1、射频射频PAPA革新不止，万物互联广袤无限革新不止，万物互联广袤无限 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 仅供机构投资者使用仅供机构投资者使用 证券研究报告证券研究报告 孙远峰孙远峰/ /王臣复王臣复/ /张大印张大印/ /王海维王海维/ /郑敏宏郑敏宏 SAC NO:S05SAC NO:S05 20202020年年7 7月月2929日日 华西电子团队华西电子团队走进“芯”时代系列深度之走进“芯”时代系列深度之三十一三十一“射频“射频PAPA” 引言：引言：PAPA国产化，推进射频产业链共进成长！国产化，推进射频
2、产业链共进成长！ 1 1 1、射频射频PAPA是射频前端中价值量最高的单类型芯片是射频前端中价值量最高的单类型芯片 电磁波传输距离和发射功率成正比，射频PA性能直接决定通讯距离、信号质量和待机时间（或 耗电量），根据Yole数据显示，2017年手机射频前端中射频PA市场规模约50亿美元，在整个射 频前端中价值量占比34%，仅次于滤波器，也是射频前端价值量最高的单类型芯片。 2 2、从手机从手机、基站到万物互联基站到万物互联，射频射频PAPA市场空间快速打开市场空间快速打开 5G时代SA模式要求2T4R，新增三个频段需增加6颗PA，设计难度增加带来单颗价值量提升，射 频PA单机价值量有望大幅度提
3、升。基站端，电磁波频率越高传播越短，理论上5G基站的信号覆 盖面积将大大低于4G基站，GIV预测2025年全球将有650万个5G基站，基站射频PA市场巨大；5G 时代室内流量占比将高达80%，5G更高频段信号穿墙效果更差，4T4R以上的室内数字化分布基 站有望得到部署，Wi-Fi 6标准大幅度提升进而带来相关路由器产业和终端应用的快速渗透。 3 3、无线通讯技术不断迭代推动射频无线通讯技术不断迭代推动射频PAPA技术创新不断技术创新不断 不同终端对射频PA设计需求不同。手机端，砷化镓有望继续主导；基站端，传统的硅基LDMOS 工艺虽拥有成本优势，但由于难以满足更高频率工作需求，或将被氮化镓射频
4、工艺取代。 4 4、国产替代大趋势下国产替代大趋势下，设计与代工各自迎来发展机遇设计与代工各自迎来发展机遇 国内主要市场是手机和Wi-Fi，不同于滤波器厂商以IDM主导，稳懋等化合物半导体代工工艺成 熟，一系列因素都给国内射频PA厂商带来发展机遇。未来随着5G的普及，在性能可以满足需求 的情况下，国产厂商有替代的机会，与此同时，国内化合物半导体代工将迎来发展机会。 5 5、重点推荐：卓胜微重点推荐：卓胜微、信维通信信维通信、顺络电子顺络电子、韦尔股份韦尔股份、三安光电；产业关注：三安光电；产业关注： 瑞微瑞微、唯捷创芯唯捷创芯、紫光展锐紫光展锐、安谱隆安谱隆、无锡好达无锡好达、德清华莹德清华莹
5、，等等等等 6 6、风险提示：风险提示：中美贸易摩擦导致需求不确定的风险；行业竞争加剧的风险；技术创新风险。 目录目录 2 射频射频PAPA是射频前端核心器件，决定无线通信质量的关键要素是射频前端核心器件，决定无线通信质量的关键要素 从手机、基站到物联网，万物互联时代射频从手机、基站到物联网，万物互联时代射频PAPA市场广阔市场广阔 通信技术持续迭代，射频通信技术持续迭代，射频PAPA行业技术革新永不止步行业技术革新永不止步 海外厂商拥有先发优势，国内厂商奋起直追前景可期海外厂商拥有先发优势，国内厂商奋起直追前景可期 相关标的相关标的 风险提示风险提示 射频模块是无线通信设备的核心模块射频模块
6、是无线通信设备的核心模块 无线通信主要是利用电磁波实现多个设备之间无线通信主要是利用电磁波实现多个设备之间 的信息传输的信息传输。射频是可以辐射到空间的电磁频射频是可以辐射到空间的电磁频 率率, ,频率范围从频率范围从300300KHzKHz300300GHzGHz之间之间。射频模块射频模块 是用于发射和是用于发射和/ /或接收两个装置之间的无线电信或接收两个装置之间的无线电信 号的电子设备号的电子设备，是无线通信设备实现信号收发是无线通信设备实现信号收发 的核心模块的核心模块。 3 资料来源：百度文库，华西证券研究所 图：手机射频架构 图：基站射频架构 图：无线通信图 射频前端架构基本类似射
