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华西证券-电子行业走进“芯”时代系列深度之二十七“射频芯片”:射频芯片千亿空间,国产替代曙光乍现-200603
2020-06-03 17:17:26  孙远峰,张大印,王海维
研报摘要

  核心结论
  1.射频赛道具备持续成长性。凡是接入移动互联网的设备均需要射频前端芯片,随着联网设备数量持续增加,射频芯片市场持续增长。据Yole数据,2018年全球移动终端射频前端市场规模为150亿美金,预计2025年有望达到258亿美金,7年CAGR达到8%。
  2.产业链企业具备高弹性。每一次通信制式升级,都是射频芯片价值量提升的机遇。5G手机必然要兼顾2/3/4G,因此5G手机在保留2/3/4G射频芯片的同时,支撑5G新频段的射频芯片为全新增量。据Skyworks数据,2G手机射频前端芯片价值量为3美金,3G手机上升到8美金,高端4G手机为18美金,而5G手机射频芯片价值量达到25~30美金。
  3.优质企业有成为全球龙头的潜力。国内射频芯片厂商从相对成熟的分立射频芯片起步,在5G手机广泛普及前的窗口期,逐步实现中低端机型射频前端进口替代,同时积累模组能力,逐步走向全品类供应。国内已经出现以卓胜微为代表的射频龙头企业,从射频开关、LNA芯片起家,实现全球领先手机品牌如SAMSUNG、小米、HUAWEI、vivo、OPPO等重点客户覆盖,并在2019年实现射频模组产品从无到有的突破,未来有望逐步成为全球射频芯片龙头。
  4.重点推荐:卓胜微、韦尔股份、顺络电子、信维通信、三安光电;产业关注:昂瑞微、唯捷创芯、紫光展锐、安谱隆,等等
  风险提示
  中美贸易摩擦导致需求不确定的风险。虽然中美贸易摩擦推动了芯片领域国产化的快速发展,但中美贸易趋向存在不确定性,未来如果中美贸易出现变化,可能导致国内集成电路产业需求不确定,并可能对产品研发、销售和采购等持续经营带来不利影响。
  行业竞争加剧的风险。射频前端芯片设计行业正快速发展,良好的前景吸引了诸多企业试图进入这一领域,市场竞争日益加剧。国际方面,Skyworks、Qorvo、Broadcom等企业拥有较强的资金及技术实力、较高的品牌知名度和市场影响力,与之相比,国内企业整体实力和品牌知名度方面还存在差距,芯片产品趋于同质化,从而导致市场价格下降、行业利润缩减等状况。同时,随着智能手机、平板电脑的性能差异逐渐缩小,下游市场竞争激烈,下游企业毛利率出现下降趋势,也可能导致行业内设计企业利润空间随之缩小,从而影响盈利水平。
  技术创新风险。射频前端芯片主要应用于智能手机等移动智能终端,其技术创新紧随移动通信技术的发展。集成电路设计行业具有工艺、设计技术升级与产品更新换代相对较快的特点,只有始终处于技术创新的前沿,加快研发成果产业化的进程,集成电路设计企业才能获得较高的利润水平。未来若技术研发水平落后于行业升级换代水平,或技术研发方向与市场发展趋势偏离,将导致研发资源浪费并错失市场发展机会,对行业内企业产生不利影响。
  
研报全文

华西证券-电子行业走进“芯”时代系列深度之二十七“射频芯片”:射频芯片千亿空间,国产替代曙光乍现-200603

华西电子团队—走进“芯”时代系列深度之二十七“射频芯片”孙远峰/张大印/王海维/王臣复/郑敏宏SACNO:S1120519080005SACNO:S1120519090005射频芯片千亿空间,国产替代曙光乍现2020年06月03日仅供机构投资者使用证券研究报告核心结论1.射频赛道具备持续成长性。

凡是接入移动互联网的设备均需要射频前端芯片,随着联网设备数量持续增加,射频芯片市场持续增长。

据Yole数据,2018年全球移动终端射频前端市场规模为150亿美金,预计2025年有望达到258亿美金,7年CAGR达到8%。

2.产业链企业具备高弹性。

每一次通信制式升级,都是射频芯片价值量提升的机遇。

5G手机必然要兼顾2/3/4G,因此5G手机在保留2/3/4G射频芯片的同时,支撑5G新频段的射频芯片为全新增量。

据Skyworks数据,2G手机射频前端芯片价值量为3美金,3G手机上升到8美金,高端4G手机为18美金,而5G手机射频芯片价值量达到25~30美金。

3.优质企业有成为全球龙头的潜力。

国内射频芯片厂商从相对成熟的分立射频芯片起步,在5G手机广泛普及前的窗口期,逐步实现中低端机型射频前端进口替代,同时积累模组能力,逐步走向全品类供应。

国内已经出现以卓胜微为代表的射频龙头企业,从射频开关、LNA芯片起家,实现全球领先手机品牌如SAMSUNG、小米、HUAWEI、vivo、OPPO等重点客户覆盖,并在2019年实现射频模组产品从无到有的突破,未来有望逐步成为全球射频芯片龙头。

4.重点推荐:卓胜微、韦尔股份、顺络电子、信维通信、三安光电;产业关注:瑞微、唯捷创芯、紫光展锐、安谱隆,等等2目录什么是射频芯片?市场空间有多大?竞争格局怎么样?行业内有哪些主流企业?风险提示3射频(RF,RadioFrequency),表示可以辐射到空间的电磁频率,频率范围从300kHz~300GHz之间。

射频是一种高频交流变化电磁波的简称。

射频芯片,是能够将射频信号和数字信号进行转化的芯片,具体而言,包括RF收发机、功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)、滤波器、射频开关(Switch)、天线调谐开关(Tuner)等。

什么是射频芯片?图:手机射频芯片逻辑关系图4资料来源:Qualcomm,华西证券研究所基带RF收发机功率放大器低噪声放大器滤波器滤波器开关开关双工器分集开关天线调谐天线射频前端芯片怎么实现的?资料来源:Qorvo,华西证券研究所5射频前端器件均有由半导体工艺制备,用于手机端的功率放大器和低噪声放大器主要基于GaN、GaAs、SOI、SiGe、Si(用于基站端的大功率功率放大器主要采用GaAs和GaN)。

