5G核心器件基站滤波器:爆发前夜迎布局良机

根据企查查资料显示,无锡市好达电子近日新增股东—哈勃科技投资。哈勃科技投资2019年4月由华为投资控股有限公司设立,专门针对半导体领域中的企业进行投资。

据官网资料显示,好达电子目前拥有能生产0.25um微线条芯片生产线和CSP产品封装生产线,其主要产品有中频声表滤波器(SAW)、声表谐振器、双工器及其它射频滤波器等。

滤波器是基站射频的最核心器件,其主要作用是通过高频电磁信号在滤波器腔体中多次反射和衍射,使得特定的电磁波相位出现叠加而得以抵销,从而达到选择正确的频率、滤除杂波的目的,并且有效保持接收和发射频带的隔离,提高通信质量。

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5G核心器件基站滤波器:爆发前夜迎布局良机

从3G时代开始,移动通信射频器件行业持续向中国转移。主要原因是通信主设备商从降低成本的角度考虑,主动寻求低价的上游供应商。中国厂商在原材料和劳动力上具备优势,同时具备成熟的滤波器技术和生产实力,因而可以逐步抢占国外主流供应商的市场份额。

从投资周期来看,每一代移动通信网络以10年为周期迭代商用,从5G基础设施建设节奏来看,2020年是行业投资放量的起点,2021-2023年是5G投资建设的高峰期。

国内来看,中国移动2019年建成超过5万个5G基站,在超过50个城市5G商用,2020年地级以上城市5G商用;中国联通已在40个城市开通5G试验网络;中国电信在17个试点城市5G试验网建设,并迅速推进至40个城市。

随着全球联网设备增多,射频前端系统需求量增多,滤波器的需求量自然增多。根据IMT-20205G推进组预测,到2020年全球移动终端(不含物联网设备)数量将超过100亿台,中国将超过20亿台。

一般来讲,每个滤波器覆盖相应的频段。由于5G时代将增加通信频段,尤其是高频率通信频段,滤波器将成为基站射频器件中的核心受益部件,市场规模有望达到4G的4.5倍。

5G核心器件基站滤波器:爆发前夜迎布局良机

随着5G通信标准带来的频段数量增加,手机中使用的滤波器数目有望进一步提升。根据Qorvo测算,4G时代,单部手机射频器件价值从3G终端的3.75美金提升至7.5美元,支持全球漫游的终端设备ASP甚至达到了12.75美元。

与此同时,滤波器在射频器件扮演的重要性越来越强,滤波器的价值占比也从3G终端的33%提升到全网通LTE终端的57%。到5G时代,滤波器的应用量将进一步增加(特别是BAW滤波器),单台手机的滤波器价值将达到10美元以上。

根据工信部数据,中国移动要求的5模13频分为8个FDD频段和5个TDD频段。因为FDD是频分复用的,需要含有接收器、发射器的双工器,同时接收还需要一个单独的滤波器,所以一个频段需要3个滤波器,总共24只。TDD模式5个频段,每个频段需要一个发射以及一个接收的滤波器,共10个。再加上手机上的wifi、GPS、蓝牙等,滤波器数量达到30-40个。

据悉,要实现5G+4G全球通,可能需要支持90多个频段,而一个频段通常需要两个滤波器,这也意味着未来一部5G手机可能需要上百个滤波器。

5G核心器件基站滤波器:爆发前夜迎布局良机

Yole预计,全球手机射频前端中滤波器市场规模至2021年有望增长至166.7亿美元,CAGR达27%,具有广阔的市场前景。

从射频前端使用滤波器的价值量来看,随着频段增多,滤波器在射频前端价值量占比越大。

射频滤波器包括声表面滤波器(SAW,SurfaceAcousticWave)、体声波滤波器(BAW,BulkAcousticWave)、MEMS滤波器、IPD(IntegratedPassiveDevices)等。其中SAW和BAW滤波器为两个主要滤波器。

华为哈勃投资此次投资的无锡好达电子就是国内较早布局SAW滤波器的企业。

声波滤波器(SAW/BAW)相对于传统LC或者陶瓷滤波器来说,制作难度更大,成本更高。在声波滤波器领域,经历数次整合并购之后,已经呈现了巨头垄断的竞争格局。

根据Yole数据,2018年全球SAW滤波器市场份额前五位的厂商分别为Murata村田(47%)、TDK(21%)、TaiyoYuden太阳诱电(14%)、Skyworks(9%)、Qorvo(4%),合计占比达95%。

总体上看,在射频前端器件厂商中,各家厂商在不同细分领域的优势不尽相同,Murata(村田)在SAW领域优势明显,BAW/FBAR市场基本被Broadcom博通、Qorvo垄断。其中Broadcom的BAW滤波器主要为FBAR,而Qorvo的BAW滤波器主要为SMR。

在上世纪90年代,SAW滤波器的专利申请量增长很快,彰显了RF声波滤波器市场的快速发展。自2010年起,随着多家重点厂商的专利申请量增长趋向平稳,专利优势地位逐渐确立,市场格局也逐渐稳定下来。