7、频前端架构基本类似 4 资料来源：Qualcomm ，搜狐，华西证券研究所 射频前端包括接收通道和发射通道两大部分射频前端包括接收通道和发射通道两大部分。 一般由射频开关一般由射频开关（SwitchSwitch）、射频低噪声放大射频低噪声放大 器器(LNA,(LNA, LowLow NoiseNoise Amplifier)Amplifier)、射频功率放射频功率放 大 器大 器 (PA(PA ， PowerPowerAmplifier)Amplifier) 、 双 工 器双 工 器 (Duplexers)(Duplexers)、射频滤波器射频滤波器(Filter)(Filter)、天线调天线
8、调 谐器谐器(Antenna(Antenna tuners)tuners) 等组成等组成。 图：手机射频架构 图：基站射频架构 发射通道和接收通道工作原理发射通道和接收通道工作原理 5 资料来源：射频微波电路设计，华西证券研究所 发射通道是使用基带信号（语音、视频、数据或其他信息）去调制中频发射通道是使用基带信号（语音、视频、数据或其他信息）去调制中频 正弦波信号，然后中频信号再通过混频器往上搬移到所需的射频发射频正弦波信号，然后中频信号再通过混频器往上搬移到所需的射频发射频 率，通过功率放大器来增加发射机的输出功率并驱动天线将已调制好的率，通过功率放大器来增加发射机的输出功率并驱动天线将已调
9、制好的 载波信号变换成能够在自由空间传播的电磁波。载波信号变换成能够在自由空间传播的电磁波。 接收通道是发射通道的逆过接收通道是发射通道的逆过 程，天线将在相对宽的频率程，天线将在相对宽的频率 范围内接收到来自很多辐射范围内接收到来自很多辐射 源的电磁波，带通滤波器将源的电磁波，带通滤波器将 滤掉不需要的接收信号，随滤掉不需要的接收信号，随 后低噪声放大器放大可能接后低噪声放大器放大可能接 收的微弱信号并使进入到接收的微弱信号并使进入到接 收信号中的噪声影响最小化，收信号中的噪声影响最小化， 混频器将接收到的射频信号混频器将接收到的射频信号 下变频到较低的频率，中频下变频到较低的频率，中频 放
10、大器将提升信号的功率电放大器将提升信号的功率电 平以便于解调并得到信息。平以便于解调并得到信息。 图：发射通道和接收通道架构 射频射频PAPA是决定通信质量的关键器件是决定通信质量的关键器件 功率放大器是能够向天线提功率放大器是能够向天线提 供足够信号功率的放大电路，供足够信号功率的放大电路， 主要功能是将调制振荡电路主要功能是将调制振荡电路 所产生的功率很小的射频信所产生的功率很小的射频信 号放大（缓冲级、中间放大号放大（缓冲级、中间放大 级、末级功率放大级）并馈级、末级功率放大级）并馈 送到天线上辐射出去，送到天线上辐射出去，是无是无 线通信设备射频前端最核心线通信设备射频前端最核心 的组
11、成部分，其性能直接决的组成部分，其性能直接决 定了无线终端的通讯距离、定了无线终端的通讯距离、 信号质量和待机时间（或耗信号质量和待机时间（或耗 电量），它也是射频前端功电量），它也是射频前端功 耗最大的器件。耗最大的器件。 射频功率放大器在雷达、无射频功率放大器在雷达、无 线通信、导航、卫星通信、线通信、导航、卫星通信、 电子对抗设备等系统中有着电子对抗设备等系统中有着 广泛的应用，是现代无线通广泛的应用，是现代无线通 信的关键设备。信的关键设备。 6资料来源：GlobalFoundries ,华西证券研究所 图：手机射频前端架构图 PAPA也是射频前端器件中价值量较大的器件也是射频前端器件
12、中价值量较大的器件 手机目前仍然是射频前端最大的终端应用市场手机目前仍然是射频前端最大的终端应用市场，在所有射频前端器件中在所有射频前端器件中，射频射频PAPA的的 价值量仅次于滤波器价值量仅次于滤波器，是射频前端器件中价值量较大的器件是射频前端器件中价值量较大的器件。根据根据YoleYole的数据显示的数据显示， 20172017年手机射频前端中射频年手机射频前端中射频PAPA市场规模约市场规模约5050亿美元亿美元，在整个射频前端中价值量占比在整个射频前端中价值量占比 3434% %，仅次于滤波器仅次于滤波器。 7 资料来源：Yole,华西证券研究所 Filters 54% PAs 34%