滤波器主要品类有SAW和BAW两种,均采用压电材料做基底。

RF开关主要基于CMOS、Si、GaAs和GaN材料。

图:射频前端器件的工艺技术和应用B1B3B40B1B3B40典型的4G手机需要支撑约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。

4G时代1T2R,每个频段都是1路发射,2路接收资料来源:英飞凌,华西证券研究所6在4GLTE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(698~960Mhz)、中频(1710~2200MHz)和高频(2400~3800MHz),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。

部分频段的射频前端可以共用,形成低频、中频、高频分类资料来源:RESONANT,华西证券研究所图:4G手机射频架构7由于5G增加了新频段,支撑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。

5G新增频段,且SA模式要求2T4R资料来源:RESONANT,华西证券研究所图:5G手机射频架构8图:简化示意图目录什么是射频芯片?市场空间有多大?竞争格局怎么样?行业内有哪些主流企业?风险提示9据YoleDevelopment数据,2018年全球移动终端射频前端市场规模为150亿美金,预计2025年有望达到258亿美金,7年CAGR达到8%。

市场空间有多大?图:2018~2025年射频前端芯片市场空间(十亿美金)10资料来源:Yole,华西证券研究所功率放大器模组接收模组WiFi模组AiP模组分立滤波器、双工器分立开关、低噪声放大器天线调谐开关市场空间扩大来自于单机价值量提升11资料来源:Skyworks,华西证券研究所射频前端单机价值量射频开关的作用是将多路射频信号中的任一路或几路通过控制逻辑连通,以实现不同信号路径的切换,包括接收与发射的切换、不同频段间的切换等,以达到共用天线、节省终端产品成本的目的。

射频开关的主要产品种类有移动通信传导开关、WiFi开关、天线调谐开关等,广泛应用于智能手机等移动智能终端。

以智能手机为例,由于移动通信技术的变革,智能手机需要接收更多频段的射频信号。

2011年及之前智能手机支撑的频段数不超过10个,而随着4G通信技术的普及,至2016年智能手机支撑的频段数已经接近40个。

5G应用支撑的频段数量将新增50个以上,全球2G/3G/4G/5G网络合计支撑的频段将超过91个。

因此,移动智能终端中需要不断增加射频开关的数量以满足对不同频段信号接收、发射的需求。

据YoleDevelopment预测,分立射频开关开关的市场规模将从2018年的6亿美金增长至2025年的9亿美金,年均复合增长率为5%。

射频开关(Switch)资料来源:卓胜微,Yole,华西证券研究所图:典型射频开关的原理图12图:2018-2025年分立式普通射频开关市场空间(亿美金)69024681020182025ETuner主要给天线做配套。

全面屏的普及,紧凑的机身设计,智能手机留给天线的空间尺寸不断受到限制,这导致天线系统的整体效率降低,需要天线调谐开关提高天线对不同频段信号的接收能力,天线调谐开关的重要性和需求也日益增长。

相较普通开关,天线调谐开关有着极高的耐压要求,同时导通电阻和关断电容对性能影响极大,由此对产品提出了极高的设计和工艺要求。

4G手机一般需要4~6个天线,而5G手机至少需要6~10个天线,对应的天线Tuner需求适配性增长。

据YoleDevelopment预测,天线调谐开关的市场规模将从2018年的5亿美金增长至2025年的12亿美金,年均复合增长率为13%。

天线调谐开关(Tuner)资料来源:Qorvo,Yole,华西证券研究所图:典型Tuner的原理图13图:2018-2025年Tuner市场空间(亿美金)5120246810121420182025E射频滤波器的作用是保留特定频段内的信号,将特定频段外的信号滤除,从而提高信号的抗干扰性及信噪比。

以声表面波滤波器为例,其工作原理:输入电信号被输入叉指换能器转换成同频率声波,经过输出叉指能换器转换成电信号,实现频率选择。

滤波器的市场驱动主要源于新通信制式对额外滤波的需求。

在4G以及5G频段的逐步实现,MIMO和载波聚合的应用支撑,Wi-Fi、蓝牙、GPS等无线技术的普及等,导致射频滤波器的需求增长迅速。

据YoleDevelopment预测,从2018年至2025年,分立射频滤波器及双工器等市场规模将从约31亿美金增长至51亿美金,其中滤波器从约17亿美金增长至27亿美金,年均复合增长率为7%;双工器从约10亿美金增长至16亿美金,年均复合增长率为7%;多工器的市场增长最快,将从约1亿美金增长至5亿美金,年均复合增长率为20%。

滤波器(Filter)14资料来源:卓胜微,Yole,华西证券研究所图:射频滤波器原理图图:2018-2025年滤波器市场空间(亿美金)1727101615010203040506020182025E普通滤波器双工器多工器低噪声放大器的功能是把天线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、通话质量和数据传输率更高的效果。

根据适用频率的不同,分为全球卫星定位系统射频低噪声放大器、移动通信信号射频低噪声放大器、电视信号射频低噪声放大器、调频信号射频低噪声放大器。

低噪声放大器的工作原理: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。

随着5G逐渐普及,智能手机中天线和射频通路的数量增多,对射频低噪声放大器的数量需求迅速增加,据YoleDevelopment预测,分立射频低噪声放大器市场规模将从2018年的约3亿美金增长至2025年的8亿美金,年均复合增长率将达到16%。

低噪声放大器(LNA)15资料来源:卓胜微,Yole,华西证券研究所图:LNA原理图图:2018-2025年LNA市场空间(亿美金)38012345678920182025E功率放大器(PA,PowerAmplifier),是各种无线发射机的重要组成部分,将调制振荡电路所产生的射频信号功率放大,以输出到天线上辐射出去。

PA的性能直接决定了无线终端的通讯距离、信号质量和待机时间,也是射频前端功耗最大的器件。

根据QYRElectronicsResearch数据,2011-2018年,全球射频功率放大器的市场规模从25.33亿美金增长至31.05亿美金,年均复合增长率2.95%;预计至2023年,市场规模将达35.71亿美金。