5G核心器件基站滤波器:爆发前夜迎布局良机

从主设备商的生态格局来看,每家主设备商根据自己的技术路线培养自己的供应商体系,在通信设备行业各细分领域会选择3-4家核心供应商,决定了上游滤波器行业的竞争格局。随着技术革新和优胜劣汰,新一轮通信周期来临时上游供应商行业竞争格局面临洗牌。

5G格局仍存在不确定性。5G时代的滤波器相比4G时代在原材料、产品形态、生产工艺等方面都有了质的革新,行业格局重新洗牌,随着运营商5G建设招标的逐步落地,格局会逐渐明晰。

目前,国内参与者主要包括大富科技、武汉凡谷、国人通信、春兴精工、东山精密、国华新材料(以下简称国华)和灿勤等。

5G核心器件基站滤波器:爆发前夜迎布局良机

5G基站中使用的滤波器有两种方案,分别是小型化金属滤波器和陶瓷介质滤波器。前者是4G向5G的过渡方案,后者是未来基站滤波器的主流方案。

金属腔体滤波器的上游是金属腔体元器件的生产商。陶瓷介质滤波器的上游企业是微波陶瓷粉体、介质谐振器生产商。滤波器的下游主要是通信设备商。

3G到4G滤波器形态变化不大,主流产品是金属腔体滤波器。5G时代MassiveMIMO技术和有源天线的应用驱使滤波器小型化和轻量化,滤波器行业面临技术升级。

5G时代上游原材料从金属材料向陶瓷粉体转变,陶瓷粉体配方直接影响滤波器的性能,因此自有成熟配方是滤波器厂商的核心竞争力之一,也有助于降低成本。

目前除了华为在陶瓷介质滤波器应用上较为激进外,其他大部分主设备商,如中兴通讯、爱立信、诺基亚等选择兼顾两条路线,并在5G商用前期先采用小型化金属滤波器。

5G核心器件基站滤波器:爆发前夜迎布局良机

金属滤波器是2G~4G时代基站侧滤波器的主流材质,应用比例达到95%以上,其优点是技术和产业链成熟,性能均衡,缺点是体积和重量都比较大,并且更适用于实现低频通信,对于5G时代高频通信的技术难度大。

金属腔体滤波器在3G、4G时代已被广泛运用,各厂商之间竞争较为激烈。由于大多生产商同时拥有上游金属元器件的生产能力,所以上游供应商带来的压力较小。

在国内,通信设备商主要是华为和中兴,生产商面对这两家公司议价能力较弱。国内金属腔体滤波器的主要厂商有东山精密、春兴精工、武汉凡谷、大富科技等。

目前,春兴精工结构件和射频器件业务占比分别为42.60%和44.05%。东山精密结构件业务占比26.67%,并于2017年9月公告以1.7亿元收购艾福电子70%股权。艾福电子主营各类滤波器产品,包括介质滤波器、腔体封装滤波器和陶瓷波导滤波器等。

5G核心器件基站滤波器:爆发前夜迎布局良机

介质滤波器使用陶瓷作为介质,其优点是适用于6GHz以上的高频通信,但是目前在基站侧尚未广泛应用。

从产业链来看,陶瓷介质滤波器的上游是包括陶瓷粉体和介质谐振器在内的关键原材料,下游是基站设备,是5G基站射频端的核心部件之一,直接决定了无线基站的信号接收质量。

整体来看,传统金属滤波器进入门槛相对较低,利润率也比较低。介质滤波器具有较高的技术壁垒,利润率较高,其生产技术难点在于一致性,陶瓷粉体材料的配方、生产的自动化以及调试的良率和效率都是滤波器生产的难点所在,目前同业竞争压力较小。陶瓷介质滤波器在小型化、轻量化、低损耗、温度稳定性、性价比上存在优势。

5G核心器件基站滤波器:爆发前夜迎布局良机

2000年之前,微波陶瓷的核心生产技术主要掌握在日本和美国手中,目前,国内厂商已经掌握了陶瓷粉体的生产工艺,尚属起步阶段。

目前产业链参与厂商较多,国内部分原来生产金属腔体滤波器的厂商也在积极布局。介质滤波器的生产者大多都拥有粉体配方,来自上游的压力较小。

介质滤波器的产量不高,对下游的议价能力略强。综合上下游市场调查分析,目前,国内厂商已经掌握陶瓷粉体的生产工艺,以风华高科旗下子公司国华新材料为代表,同时拥有上游陶瓷粉料配方、拥有成熟的制造工艺,并且已获得客户准入并开始批量供货的目前主要有东山精密的艾福电子和灿勤科技。

5G是滤波器厂商的重要发展机遇。一方面,大规模天线MassiveMIMO商用,射频通道数增加,进而带动滤波器需求量提升;另一方面,新的滤波器方案的应用也有望带动产品毛利率上涨;同时,以史为鉴,伴随每一代移动通信技术升级,滤波器都呈现早周期的投资布局特征。因此,在5G商用渐行渐近的背景下,掌握先进技术和制造工艺的滤波器厂商发展可期。

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