超500亿滤波器大市场,谁能无动于衷?

来源:电子发烧友网 作者:邢生玉2017年06月26日 07:42
[导读] 未来的世界是一个无线连接一切的世界。根据 Gartner 预测,到 2020 年,联网设备将达到 250 亿部,实现全球平均每个人 3 个联网设备的规模。

导读:射频前端是无线连接的核心,而滤波器是射频前端市场中最大的业务板块。特别是终端滤波器国内市场巨大,国内手机厂商4G渗透率高,滤波器的单机附加值相比全球更高,预计2020年国内滤波器市场有望超500亿元。

滤波器市场前景广阔

未来的世界是一个无线连接一切的世界。根据 Gartner 预测,到 2020 年,联网设备将达到 250 亿部,实现全球平均每个人 3 个联网设备的规模。

作为无线连接不可缺少的基础一环,射频前端的技术革新是推动无线连接向前发展的核心引擎之一。在无线联网终端设备从 2015 年的 36 亿部增加至 250 亿部的大趋势下,射频前端器件的年产值将增加数倍。

滤波器是射频前端市场中最大的业务板块,滤波器的主要作用是对发射及接收信号的滤波,可以使信号中特定的频率成分通过,而极大地衰减其他频率成分,降低异频信号的干扰。

在一个射频电路中,滤波器的作用就是让特定频率的信号通过,然后尽量地抑制其他频率的信号干扰。通常频率在1900Mhz以下的频率就用SAW,更高的频段就用BAW。

超500亿滤波器大市场,谁能无动于衷?

SAW是声表面波滤波器,在输入端由压电效应把无线信号转换为声信号在介质表面传播,在输出端由逆压电效应将声信号转换为无线信号。SAW滤波器集低插入损耗和良好的抑制性能于一身,不仅可实现宽频宽,其体积还比传统的腔体甚至陶瓷滤波器小得多,但是由于SAW滤波器有局限性。,高于1Ghz时,其选择性降低,在2.5Ghz时,就只能满足对性能要求不高的应用,这时候就需要BAW了。

一般而言,手机每支持一个频段,就需要增加两个滤波器分别用于接收与发送信号,就目前市场上常见的5模13频4G手机而言,除了要对2/3/4G信号的发送和接收进行滤波,还需要对Wi-Fi、蓝牙、GPS信号进行滤波,因此,一款手机大约需要30个左右用于不同频段的滤波器。因此为了在有限的手机空间里使用如此数量的滤波器,需要对这些不同工作频段的滤波器进行集成整合。

科技巨头高通公司预测,滤波器市场将由2015 年的50 亿美金的市场规模增长至 2020 年的 130 亿美金。

超500亿滤波器大市场,谁能无动于衷?

另据 Mobile Experts 预测,到 2020 年滤波器市场将由 2015 年的 50 亿美金增长至2020 年的 120 亿美金。 Mobile Experts 的预测与高通基本一致,滤波器是业界普遍认可的高成长细分行业。

滤波器市场的驱动力来自于新型天线对额外滤波的需求,以及多载波聚合(CA)对更多的体声波(BAW)滤波器的需求。

远在 2012 年全球 3G 标准协会 3GPP 提出的 LTE R11 版本中,蜂窝通讯系统需要支持的频段增加到了 41 个。在未来,射频滤波器市场还将迎来更多增长。随着4G的成熟和5G的来临,3GPP版本也会升级至R16,手机支持的频段数量大幅上升。

现在,手机中RF器件的成本越来越高,一个4G全网通手机,前端RF套片的成本已达到8-10美元,含有6-10颗滤波器。未来随着5G到来,RF套片的成本很可能会超过手机的主芯片。而物联网的爆发,更是会对射频器件特别是滤波器的需求推波助澜。

随着4.5G网络的推进和5G网络的落地,手机通信频段将大幅增加(一般需向下兼容),带动滤波器需求增长。具体而言:2G到4G,常用频段从4个到近20个(需要向下兼容),每只手机滤波器个数从只需要数个到全网通版本IPhone6S的40个,未来5G需求还将更大。同时考虑物联网接入、其他新的近场连接方式,滤波器需求还将增大。