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5GPA市场将保持增长,但是2G/3GPA市场将会逐步衰退。

功率放大器(PA)16资料来源:卓胜微,QYR,华西证券研究所图:PA芯片引脚功能框图图:2011-2023年年PA市场空间(亿美金)2531360510152025303540201120182023E射频前端模组是将射频开关、低噪声放大器、滤波器、双工器、功率放大器等两种或者两种以上的分立器件集成为一个模组,从而提高集成度与性能并使体积小型化。

根据集成方式的不同可分为DiFEM(集成射频开关和滤波器)、LFEM(集成射频开关、低噪声放大器和滤波器)、FEMiD(集成射频开关、滤波器和双工器)、PAMiD(集成多模式多频带PA和FEMiD)等模组组合。

持续增加的射频前端器件数量和PCB板可用面积趋紧之间的矛盾促进射频前端模组化发展,越来越多的分立式射频前端芯片通过SiP技术封装在同一颗大芯片里面。

从Broadcom的发展来看,2007~2010年主要是分立的射频前端器件,2011~2013年是单颗PA模组,2014年以来持续升级,已经实现多频段PA模组整合。

与此同时,Skyworks、Qorvo、村田、高通等射频前端芯片大厂均已推出多品类射频前端模组产品。

射频芯片:分立式和模组17资料来源:Broadcom,华西证券研究所图:Broadcom射频前端器件演进据YoleDevelopment的统计与预测,分立器件与射频模组共享整个射频前端市场。

2018年射频模组市场规模达到105亿美金,约占射频前端市场总容量的70%。

到2025年,射频模组市场将达到177亿美金,年均复合增长率为8%;2018年分立器件市场规模达到45亿美金,约占射频前端市场总容量的30%。

到2025年,分立器件仍将保留81亿美金的市场规模。

射频芯片:分立式和模组18资料来源:Yole,华西证券研究所图:2018-2025年射频前端芯片分立式和模组的市场规模对比(百万美金)452753396101663970097392777280991047311396124501369115166161861711217745050001000015000200002500030000201820192020E2021E2022E2023E2024E2025E分立式模组接收模组主要指承担下载功能的射频模组,不含PA。

以手机为例,与基站通信的过程中,分为上行(上传)和下行(下载),手机上传数据需要手机PA将信号放大,基站处于接收状态;下载数据需要基站方面的PA将信号放大,手机处于接收状态。

接收模组主要是射频开关、滤波器、LNA等芯片产品的排列组合。

据YoleDevelopment数据,预计射频前端接收模组市场空间将从2018年的25亿美金增长到2025年的29亿美金,年均复合增长率为2%。

接收模组(FEM)19资料来源:Techinsights,Yole,华西证券研究所图:小米10中用到的接收模组图:2018-2025年接收模组市场空间(亿美金)2529232425262728293020182025E功率放大器模组主要指承担上传信号功能的射频模组,包含PA。

以手机为例,与基站通信的过程中,分为上行(上传)和下行(下载),手机上传数据需要手机PA将信号放大,基站处于接收状态;下载数据需要基站方面的PA将信号放大,手机处于接收状态。

功率放大器模组主要是射频开关、滤波器、PA等芯片产品的排列组合。

以Qorvo某款M/HBPA模组为例,在一颗大SiP封装内,包含有12个滤波器、3个PA、1个控制芯片、1个天线开关和3个射频开关。

据YoleDevelopment数据,预计功率放大器模组模组市场空间将从2018年的60亿美金增长到2025年的104亿美金,年均复合增长率为8%。

功率放大器模组(PAM)20资料来源:Qorvo,Yole,华西证券研究所图:射频滤波器原理图图:2018-2025年功率放大器模组市场空间(亿美金)6010402040608010012020182025E由于毫米波频率高,传输损耗大,因此天线和射频前端集成化,典型设计上,将毫米波天线与毫米波芯片封装在一起,业内称之为AiP(antenna-in-package)。

现阶段美国5G网络主推毫米波建设,SAMSUNG美国版搭载AiP模组支撑美国5G频段。

预计2020年苹果新品美国版本同样需要配置AiP模组。

据YoleDevelopment数据,AiP模组于2019年开始产生销售,主要是美国市场,预计到2025年市场空间将达到13亿美金,年均复合增长率为68%。

AiP模组(毫米波天线模组)21资料来源:卓胜微,Yole,华西证券研究所图:AiP模块构成图:2018-2025年滤波器市场空间(亿美金)0.6130246810121420192025EWiFi功能是智能手机的必备,最新一代标准为WiFi6,小米10、HUAWEIP40、苹果SE2代等2020年新上市手机全面支撑。

每一次标准升级都会带动相关芯片创新和价值量提升,随着WiFi6新标准的普及渗透,据YoleDevelopment数据,预计WiFi模组市场规模将从2018年的20亿美金增长到2025年的31亿美金,年均复合增长率为6%。

WiFi模组22资料来源:Yole,华西证券研究所图:苹果SE主板,黄色框为USI339S00648WiFi/蓝牙SoC,支撑最新WiFi6图:2018-2025年滤波器市场空间(亿美金)20310510152025303520182025E资料来源:CNKI,华西证券研究所5G和大功率的技术革新驱动化合物材料发展新一代化合物材料特性:用于光电/通信/功率器件的升级23半导体材料的特性对比资料来源:半导体行业观察,华西证券研究所1.11.4910.31.40.5410.73.41.32.73.500.511.522.533.54SiGaAsGaN材料特性硅(Si)砷化镓(GaAs)氮化镓(GaN)化合物材料优势能带类型间接直接直接化合物材料具备高功率密度、高热导率、快速开关、尺寸较小、适用高频率等特性。

化合物材料可以满足光电元件、射频元件、功率器件的技术革新对高压、高频、大功率的需求。

能带宽度(eV)1.11.43.4电子迁移率135080001500饱和电子漂移速度10.82.5热导率(W/cm.k)1.490.541.3临界贯穿电场0.30.73.5最高工作温度175350800RFPowerFrequency1GHz10GHz100GHz10W100W高频、高功率半导体材料不同特性适用于不同领域Si:化合物衬底,集成电路、性能要求低功率、射频器件。