13、 Switches 7% Antenna tuners 3% LNAs 2% 图：手机射频前端各器件价值量占比（2017 年） 射频射频PAPA的核心是晶体管的核心是晶体管 放大器的电路一般由晶体管放大器的电路一般由晶体管、偏置及稳定电路偏置及稳定电路、输入输出匹配电路等组成输入输出匹配电路等组成。功率功率 放大器核心是放大器核心是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功 率转换成按照输入信号变化的电流率转换成按照输入信号变化的电流，起到电流电压放大的作用起到电流电压放大的作用。 晶体管作为射频放大器的核心器件晶体管作
14、为射频放大器的核心器件，它通过用小信号来控制直流电源它通过用小信号来控制直流电源，产生随之产生随之 变化的高功率信号变化的高功率信号，从而实现将电源的直流功率转换成为满足辐射要求的功率信从而实现将电源的直流功率转换成为满足辐射要求的功率信 号号。 工程应用方面工程应用方面，提升提升PAPA性能的方法大多依赖工艺性能的方法大多依赖工艺，以手机射频以手机射频PAPA为例为例，目前主流目前主流 工艺是采用第二代半导体材料砷化镓工艺是采用第二代半导体材料砷化镓，由第一代半导体材料发展出的工艺技术由第一代半导体材料发展出的工艺技术 （如如CMOSCMOS、SOISOI和和SiGeSiGe工艺工艺）在无线
15、通信技术发展过程中遇到瓶颈在无线通信技术发展过程中遇到瓶颈，通过设计来弥通过设计来弥 补工艺的不足难度很大补工艺的不足难度很大，因此在整体的射频因此在整体的射频PAPA器件设计生产过程中工艺是基础器件设计生产过程中工艺是基础。 8 资料来源：百度文库 ,华西证券研究所 图：射频功率放大器工作原理 射频晶体管发展出多种材料工艺射频晶体管发展出多种材料工艺 射频半导体主要经历了由第一代射频半导体主要经历了由第一代 半导体到第三代半导体的三个阶半导体到第三代半导体的三个阶 段的发展，其制造工艺结构也经段的发展，其制造工艺结构也经 历了由基础的历了由基础的BJTBJT、FETFET向更复杂向更复杂 的
16、的HBTHBT、LDMOSLDMOS和和HEMTHEMT等的发展。等的发展。 9 资料来源：射频功率放大器的设计研究，华西证券研究所 射频晶体管制造工艺射频晶体管制造工艺 BJT HBT FET MOSFET VDMOSLDMOS MESFET HEMTP-HEMTM-HEMT 半导体材料半导体材料晶体管类型晶体管类型 SiSiSi BJTSi BJT Si VDMOSSi VDMOS Si LDMOSSi LDMOS GaAsGaAsGaAs MESFETGaAs MESFET GaAs HBTGaAs HBT InPInPInPInP PHEMTPHEMT InPInP HBTHBT Si
17、GeSiGeSiGeSiGe HBTHBT SiCSiCSiCSiC MESFETMESFET SiCSiC LDMOSLDMOS GaNGaNGaNGaN HEMTHEMT GaN on SiCGaN on SiCGaNGaN on on SiCSiC HEMTHEMT 图：射频晶体管制造工艺 表：射频半导体晶体管类型 不同材料的性能及成本差别较大不同材料的性能及成本差别较大 10 资料来源：百度文库，华西证券研究所 指标指标SiSiGaAsGaAsGaNGaN 材料分类材料分类第一代第二代第三代 禁带宽度禁带宽度/eV/eV1.11.423.49 电子电子迁移率迁移率/ /（2/）1500
18、85002000 饱 和 漂 移 速 度饱 和 漂 移 速 度 / / （107cm/scm/s） 12.12.7 临界击穿场强临界击穿场强/ /（MV/cm)MV/cm)0.30.43.3 热导率热导率(W/(W/cmcmK K) )1.50.51.7 功率密度功率密度/ /（W/mm)W/mm)1.50.51.3 工作温度工作温度/ /C C175175600 集成度集成度较高，可与普通硅工艺 兼容 较低，无法与普通硅 工艺兼容 较低，无法与普通硅工艺兼 容 高频高频性能性能差高高 成本成本最低较高最高 工艺成熟度工艺成熟度高中低 产能产能稳定不稳定匮乏 主要应用主要应用性能要求较低的射频
19、前 端芯片应用，如2G手机/ 低端WiFi等消费电子 高频/高功率/高性能 领域射频前端芯片应 用，如3G/4G手机 远距离信号传送或高功率级 别射频细分市场和军用电子 领域，如基站/军用雷达/卫 星通信 不同工艺结构图不同工艺结构图 11 资料来源：百度文库，电子工程世界，华西证券研究所 图：BJT（双极结型晶体管）结构图图：FET（场效应晶体管）结构图 图：HBT（异质结双极型晶体管）结构图 图：LDMOS结构图 图：HEMT结构图 BJT用电流控制，FET属于电压控制。HBT具有功率密度高、相位噪声低、线性度好等特点，GaAs HBT 是目前手机射频PA主流工艺。硅基LDMOS器件被广泛
