下的长距离传输，是实现 5G 大规模机器类型通信 (mMTC) 的理想选择； 1到 6GHZ的中频段则适用于需要至少 100 MHz 通道带宽的 5G 增强型移动宽带 (eMBB) 。 mmwave毫米波指 24GHZ100GHZ的 5G新频段，用于短距离、高数据速率的传输和交换 ，对应的则是 5G超高可靠低时延通信场景（ URLLC） 。 图 13： Sub-6GHZ 与 mmwave 毫米波 资料来源：太平洋证券整理 低高 频段协同， Sub-6GHZ与 mmwave毫米波合力促 5G落地 。 一个关于 5G发展的共识就是，高低频段协同发展策略，以中低频 （ Sub-6GHZ） 为基础，高频 （ mmwave行业深度报告 P10 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 毫米波） 为补充，同步开展研究验证，合力促进 5G落地应用。 6GHZ以下频谱面向广域覆盖、高移动性服务等业务场景，作为 5G的基础频段具有重要意义。而对于 24GHZ以上高频段，可以满足网络高速高容量需求，作为 5G的补充频段 。 (三 ) 5G 给射频前端带来的三大改变 改变一： 有源器件工艺转向 GaAs/GaN/SOI 5G频谱 提升 带来 射频器件 材料和工艺的两大改变 。 射频前端的有源器件由于要承接 5G高频率，材料和工艺都要发生变化。 传统的射频工艺以以 LDMOS、 SiGe、 GaAs为主，未来 GaN、 SOI等工艺将逐步成为主流。 图 14： 部署 Sub-6GHZ 和毫米波 5G 的国家和地区 图 15： 5G NSA 网络架构 国家和地区 已规划 Sub-6GHz 频段用于 5G 澳大利亚、捷克、法国、香港、拉脱维亚、墨西哥、荷兰、波兰、韩国、西班牙、瑞士、泰国、英国、美国 已规划 6GHz 以上频段用于 5G 澳大利亚、加