GaAs:光电子器件、传输距离远频率较高的射频器件。

GaN:光电子器件、毫米波通信器件、600V以下功率器件。

SiC:化合物衬底,600V以上大功率器件。

24第三代半导体材料:氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)GaN、SiC适用于高功率和高频率的应用场景第三代半导体材料资料来源:MoneyDJ,华西证券研究所氮化镓氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)为最成熟的第三代半导体材料又称宽禁带半导体材料(禁带宽度大于2.2ev),其余包括氧化锌、金刚石、氮化铝的研究还处于起步阶段。

GaN、SiC能过够大幅提升电子器件的高压、高频、高功率的工作特性,在军事、新能源、电动汽车等领域具有非常大的应用前景。

GaN:目前主要用于功率器件领域,未来在高频通信领域也将有极大应用潜力。

未来当5G标准频率超过40GHz,砷化镓将无法负荷,必须采用氮化镓。

SiC:目前主要用于高温、高频、高效能的大功率元件,具备耐高温、耐腐蚀、热稳定性好等优势。

资料来源:电子设计技术,华西证券研究所高功率高频率0%20%40%60%80%100%GaNGaAs00.20.40.60.811.21.4GaN-on-SiGaN-on-SiCGaN-on-GaN半导体材料发展趋势:硅依然为主流半导体材料Si硅硅衬底化合物1960S1970S1980S1990S2000S2010S2020E2030E市场规模未来趋势:硅和硅衬底化合物为主流材料硅材料依然为主流半导体材料GaN-on-Si硅基氮化镓为主要GaN应用方式GaN在射频芯片的应用占比上升资料来源:Yole,华西证券研究所资料来源:LuxResearch、华西证券研究所资料来源:Yole,华西证券研究所即使在5G/IoT/AI等技术导入下,硅衬底的化合物材料也能满足射频芯片、功率器件对高频、高压、高功率的的需求,而且更具有经济效益;在目前的电子产品应用中,仅有军工、安防、航天等少部分需要超高规格的应用领域,才需采用化合物单晶材料。

硅材料在未来十年的技术革新下,将维持主流半导体材料的地位,朝向硅自主材料和硅衬底化合物两条路经发展。

LDMOSGaAsGaNGaN-on-Si单位:十亿美金2526硅片成品:SOI硅片、结隔离硅片为其他高规格加工硅片硅片种类制作方法应用领域结隔离片(JunctionIsolated)抛光片抛光片结隔离片=光刻->离子注入->热扩散->外延生长外延生长层嵌入层结隔离片:将抛光片按照客户的设计,采用光刻,离子注入和热扩散技术在晶片表面形成集成电路的嵌入层。

然后在该层的顶部上形成外延层。

结隔离片主要应用于客户客制化设计要求的产品。

资料来源:SUMCO,华西证券研究所26SOI片(Silicon-On-Insulator)抛光片SOI硅片氧化->键合->退火->研磨->抛光氧化层顶层硅抛光片=绝缘体上硅片(SOI):将具有高电绝缘性的氧化物层夹在两个抛光晶片之间,然后把它们粘合在一起。

其中底板比较厚,起支撑作用;绝缘层和顶层硅都很薄,在顶层蚀刻电路。

绝缘片主要应用于超大规模集成电路;高速/低功耗/低电压电路;高温电路;抗辐射电路;智能传感器等。

目录什么是射频芯片?市场空间有多大?竞争格局怎么样?行业内有哪些主流企业?风险提示27射频器件本质上是半导体器件,4G普及高峰过后,射频器件厂商成长性衰退,2014年以来,射频器件厂商收购兼并持续进行。

2014年TriQuint与RFMD合并成为Qorvo,2016年高通与TDK共同出资建立RF360,Avago收购Broadcom,传统半导体芯片大厂持续整合,通过收购或者共同投资将各自优势产品结合,寻求产业链更有力地位,争取做到多品类器件供应。

行业整合持续,重点企业寻求全品类供应资料来源:Yole,华西证券研究所图:行业整合持续发生28全球射频前端芯片市场主要被Murata、Skyworks、Broadcom、Qorvo、Qualcomm等国外领先企业长期占据。

根据YoleDevelopment数据,2018年,前五大射频器件提供商占据了射频前端市场份额的八成,其中包括Murata26%,Skyworks21%,Broadcom14%,Qorvo13%,Qualcomm7%。

国际领先企业起步较早,底蕴深厚,在技术、专利、工艺等方面具有较强的领先性,同时通过一系列产业整合拥有完善齐全的产品线,并在高端产品的研发实力雄厚。

另一方面,大部分企业以IDM模式经营,拥有设计、制造和封测的全产业链能力,综合实力强劲。

总体而言,海外寡头占据绝对份额29资料来源:Yole,各企业官网,华西证券研究所图:全球射频前端芯片市场格局Murata26%Skyworks21%Broadcom14%Qorvo13%Qualcom7%其他19%参考苹果Xs、SAMSUNGS20、HUAWEIP30、小米8、OPPOFindX等各品牌旗舰手机拆解信息,除Murata、Skyworks、Broadcom、Qorvo、Qualcomm五大厂商之外,主流供应商还有英飞凌、HUAWEI海思、SONY、安森美、STM、NXP等。

而在射频产品细分品类中,天线调谐开关(AntennaTuner)数量占比最多,达到33%,其他为发射模组(包含HBPAMiD、MBPAMiD、HB/MBPAMiD、PAM)、接收模组(包含FEM、开关低噪放模组)、射频开关和LNA。

从旗舰机型拆解看,Tuner用量最多30资料来源:Yole,华西证券研究所图:旗舰智能手机射频前端芯片供应商分布图:旗舰智能手机射频前端芯片细分种类分布重点射频芯片,供应商和客户对照31资料来源:Yole,华西证券研究所相比之下,国内射频芯片企业由于起步较晚,基础薄弱,并且主要集中在无晶圆设计领域。