20、用于基站的射频PA中。HEMT是FET的一种，近几年 GaN HEMT凭借其良好的高频特性吸引了大量关注。 不同应用场景所需不同应用场景所需PAPA的性能指标不同的性能指标不同 按照应用场景分为大功率（基站等）和小功率（手机等）。 基站PA的应用指标在于其高功率和高效率，而手机PA的应用指标则在 于高线性度、低功耗和高效率。 12 资料来源：浅议射频功率放大器的研究，华西证券研究所 指标指标定义定义说明说明 输出功率分为最大瞬间输出功率和标准输出功 率，常说的输出功率其实就是标准输 出功率也是额定输出功率 其实质就是射频功率放大器能够以长时间安全 工作且谐波失真能够在标准范围内的输出功率 最大
21、值 传输增益射频功率放大器输出功率与输入功率 的比值 射频功率放大器的传输增益是衡量射频功率放 大器品质及性能好坏的一项重要指标 线性指标包括1dB 压缩点、IP3（三阶互调 截点）、邻道功率比以及谐波等 射频功率放大器一般采用非线性放大器，这是 因为非线性放大器在效率指标上高于线性放大 器 效率与杂 散输出 常采用PAE（功率增加效率）以及nc （集电极效率）等方法来衡量 作为射频前端功耗最大的器件，效率指标直接 影响通信设备的综合效率；杂散输出与噪声会 在当接收机和发射机采用不同频带工作时产生 于接收机频带内，对其它邻道形成干扰。 表：射频PA性能指标及说明 不同应用场景下射频不同应用场景
22、下射频PAPA的竞争格局的竞争格局 13 资料来源：Yole，ABI Research, 华西证券研究所 基站射频基站射频PAPA主要供应商有主要供应商有FreescaleFreescale、NXPNXP、InfineonInfineon等等。20152015年年，NXPNXP以约以约 118118亿美元的价格并购亿美元的价格并购FreescaleFreescale后将后将NXPNXP自身的射频功率晶体管业务剥离卖给自身的射频功率晶体管业务剥离卖给 了北京建广资本了北京建广资本，这部分剥离的业务后来成立了这部分剥离的业务后来成立了AmpleonAmpleon（安谱隆安谱隆）。 手机射频手机射频
23、PAPA主要供应商有主要供应商有SkyworksSkyworks、 Broadcom(Avago)Broadcom(Avago) 、QorvoQorvo等等。 NXP （Freescale） 34% Ampleon 20% Sumitomo 12% Infineon 10% others 24% Skyworks 43% Qorvo 25% Broadcom 25% Murata 3% others 4% 图：2018年手机射频PA市场份额占比图：2016年基站射频PA市场份额占比 不同材料工艺的不同材料工艺的PAPA产业分工略有不同产业分工略有不同 普通硅工艺集成电路和砷化镓普通硅工艺集成电
24、路和砷化镓/ /氮化镓等化合物集成电路芯片生产流氮化镓等化合物集成电路芯片生产流 程大致类似程大致类似，但与硅工艺不同的是化合物半导体制程由于外延过程复但与硅工艺不同的是化合物半导体制程由于外延过程复 杂杂，所以形成了单独的磊晶产业所以形成了单独的磊晶产业。 磊晶是指一种用于半导体器件制造过程中磊晶是指一种用于半导体器件制造过程中，在原有芯片上长出新结晶在原有芯片上长出新结晶 以制成新半导体层的技术以制成新半导体层的技术，又称外延生长又称外延生长。以砷化镓为例以砷化镓为例，IQEIQE、 VPEC(VPEC(全新全新) )两家磊晶厂占据超过两家磊晶厂占据超过7070% %的市场份额的市场份额。
25、 由于与由于与SiSi材料性能差异较大材料性能差异较大，化合物晶圆制造中设备及工艺与硅有极化合物晶圆制造中设备及工艺与硅有极 大的不同大的不同，所以化合物半导体拥有自己独立的全套产业链所以化合物半导体拥有自己独立的全套产业链。 14 拉晶切 片 外延生 长 IC 设计 晶圆代 工 封装测 试 终端集 成 资料来源：稳懋公告，华西证券研究所 图：化合物半导体芯片产业链 射频射频PAPA产业同时存在两种商业模式产业同时存在两种商业模式 射频PA产业同时有IDM(Integrated Device Manufacture，垂直整合制造)模式和 Fabless模式。 IDM模式是指垂直整合制造商独自完