滤波器的机遇与挑战

1.机遇空前大

目前,终端滤波器市场需求成倍增长,驱动因素主要来自于几个方面:1、4G手机在手机市场的整体渗透率提升;2、4G技术演进(包括载波聚合),相关频段继续增加;3、物联网拓宽横向市场;4、5G潜在频段和接入带来的提升。2015年仅SAW滤波器全球市场就20亿美元,预计2016年超过30亿美元,市场增速超过50%,考虑到还有BAW滤波器及2018年5G频段的陆续划分,市场空间还将成倍增长。

到2020年,滤波器单位手机的价值或超过5美元/部(目前的4G手机约3.75美元/部),对应市场近百亿美元,即有望超过500亿元。因此市场需求驱动成为滤波器产业成长的最核心逻辑,相关驱动因素未来可能逐步促进市场空间成长。

滤波器市场因为需要技术积淀和市场空间的原因,竞争格局为寡头局面。从出货量情况来看,美国厂商Avago,Qorvo,Skyworks和日本厂商TDK,村田,太阳诱电为主要厂商。其中美国厂商多具备提供前端模块解决方案和提供BAW滤波器的能力,日本厂商以SAW滤波器为主。另外,2014-2016年,上述巨头部分发生与博通、高通等芯片厂商并购其他滤波器厂商、相互合资成立子公司生产滤波器等事件。这恰好说明未来滤波器市场前景巨大,各大厂商皆在做相关准备。

这一市场,正在吸引巨大的资金、人才和资源,而滤波器器件基本依靠进口的现状,也给了中国芯片巨大的增长空间,目前的变革,与以往年不一样,它是由巨大需求的拉动、技术的颠覆和资本的强烈推动产生的。更重要的是,现在中国手机产业的地位和5-10前也完全不一样了,这也给了中国滤波器器件供应商提供了黄金机会。

2.挑战更大

全球来看,SAW滤波器的主要供应商是 TDK-EPCOS 及 Murata,两者合计占有 60-70%市场份额; BAW 滤波器的主要供应商是 Avago 及 Qorvo,两者占有 90%以上市场份额。

对中国厂家而言,滤波器最大的挑战,主要是专利和工艺。下面是可以集成在模组中几种高性能滤波器技术前100篇专利的厂家分布情况,其中难觅中国厂家的身影。

全美一共有2329篇与BAW相关的滤波器专利:前100篇专利申请公司分布

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全美一共有1349篇与TC-SAW相关的滤波器专利:前100篇专利申请公司分布

超500亿滤波器大市场,谁能无动于衷?

能够量产的国产Saw滤波器,由于芯片太厚,都没法做进集成模块,只能外挂在芯片外面,这明显地跟不上射频前端集成模组化的发展趋势,目前国产厂家的滤波器水平还相当于几年前的手机PA水平。对于像GSM,2G或3G这样的低频通信,SAW滤波器市场中的低成本竞争者将有机会超过对手,因为高质量的竞争对手将重点转移到使用BAW滤波器或者FBAR滤波器的4G和5G市场,同时现在已经有更好的集成技术来把所有前端通信器件集成到一个模块中,而对国产厂家而言滤波器是瓶颈中的瓶颈。

终端滤波器国内市场巨大,特别是国内手机厂商4G渗透率高,滤波器的单机附加值相比全球更高,预计2020年国内滤波器市场有望超500亿元。

但目前国内企业,在滤波器领域的技术积累仍显薄弱,而且滤波器技术目前仍是巨头公司甚至国家的核心技术,西方发达国家和公司会对我国技术封锁。

在SAW 滤波器领域,国内主要厂商包括以中电 26 所、中电德清华莹为代表的科研院所、无锡好达电子等厂商,科研院所的产品主要面向军用通信终端设备。无锡好达电子的SAW滤波器产品在手机中实现了销售,客户包括中兴、宇龙、金立、三星、蓝宝、富士康、魅族等。

另外,A股上市公司中麦捷科技通过定增切入到SAW滤波器的生产中,还有部分企业可能具备相关生产工艺或者产业链资源,不排除未来通过外延或者自行研发的方式进入该领域。

对于中国滤波器企业来说,在设计、加工和集成等各方面,还有不少难点尚待突破,必须踏踏实实进行技术和人才积累。我们需要在设计、加工和集成等各方面力量协同起来共同攻关,加快滤波器国产化的进程。

小结:虽然国产滤波器,无论在基站侧还是终端侧与发达国家都有一定差距,但随着4G时代技术的不断创新和追赶以及5G通信标准带来的变革,国内企业有望逐步崭露头角。

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