较之国际领先企业在技术积累、产业环境、人才培养、创新能力等方面仍有明显滞后,与美国、日本、欧洲等厂商仍存在较大差距。

国内射频芯片厂商从相对成熟的分立射频芯片起步,在5G手机广泛普及前的窗口期,逐步实现中低端机型射频前端进口替代,同时积累模组能力,逐步走向全品类供应。

国内厂商起步晚,从分立式起步32资料来源:高通,华西证券研究所图:滤波器和射频开关组成FEM,FEM加上PA组成PAM,从分立到模组,循序渐进以苹果X为例,用到了一颗Broadcom的发射模组芯片,内部包含多个分立的芯片,通过SiP封装为一颗大芯片。

在这颗大芯片之中,具体包含2颗PA,12颗BAW滤波器,2颗射频开关,一颗控制IC。

除此之外,还有10颗电感和30颗电容。

目前本土射频厂商提供的产品主要集中于分立器件,抢占中低端市场份额,且所提供的产品趋于同质化,从而导致市场价格下降、行业利润缩减等状况。

结合芯片设计行业的特点,唯有在新技术、新产品等方面持续投入,构建具有自主发展能力和核心竞争力的产业链,才能逐步缩减与国际领先企业的距离。

从分立,到模组,循序渐进资料来源:Yole,华西证券研究所图:射频模组内部由多个射频分立芯片组成图:苹果主板上的一个射频模组332018年之前,HUAWEIP系列和Mate系列的旗舰机型,射频芯片的主要供应商是Murata、Skyworks、Qorvo和Epcos。

2018年美国制裁之后,HUAWEI供应链逐步放弃美国供应商,采用海思自研和加快引入国内供应商,在2019Q4的Mate30手机中,射频芯片主要来自于Murata、海思和卓胜微。

从HUAWEI射频芯片供应商变迁看自主可控34资料来源:Yole,HUAWEI,华西证券研究所图:2015Q4~2019Q4,HUAWEI旗舰机型(P和Mate系列)中,主要射频芯片供应商变化图:2015年以来HUAWEI旗舰机射频芯片供应商35资料来源:Yole,HUAWEI,华西证券研究所目录什么是射频芯片?市场空间有多大?竞争格局怎么样?行业内有哪些主流企业?风险提示36积跬步成千里,射频前端模组实现从无到有的突破。

企业以射频开关、LNA芯片起家,实现全球领先手机品牌如SAMSUNG、小米、HUAWEI、vivo、OPPO等重点客户覆盖,并在2019年实现射频模组产品从无到有的突破。

在细分产品中,比较优势明显,射频开关已通过高通的小批量试产验证,正式进入量产。

企业在2019年顺利完成DiFEM产品的开发设计,在知名移动智能终端客户完成小批量试产,进入正式量产。

DiFEM的成功研制是企业技术创新的又一里程碑,打破了海外寡头在射频模组领域的垄断局势。

站在当前时点,企业营收体量小,所处赛道面向250亿美金市场,具备5G换机潮和射频芯片国产替代的双重弹性。

重点推荐:卓胜微37资料来源:Wind,华西证券研究所图:2015-2019年卓胜微营收、归母净利润和同比增速图:2015-2019年卓胜微毛利率和净利率1.113.855.925.6015.120.110.841.701.624.97-1000100200300400500600700024681012141620152016201720182019营收(亿元,左轴)归母净利润(亿元,左轴)营收增速(%,右轴)归母净利润增速(%,右轴)56.8062.1155.8951.7452.4710.1421.8528.6428.6332.6901020304050607020152016201720182019毛利率(%)净利率(%)重点推荐:卓胜微38资料来源:卓胜微官网,Wind,华西证券研究所表:卓胜微产品布局图:射频开关、LNA、滤波器、接收模组产品除去被市场广泛认知的CIS图像传感器业务,韦尔股份也有射频芯片业务。

近年来,企业不断投资丰富自研产品类型,通过内部研发产品线的整合与协助,持续加大了在射频及微传感器领域的产品研发投入,在RFSwitch、Tuner、LNA等产品领域研发出了具有市场竞争优势的成果。

企业射频产品采用CMOS工艺设计,依靠新设计、新工艺和新材料的结合,突破了传统的保守的设计思路。

多款RFSwitch、LTELNA已实现量产销售,2020年进一步升级既有产品。

Tuner高频调谐器目前研发进展顺利,适应智能穿戴产品的发展需求。

此外,企业针对5G应用需求进行研发立项,以确保在5G商用时代到来之际把握住机会,迅速推出应用于5G移动通讯的产品。

重点推荐:韦尔股份39资料来源:Wind,华西证券研究所图:2015-2019年韦尔股份营收、归母净利润和同比增速图:2015-2019年韦尔股份毛利率和净利率19.8321.6124.0639.64136.321.151.421.371.394.66-5005010015020025002040608010012014016020152016201720182019营收(亿元,左轴)归母净利润(亿元,左轴)营收增速(%,右轴)归母净利润增速(%,右轴)19.2620.1220.5423.4127.395.446.085.132.925.1705101520253020152016201720182019毛利率(%)净利率(%)企业以终端天线业务起家,在收购莱尔德切入苹果供应链后,逐步实现手机天线份额提升,并延伸到PC天线、Macbook天线,稳定的供货能力和配套服务能力保障企业进一步的扩展供应金属小件、射频连接器、金属弹片等多种产品。

在新产品拓展方面,企业继续围绕射频主业丰富新产品线,已研发量产滤波器等射频前端器件,积极开发射频前端模组、5G毫米波LCP射频传输线、多种型号的5G基站天线振子等。

企业增资德清华莹扩产滤波器,控股瑞强通信拓展射频PA等设计、分销业务,公告拟定增30亿元投入射频芯片等项目,将有利于企业结合现有的全球大客户平台优势,加速完善射频前端产业布局,快速提高企业射频前端产品的市场占有率,迎接5G射频前端市场爆发。