26、成集成电路设计、晶圆制造、封测的所有环节。该 模式为集成电路产业发展较早期最为常见的模式，但由于对技术和资金实力均有很高的 要求，因此目前只为少数大型企业所采纳，历史成熟厂商Skyworks、Qorvo、Broadcom 等均采用IDM模式。 在 Fabless 模式下，集成电路设计、晶圆制造、封测分别由专业化的公司分工完成， 此模式中主要参与的企业类型有芯片设计厂商、晶圆制造商、外包封测企业。随着技术 的成熟和代工能力的兴起，代工模式占比也将提升，以手机射频PA为例，中国台湾厂商 稳懋已经是砷化镓射频工艺非常成熟的代工厂。新晋厂商高通、卓胜微等优选Fabless， 主攻IC设计，制造封测需求
27、外部合作。 15 资料来源：稳懋公告，华西证券研究所 芯片设芯片设 计企业计企业 晶圆制晶圆制 造商造商 外包封外包封 测企业测企业 终端终端 垂直整合制造商终端终端 Fabless IDM 图：射频PA产业两种商业模式 目录目录 16 射频射频PAPA是射频前端核心器件，决定无线通信质量的关键要素是射频前端核心器件，决定无线通信质量的关键要素 从手机、基站到物联网，万物互联时代射频从手机、基站到物联网，万物互联时代射频PAPA市场广阔市场广阔 通信技术持续迭代，射频通信技术持续迭代，射频PAPA行业技术革新永不止步行业技术革新永不止步 海外厂商拥有先发优势，国内厂商奋起直追前景可期海外厂商拥
28、有先发优势，国内厂商奋起直追前景可期 相关标的相关标的 风险提示风险提示 到到20352035年年5G5G将拉动将拉动1212万亿美元的经济活动万亿美元的经济活动 17 HIS发布的报告5G经济：5G技术将如何助力全 球经济预测，未来5G技术将给全球经济带来12 万亿美元的经济增长，而2020-2035年间5G技术 带来的全球GDP增长量相当于一个印度的GDP。到 2035年，5G价值链本身将创造3.5万亿美元经济 产出，同时创造2200万个工作岗位，其中中国总 产出9840亿美元，就业机会950万个，居全球首 位。 资料来源：HIS，华西证券研究所 图：5G拉动经济增长情况预测 图：5G拉动
29、产出与就业预测 5G5G应用场景应用场景 18 资料来源：Yole，华西证券研究所 5G5G关键技术关键技术 19 资料来源：Yole，华西证券研究所 5G5G新增高频频段新增高频频段 20 资料来源：Qualcomm，华西证券研究所 5G 新 增 频 段 主 要 划 分 为 sub-6GHz 和 毫 米 波 ， sub-6GHz 的 全 球 主 流 频 段 主 要 包 括 n1/n3/n8/n20/n28/n41/n77/n78/n79等，国内5G网络的频段主要是中国电信（3400MHz-3500MHz） 和中国联通（3500MHz-3600MHz）使用的n78频段、中国移动使用的n41（2
30、515MHz-2675MHz）和n79 （4800MHz-4900MHz）频段。除n41频段靠近4G频段外，n78、n79频段相对比4G频段属于更高的频 谱。 图：全球5G频段 5G5G具有更大的带宽具有更大的带宽 21 资料来源： Qorvo ，搜狐网，华西证券研究所 4G走向5G时另一个重大的变化是 手机必须支持更大的带宽，提高 带宽是实现以全新5G频段为目标 的更高数据速率的关键。LTE 频 段不高于 3GHz，单载波带宽仅为 20MHz，到了5G时代，FR1的信道/ 单载波带宽高达 100MHz，FR2 的 单载波带宽高达 400MHz。 图：4G与5G带宽对比图 运营商5G频段带宽5
31、G频段号 中国移动 2515MHz-2675MHz160MHzn41 4800MHz-4900MHz100MHzn79 中国电信3400MHz-3500MHz100MHzn78 中国联通3500MHz-3600MHz100MHzn78 图：国内三大运营商5G频段带宽 中国电信、中国联通的5G频段n78带宽分 别为100MHz；中国移动n79频段带宽为 100MHz， n41频段带宽高达160MHz。 智能手机市场规模大，智能手机市场规模大，5G5G将刺激换机将刺激换机 Yole数据显示，2018年全球智能手机销售额4220亿美元（约合3万亿元人民币），以出货量14 亿部计算，智能手机平均售价达