重点推荐:信维通信40资料来源:Wind,华西证券研究所图:2015-2019年信维通信营收、归母净利润和同比增速图:2015-2019年信维通信毛利率和净利率13.0024.1334.3547.0751.342.215.328.899.8810.20050100150200250300010203040506020152016201720182019营收(亿元,左轴)归母净利润(亿元,左轴)营收增速(%,右轴)归母净利润增速(%,右轴)30.0029.1436.4336.5137.3517.0321.7025.9321.0320.01051015202530354020152016201720182019毛利率(%)净利率(%)企业电感产品广泛应用于电子设备,而以智能手机为主,重点客户包括HUAWEI、OPPO、vivo、小米等。

智能手机电感行业升级的方向是小型化、精密化,0805、0603、0402、0201、01005,尺寸越来越小,精度越来越高,难度越来越大,全球有能力的厂商越来越少。

企业已经形成叠层、绕线两大工艺平台,产品具备国际竞争力,高端01005已经开始量产,主要竞争对手日本村田,手机用电感正处于行业小型化升级叠加5G需求释放的红利初期。

大家测算,5G手机电感用量比4G手机提升50%以上,价值量提升比例高于数量提升比例,看好顺络电子的长期发展。

重点推荐:顺络电子41资料来源:Wind,华西证券研究所图:2015-2019年顺络电子营收、归母净利润和同比增速图:2015-2019年顺络电子毛利率和净利率13.1917.3619.8823.6226.932.633.593.414.794.02-20-100102030405005101520253020152016201720182019营收(亿元,左轴)归母净利润(亿元,左轴)营收增速(%,右轴)归母净利润增速(%,右轴)36.5037.0133.4834.6434.1519.8220.6217.3120.4515.07051015202530354020152016201720182019毛利率(%)净利率(%)企业是全球LED芯片龙头,重点投资Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体,子企业三安集成2019年实现销售收入2.41亿元,同比增长40.67%。

砷化镓射频出货客户累计超过90家,客户地区涵盖国内外;氮化镓射频产品重要客户已实现批量生产,产能正逐步爬坡;电力电子产品推出的高功率密度碳化硅功率二极管及MOSFET及硅基氮化镓功率器件主要应用于新能源汽车、充电桩、光伏逆变器等电源市场,客户累计超过60家,27种产品已进入批量量产阶段;光通讯业务产品主要应用于光纤到户,5G通信基站传输及消费类终端的3D感知探测等应用市场,光通讯在保持及扩大现有中低速PD/MPD产品的市场领先份额外,在附加值高的高端产品如10GAPD/25GPD、以及发射端10G/25GVCSEL和10GDFB均已在行业重要客户处实现验证通过,进入实质性批量试产阶段;滤波器产品开发性能优越,生产线持续扩充及备货中,预计2020年会实现销售。

重点推荐:三安光电42资料来源:Wind,华西证券研究所图:2015-2019年三安光电营收、归母净利润和同比增速图:2015-2019年三安光电毛利率和净利率48.5862.7383.9483.6474.6016.9521.6731.6428.3012.98-60-40-200204060010203040506070809020152016201720182019营收(亿元,左轴)归母净利润(亿元,左轴)营收增速(%,右轴)归母净利润增速(%,右轴)46.1441.6548.7944.7129.3735.9734.5437.7033.8317.41010203040506020152016201720182019毛利率(%)净利率(%)企业创办于2012年7月,是中国领先的射频前端芯片和射频SoC芯片的供应商,每年芯片的出货量达7亿颗。

研发、运营、财务总部位于北京,在海外、中国香港和广州设有研发中心,在韩国和中国台湾设有办事处,在上海和深圳设有销售和技术支撑中心。

企业专注于射频/模拟集成电路和SoC系统集成电路的开发,以及应用解决方案的研发和推广。

主要产品:面向手机终端的2G/3G/4G全系列射频前端芯片、面向物联网的无线连接芯片,支撑高通、联发科、展讯、英特尔等基带平台。

产品应用于功能手机、智能手机、平板电脑、智能手表、智能家居、蓝牙音箱等消费类产品。

产业关注:昂瑞威43资料来源:昂瑞威官网,华西证券研究所图:企业部分产品列表,覆盖PA模组、LNA、接收开关、Tuner等2010年企业成立于天津滨海新区,在上海、北京、深圳、苏州设有研发中心及办事处。

企业致力于射频与高端模拟集成电路的研发,是集设计、测试、销售一体化的集成电路设计企业。

企业目前的主要产品是射频功率放大器,广泛应用于2G/3G/4G手机及其它智能移动终端。

企业总计申请国内专利48项,其中45项发明专利,6项已授权;3项实用新型授权。

国际PCT申请25项,其中15件PCT申请欧美授权。

美国授权5项其中1项同时在欧洲授权。

集成电路布图登记授权62项。

App著作权登记1项。

产业关注:唯捷创芯44资料来源:唯捷创芯官网,华西证券研究所图:2019年企业获得MTK投资入股作为紫光集成电路产业链中的核心企业,紫光展锐致力于移动通信和物联网领域核心芯片的自主研发及设计,产品涵盖2G/3G/4G/5G移动通信基带芯片、物联网芯片、射频芯片、无线连接芯片、安全芯片、电视芯片。

目前,紫光展锐的员工数量超过4500人,在全球拥有14个技术研发中心,8个客户支撑中心,致力成为全球前三的手机基带芯片设计企业、中国领先的泛芯片供应商和中国领先的5G通信芯片企业,并通过自主创新和国际合作的双轮驱动,稳步成为世界数一数二的芯片设计企业。

2020年4月20日,海信发布首款5G智能手机F50,搭载了紫光展锐虎贲T7510。

产业关注:紫光展锐45资料来源:紫光展锐官网,华西证券研究所图:海信5G手机F50手机图:4G平台虎贲T618、T610,5G平台T7520、AIoT产品春藤V5663Ampleon集团原为全球著名半导体企业NXP的射频功率部门,在射频功率芯片行业拥有超过50年的运营经验,后经剥离成立企业并由建广资产成功竞标。

根据研究机构ABIResearch的统计,2016年Ampleon集团在射频功率半导体行业的市场占有率为19.6%,全球排名第二。

企业的射频功率芯片主要供应各大通讯基站设备制造商。

Ampleon的经营模式介于IDM模式与Fabless模式之间,其业务涵盖射频功率芯片的设计、封装测试以及最终的销售环节,但不包括晶圆采购、芯片制造及测试等中间环节。

企业拥有SiLDMOS技术以及最新一代高端半导体射频氮化镓技术,GaN业务主要通过由晶圆厂商(UMS)代工的方式实现产品出货。

企业基站芯片业务占业务总收入的88%。

产业关注:安谱隆(Ampleon)46资料来源:Wind,华西证券研究所图:Ampleon集团业务版图图:Ampleon集团业务范围高功率射频功率芯片当前领域通讯基站广播航空国防ISM行业新兴领域射频火花塞食物烹饪等离子照明SkyworksSolutions,Inc.成立于1962年,是高性能模拟半导体的创新者。

Skyworks支撑汽车、宽带、蜂窝基础设施、能源管理、全球定位系统、工业、医疗、军事、无线网络、智能手机和平板电脑的应用程序。

企业的产品组合包括放大器、衰减器、环形器、解调器、检测器、二极管、定向耦合器、前端模块、混合动力汽车、基础设施射频子系统、隔离器、照明和显示解决方案、混频器、调制器、光耦合器、光隔离器、移相器、锁相环/合成器/压控振荡器、功率分配器/合成器、电源管理器件、接收器、开关和工业陶瓷。

主要客户包括苹果、思科、爱立信、富士康、通用电气、GOOGLE、霍尼韦尔、宏达电、HUAWEI、LG、诺基亚、诺斯罗普·格鲁门企业、飞利浦、SAMSUNG、胜赛斯、西门子、东芝和中兴通讯。

海外企业:Skyworks47资料来源:Wind,华西证券研究所图:2015-2019财年Skyworks营收、净利润和同比增速图:2015-2019财年Skyworks毛利率和净利率32.5832.8936.5138.6833.777.989.9510.109.188.54-20-1001020304050607080051015202530354045FY2015FY2016FY2017FY2018FY2019营收(亿美金,左轴)净利润(亿美金,左轴)营收增速(%,右轴)净利润增速(%,右轴)47.7150.6350.4450.4347.4924.5030.2627.6723.7425.280102030405060FY2015FY2016FY2017FY2018FY2019毛利率(%)净利率(%)Qorvo,Inc.由RFMD和TriQuint合并而来,是一家设计、开发及生产“射频”集成电路产品的美国独资企业,企业为移动产品、基础设施和国防航天市场提供标准型和定制型产品解决方案以及战略制造服务。

目前Qorvo是全球主要的功频放大器供货商,为客户涉及的所有射频产品提供核心技术。

企业的客户为HUAWEI、苹果、SAMSUNG、联想、小米、OPPO、Vivo、高通等众多国内外知名通讯行业先锋。

海外企业:Qorvo48资料来源:Wind,华西证券研究所图:2016-2020财年Qorvo营收、净利润和同比增速图:2016-2020财年Qorvo毛利率和净利率26.1130.3329.7430.9032.39-0.29-0.17-0.401.333.34-200-1000100200300400500-505101520253035FY2016FY2017FY2018FY2019FY2020营收(亿美金,左轴)净利润(亿美金,左轴)营收增速(%,右轴)净利润增速(%,右轴)40.2037.4438.5738.6740.81-1.10-0.55-1.354.3110.32-5051015202530354045FY2016FY2017FY2018FY2019FY2020毛利率(%)净利率(%)博通企业前身为安华高科技,安华高科技(AvagoTechnologies)收购芯片制造商博通企业(Broadcom),新企业为BroadcomLimited。

安华高科技(AvagoTechnologies,Nasdaq:AVGO)为聚焦III-V族复合半导体设计和工艺技术,各种广泛模拟、混和信号以及光电零组件产品和次系统的领先设计、开发和全球供应商,通过广泛丰富的常识产权,为无线通信、有线基础设施以及工业和其他等三个主要目标市场提供产品,产品应用包括移动电话和基站、数据网络、存储和电信设备、工厂自动化、发电和替代能源系统以及显示器等。

Avago拥有源自于惠普(Hewlett-Packard)企业长达50年的技术创新传统以及遍布全球的企业团队。

海外企业:Broadcom49资料来源:Wind,华西证券研究所图:2015-2019财年Broadcom营收、净利润和同比增速图:2015-2019财年Broadcom毛利率和净利率68.24132.40176.36208.48225.9713.64-17.3916.92122.5927.24-300-200-1000100200300400500600700-50050100150200250FY2015FY2016FY2017FY2018FY2019营收(亿美金,左轴)净利润(亿美金,左轴)营收增速(%,右轴)净利润增速(%,右轴)52.0744.8648.2551.4855.2419.99-14.0610.1260.4912.05-20-10010203040506070FY2015FY2016FY2017FY2018FY2019毛利率(%)净利率(%)中美贸易摩擦导致需求不确定的风险。

虽然中美贸易摩擦推动了芯片领域国产化的快速发展,但中美贸易趋向存在不确定性,未来如果中美贸易出现变化,可能导致国内集成电路产业需求不确定,并可能对产品研发、销售和采购等持续经营带来不利影响。

行业竞争加剧的风险。

射频前端芯片设计行业正快速发展,良好的前景吸引了诸多企业试图进入这一领域,市场竞争日益加剧。

国际方面,Skyworks、Qorvo、Broadcom等企业拥有较强的资金及技术实力、较高的品牌知名度和市场影响力,与之相比,国内企业整体实力和品牌知名度方面还存在差距,芯片产品趋于同质化,从而导致市场价格下降、行业利润缩减等状况。