32、到301美元（约合2000元人民币）。 爱立信数据显示，2018年全球智能手机存量50亿部，预计到2024年全球智能手机存量将达到 72亿部。 2018、2019全球智能手机出货量同比均出现下滑，我们判断主要原因是智能手机阶段性创新 乏力、性能过剩导致的换机周期拉长，手机市场急需新动力。5G将有望刺激消费者换机，为 市场增长注入动力。 根据市场调研机构Strategy Analytics近日发布的最新报告称，全球5G手机需求2020年一季 度大涨，其今年首季出货量，超过去年的1870万台至2410万台。 22 资料来源：Strategy Analytics ，华西证券研究所 14.4 14.8
33、8 15.07 14.31 14.13 3.30% 1.30% -5% -1.30% -5% 0% 5% 13 14 15 16 200182019 图：全球智能手机出货量 出货量（亿台）同比 5G5G全网通手机至少要新增全网通手机至少要新增3 3大频段大频段 2018年12月中国三大运营商获得n41、n78、n79三个频段； 工信部规定手机满足携号转网，实现全网通功能，新的5G手机不仅要 向下兼容2G、3G、4G，也要兼容5G全部频段。 23 资料来源：Qorvo，华西证券研究所 4G4G时代的时代的1T2R1T2R，1 1路发射、路发射、2 2路接收路接收 典型的4G
34、手机需要支持约40个频段，如B1、B3、B5、B8、B38、B41等，每个频段都需要有1 路发射和2路接收。发射通路上需要滤波器、功率放大器、开关等，接收通路需要开关、低 噪放、滤波器等器件。 24 资料来源：英飞凌，华西证券研究所 图：4G时代1T2R示意图 部分频段的射频前端可以共用部分频段的射频前端可以共用 在4G LTE频段划分中，有部分频率相近或重合的频段，可以形成射频前端器件共用，业界通常 将4G频段划分为低频（698960Mhz）、中频（17102200MHz）和高频（24003800MHz），相应 的，对应射频前端器件可以形成低频模组、中频模组和高频模组。对应射频前端器件可以形
35、成低频模组、中频模组和高频模组。 25 资料来源：RESONANT，华西证券研究所 图：4G手机射频架构 5G5G新增频段，且新增频段，且SASA模式要求模式要求2T4R2T4R 归根结底，由于5G增加了新频段，支持新频段就需要增加配套的射频前端芯片。 简化来看，射频发射通路主要是PA和滤波器，接收通路主要是LNA和滤波器，其他如射频开 关、RFIC、电阻、电容、电感均为核心芯片的配套。 26 资料来源：RESONANT，华西证券研究所 图：5G手机射频架构 图：简化示意图 手机射频手机射频PAPA单机用量大幅增加单机用量大幅增加 新增一个频段将会增加2颗PA的使用量，新增三个频段大概增加6颗
36、左右 的PA芯片，4G多模多频手机需要5-7颗PA，预测5G多模多频手机内的PA芯 片最多或将达到16颗。 27 图：3G、4G、5G手机射频前端器件大幅度增多 资料来源：MWRF ，华西证券研究所 射频射频PAPA市场增长稳定市场增长稳定 根据QYR Electronics Research 数据，2011-2018 年，全球射频功率放 大器的市场规模从25.33亿美元增长至31.05亿美元，年均复合增长率 2.95%；预计至2023年，市场规模将达35.71亿美元。PA市场整体增速较 其他射频前端芯片增速低，主要是因为高端4G和5G PA市场将保持增长， 但是2G/3G PA市场将会逐步衰
37、退。 28 图：20112023年PA市场空间（亿美元） 资料来源： QYR ，华西证券研究所 25 31 36 0 5 10 15 20 25 30 35 40 201120182023E 手机射频手机射频PAPA模组市场有望超百亿美元模组市场有望超百亿美元 由于射频前端模块化是大势所趋，且射频PA是主动元器件，是射频前端功耗最大的器件， 决定了手机通信质量，因此射频PA厂商往往主导了PA模组的市场。 根据Yole Development的统计与预测，2018年射频前端市场为150亿美元，并将以8的 年均复合增长率增长，到2025年有望达到258亿美元。其中，功率放大器模组市场规模功率放大器
38、模组市场规模 预计预计104104亿美元亿美元，接收模组预计29亿美元，WiFi连接模组预计31亿美元，天线模组预计 13亿美元，分立滤波器及双工器等预计51亿美元，分立射频低噪声放大器及普通开关预 计17亿美元，天线调谐开关预计12亿美元。 29 图：20172023年智能手机射频前端市场 资料来源：Yole ，华西证券研究所 理论上理论上5G5G基站覆盖范围低于基站覆盖范围低于4G4G基站基站 30 资料来源：Qualcomm，华西证券研究所 基站电磁波的自由空间损耗可以从Friis Transmission Equation(弗林斯传输方 程)得到电磁波波长与传输距离成正比，也即是电磁波
39、频率与传输距离成反比。 理论上，当其他条件相同时，频率越高基站覆盖范围越小，也即是5G基站覆盖范 围理论上低于4G基站。 通过采用3D MIMO技术提升天线增益以提升下行覆盖和下行用户体验，使得下行 覆盖可以接近4G，不过考虑到终端（手机等）功率限制，上行链路是扩大覆盖的 瓶颈。 图：3D MIMO技术 图：Friis Transmission Equation GIVGIV预测预测20252025年全球将有年全球将有650650万个万个5G5G基站基站 31 资料来源：华为giv2025，华西证券研究所 中国基站建设数量全球领先中国基站建设数量全球领先 2019年，全国净增移动电话基站174
40、万个，总数达841万个，其中4G基站总数达到544 万个。中国4G的基站数量占到全球4G基站数量的一半以上。 中国5G基站建设在全球占比有望延续4G的格局。根据赛迪顾问的数据显示，到2020年 底，全球5G商用网络将从2019年的60个增至170个，基站会从2019年的50万个增长到 150万个，全球5G用户预计将会从1000多万增至2.5亿，而中国将占全球整个而中国将占全球整个5 5G G基站建基站建 设的设的5050% %以上以上，在用户的发展数量上占世界的70%以上。 32 资料来源：工信部，中商产业研究院，华西证券研究所 图：20142019年中国4G基站建设数量（万个） 351 46
41、6 559 619 667 841 85 177 263 328 372 544 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 2001720182019 移动电话基站数4G基站数 省份省份20192019年已建年已建20202020年目标年目标 广东广东3.6万个新建6万个 浙江浙江1.57万个新建5万个 山东山东1万个新建3万个 重庆重庆2万个新建3万个 广西广西2500个建成2万个以上 北京北京1.74万个建成3万个以上 上海上海1.6万个建成2万个 辽宁辽宁3000个建设2万个 深圳深圳5450个建设约3万个 湖南湖南2000个完成超
42、1万个 河北河北-建设1万个 福建福建-建成1万个 图：部分省份2020年5G基站建设目标 宏基站单站宏基站单站PAPA使用量大幅度提升使用量大幅度提升 33 资料来源：51CTO，搜狐，华西证券研究所 根据根据中国联通中国联通5 5G G基站设备技术白皮书基站设备技术白皮书，对于对于6 6GHzGHz以下频段以下频段，AAUAAU设备主要包括设备主要包括 6464T T6464R R、3232T T3232R R、1616T T1616R R三种类型三种类型，这三种类型设备主要区别在于设备收发通道数的差这三种类型设备主要区别在于设备收发通道数的差 异异。相对比相对比4 4G G基站采用基站采
43、用4 4T T4 4R R方案方案，收发通道数大幅度增加收发通道数大幅度增加，每一个收发通道对应一个射每一个收发通道对应一个射 频单元频单元，5 5G G宏基站单站射频宏基站单站射频PAPA使用量对比使用量对比4 4G G基站有大幅度提升基站有大幅度提升。 图：基站每个收发通道对应一个射频单元 图：中兴通讯 Pre5G Massive MIMO2.0 基站射频市场未来几年有望翻番基站射频市场未来几年有望翻番 34 资料来源：知乎，赛迪顾问，华西证券研究所 由于基站建设呈现一定的周期性，因此基站射频市场也相应的呈现一定的周期性。 根据赛迪顾问的数据显示，中国基站射频市场规模有望从2020年的不到