同时,随着智能手机、平板电脑的性能差异逐渐缩小,下游市场竞争激烈,下游企业毛利率出现下降趋势,也可能导致行业内设计企业利润空间随之缩小,从而影响盈利水平。

技术创新风险。

射频前端芯片主要应用于智能手机等移动智能终端,其技术创新紧随移动通信技术的发展。

集成电路设计行业具有工艺、设计技术升级与产品更新换代相对较快的特点,只有始终处于技术创新的前沿,加快研发成果产业化的进程,集成电路设计企业才能获得较高的利润水平。

未来若技术研发水平落后于行业升级换代水平,或技术研发方向与市场发展趋势偏离,将导致研发资源浪费并错失市场发展机会,对行业内企业产生不利影响。

风险提示50华西电子-走进“芯”时代系列深度报告1、芯时代之一_半导体重磅深度《新兴技术共振进口替代,迎来全产业链投资机会》2、芯时代之二_深度纪要《国产芯投资机会暨权威专家电话会》3、芯时代之三_深度纪要《半导体分析和必赢56net手机版电话会》4、芯时代之四_市场首篇模拟IC深度《下游应用增量不断,模拟IC加速发展》5、芯时代之五_存储器深度《存储产业链战略升级,开启国产替代“芯”篇章》6、芯时代之六_功率半导体深度《功率半导体处黄金赛道,迎进口替代良机》7、芯时代之七_半导体材料深度《铸行业发展基石,迎进口替代契机》8、芯时代之八_深度纪要《功率半导体重磅专家交流电话会》9、芯时代之九_半导体设备深度《进口替代促景气度提升,设备长期发展明朗》10、芯时代之十_3D/新器件《先进封装和新器件,续写集成电路新篇章》11、芯时代之十一_IC载板和SLP《IC载板及SLP,集成提升的板级贡献》12、芯时代之十二_智能处理器《人工智能助力,国产芯有望“换”道超车》13、芯时代之十三_封测《先进封装大势所趋,国家战略助推成长》14、芯时代之十四_大硅片《供需缺口持续,国产化蓄势待发》15、芯时代之十五_化合物《下一代半导体材料,5G助力市场成长》16、芯时代之十六_制造《国产替代加速,拉动全产业链发展》17、芯时代之十七_北方华创《双结构化持建机遇,由大做强倍显张力》18、芯时代之十八_斯达半导《铸IGBT功率基石,创多领域市场契机》19、芯时代之十九_功率半导体深度②《产业链逐步成熟,功率器件迎黄金发展期》20、芯时代之二十_汇顶科技《光电传感创新领跑,多维布局引领未来》21、芯时代之二十一_华润微《功率半导专芯致志,特色工艺术业专攻》22、芯时代之二十二_大硅片*重磅深度《半导材料第一蓝海,硅片融合工艺创新》23、芯时代之二十三_卓胜微《适逢5G代际升级,创领射频主供平台》24、芯时代之二十四_沪硅产业《硅片“芯”材蓄势待发,商用量产空间广阔》25、芯时代之二十五_韦尔股份《光电传感稳创领先,系统方案展创宏图》26、芯时代之二十六_中环股份《半导硅片厚积薄发,特有赛道独树一帜》27、芯时代之二十六_射频芯片《射频芯片千亿空间,国产替代曙光乍现》51华西电子-5G电子*产业链系列深度报告1、5G电子*产业链之一《从苹果XLCP天线看5G对智能机影响》2、5G电子*产业链之二《5G换机,产业复兴》3、5G电子*产业链之三《5G天线和滤波器深度:技术路线升级,新品即将渗透》4、5G电子*产业链之四《5G将至,从射频前端到天线看未来新发展》5、5G电子*产业链之五《5G手机射频前端/天线,增量需求分析》6、5G*电子深度之六_手机和IoT《5G手机初启征途,万物互联星辰大海》(重磅,超200页)7、5G*电子深度之七_深南电路《5G加速落地,PCB龙头扬帆起航》8、5G*电子深度之八_卓胜微《适逢5G代际升级,创领射频主供平台》9、5G*电子深度之九_射频芯片《射频芯片千亿空间,国产替代曙光乍现》52华西电子-大光学*VR/AR系列深度报告※敬请关注系列深度(详见公众号“远峰电子”),正全面覆盖技术、部件、终端、应用和内容等各产业链环节和重点企业1、3D光学深度《“解锁”方案持续创新,供应链发展迎机遇》2、传感识别深度《生物/3D识别突破在即,技术创新引领行业发展》3、3D光学会议深度纪要《3D光学,终端之眼,共话产业发展趋势》4、3D虚拟光学产业链调研《VRAR“第四块”屏幕浪潮来袭,3D光学再迎机遇》5、HUAWEIVR眼镜发布深度点评《HUAWEIVR走向大众,“大屏”看“世界”时代开启》5354华西证券研究所:地址:北京市西城区阜成门外大街22号外经贸大厦9层网址:企业评级标准投资评级说明以报告发布日后的6个月内企业股价相对上证指数的涨跌幅为基准。

买入分析师预测在此期间股价相对强于上证指数达到或超过15%增持分析师预测在此期间股价相对强于上证指数在5%—15%之间中性分析师预测在此期间股价相对上证指数在-5%—5%之间减持分析师预测在此期间股价相对弱于上证指数5%—15%之间卖出分析师预测在此期间股价相对弱于上证指数达到或超过15%行业评级标准以报告发布日后的6个月内行业指数的涨跌幅为基准。

推荐分析师预测在此期间行业指数相对强于上证指数达到或超过10%中性分析师预测在此期间行业指数相对上证指数在-10%—10%之间回避分析师预测在此期间行业指数相对弱于上证指数达到或超过10%分析师概况孙远峰:华西证券研究所副所长&电子行业首席分析师,哈尔滨工业大学工学学士,清华大学工学博士,近3年电子实业工作经验;2018年新财富上榜分析师(第3名),2017年新财富入围/水晶球上榜分析师,2016年新财富上榜分析师(第5名),2013~2015年新财富上榜分析师团队核心成员。

张大印:华西证券研究所电子行业高级分析师,北京邮电大学工学学士、工学硕士,近3年电子实业工作经验,累计申请国家专利18项;曾就职于民生证券、安信证券,2018年新财富上榜分析师(第3名)团队核心成员,2019年加入华西证券。

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