44、50亿元增长 到2023年的超过110亿元，整体市场份额增长超过一倍，之后每年的市场份额将逐年 下降。 图：2020-2027年中国5G细分环节市场规模预测（亿元）图：基站射频子系统构成 5G5G时代室内流量占比高达时代室内流量占比高达80%80% 5G技术将广泛用于智慧家庭、远程医疗、远程教 育、工业制造和物联网领域，具体包括千兆级移动 宽带数据接入、3D视频、高清视频、云服务、增强 现实（AR）、虚拟现实（VR）、工业制造自动化、 紧急救援、自动驾驶、现代物流等典型业务应用。 其中，高清视频、其中，高清视频、ARAR、VRVR、远程医疗、工业制造自、远程医疗、工业制造自 动化、现代物流管理
45、等主要发生在建筑物室内场动化、现代物流管理等主要发生在建筑物室内场 景。景。 35 资料来源：室内5G网络白皮书，华西证券研究所 2019中国无线电大会上，中国铁塔 通信技术研究院无线技术总监邹勇 发表演讲表示，相比4G时代的70%， 5G时代室内流量占比高达80%，包括 语音、ARVR等应用，对网络时延提 出了更高要求。而而5G5G的频段非常的频段非常 高，传播损耗、穿透损耗都很大，高，传播损耗、穿透损耗都很大， 难以从室外传到室内。因此解决室难以从室外传到室内。因此解决室 内信号覆盖是内信号覆盖是5G5G时代需要重点解决时代需要重点解决 和发展的一个方向。和发展的一个方向。 图：室内不同应
46、用场景流量占比 图：5G应用场景 小基站预计将迎来发展时机小基站预计将迎来发展时机 4T4R以上的室内数字化分布基站有望 得到部署。 根据工信部通信科技委常务副主任韦 乐平在2019中国光网络研讨会上的预 测2021到2027年国内将建设数千万级 小基站。 36 资料来源：室内5G网络白皮书，5G超密集组网技术研究，华西证券研究所 图：微微协同下的组网结构 图：宏微协同下的组网结构 图：室内网络运营平台 WiWi- -FiFi网络建立了分布式连接架构网络建立了分布式连接架构 Wi-Fi全称为wireless fidelity,在无线局域网的范畴是指“无线相容性认证”，实 质上是一种商业认证，同
47、时也是一种无线联网的技术。 Wi-Fi主要定位成小范围、热 点式的覆盖，工作在2.4GHz或5GHz两个未授权频段。 Wi-Fi标准由IEEE标准协会制定。 Wi-Fi网络建立了分布式连接架构，使Wi-Fi能承载绝大部分无线流量，并在住宅内、 建筑物内、设备密集的室外区域等提供宽带连接。 Wi-Fi 已成为当今世界无处不在的技术，为数十亿设备提供连接，也是越来越多的用 户上网接入的首选方式，并且有逐步取代有线接入的趋势。 37 资料来源： IT百科，搜狐网，华西证券研究所 图：WI-FI应用 图：华为无线路由器 WiWi- -FiFi技术不断发展以满足更多需求技术不断发展以满足更多需求 随着视
48、频会议、无线互动VR、移动教学等业务应 用越来越丰富，Wi-Fi接入终端越来越多，IoT的 发展更是带来了更多的移动终端接入无线网络， 甚至以前接入终端较少的家庭Wi-Fi网络也将随着 越来越多的智能家居设备的接入而变得拥挤。因 此Wi-Fi网络仍需要不断提升速度，同时还需要考 虑是否能接入更多的终端，适应不断扩大的客户 端设备数量以及不同应用的用户体验需求。 38 资料来源：百度文库，华为WIFI 6技术白皮书，华西证券研究所 时间时间标准标准频段频段最大传输最大传输命名命名 19971997年年802.112.4GHz2Mbps 19991999年年802.11b2.4GHz11Mbps
49、19991999年年802.11a5GHz54Mbps 20032003年年802.11g2.4GHz54Mbps 20092009年年802.11n2.4GHz和 5 GHz 540 MbpsWi-Fi 4 20132013年年802.11 ac wave1 5 GHz1.73GbpsWi-Fi 5 20152015年年802.11ac wave2 5 GHz3.47Gbps 20192019年年802.11ax2.4GHz和 5 GHz 9.6GbpsWi-Fi 6 为适应新的业务应用 和减小与有线网络带 宽的差距 ，每一代 802.11的标准都在大 幅度的提升其速率。 图：不同Wi-Fi标准下的接入量与人均带宽关系 表：Wi-Fi标准发展 WiWi- -FiFi 6 6性能全面提升性能全面提升 Wi-Fi 6是新一代802.11 ax标准的简称，核心技术包括OFDMA频分复用技术、DL/UL MU MIMO技 术、更高阶的
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