12.06 消費電子細分行業之射頻濾波器

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一、5G帶來的市場產值大幅提升

射頻前端(RFEE)是移動通信設備的的重要部件。其扮演著兩個角色,在發射信號的過程中扮演著將二進制信號轉換成高頻率的無線電磁波信號,在接收信號的過程中將收到的電磁波信號轉換成二進制數字信號。

無線通信設備中的射頻部分包括射頻前端和天線,射頻前端包括髮射通道和接收通道。具體的元器件包括濾波器(Filter)、功率放大器(PA)、射頻開關(Switch)、低噪聲放大器(LNA)、天線調諧器等。

射頻前端價值量隨著通信制式升級而提升。從手機終端單機價值量來看,2G時代射頻前端價值量約3美元,4G時代達到18美金,到5G時代將增長至25美金,增幅近40%。

二、肉眼可見的市場需求

移動終端每增加一個頻段,需要增加1個雙工器,2 個濾波器,1個功率放大器和1個天

線開關。未來5G手機將需要實現更復雜的功能,包括多輸入多輸(MIMO)、智能天線技術(如波束成形或分集)、載波聚合(CA)等,射頻前端價值量還將持續提升。

消費電子細分行業之射頻濾波器


三、手機射頻芯片的組成

對於手機射頻,一般集成在手機射頻模塊裡,主要包括天線、射頻前端和射頻芯片,目前手機射頻芯片多與基帶芯片集成在主芯片內,天線則設計為單獨的模塊,射頻前端因製作材料的不同難以與芯片集成,且射頻前端器件種類較多,因此會分成多個不同功能的射頻前端模塊。

在整個手機射頻裡,主要研究哪個方向,最核心就是看誰佔據的成本最高

消費電子細分行業之射頻濾波器


四、濾波器是什麼?


濾波器是基站射頻核心器件,濾波器過濾的是電磁波信號,只允許需要的信號通過,主要目的是為了解決不同頻段、不同形式的無線通訊系統之間的干擾問題。

消費電子細分行業之射頻濾波器


消費電子細分行業之射頻濾波器


五、濾波器:射頻前端器件中市場空間最大且增長最快的細分市場

一款手機要實現通信功能必須要對十幾個頻段的 2/3/4 接入方式的發送和接收路徑進行濾波,同時還要過濾掉 WiFi、藍牙、GPS 等信號,要做這一點手機必須配備多個濾波器,如果沒有濾波器這一技術,無線通信就無法實現。因此,射頻濾波器是一種非常關鍵的射頻部件,其作用類似於“篩子”,使得信號中特定頻率成分通過,極大的衰減或抑制其他頻率成分。

手機用濾波器主要有表面聲波濾波器(SAW)、溫度補償濾波器(TC-SAW)以及體聲波濾波器(BAW)三種,三者的主要差別在於適用不同的電磁波頻率,目前SAW 和 BAW 濾波器是手機中的主流濾波器。SAW 濾波器和 TC-SAW 非常適用用於約 1.5GHz 以內的應用,高於 1.5GHz 時 BAW 更有優勢。

SAW:利用壓電陶瓷、鈮酸鋰、石英等壓電石英晶體振盪器材料的壓電效應和聲表面波傳播的物理特性製成的一種換能式無源帶通濾波器,利用其壓電效應和聲表面波傳播的物理特性而製成的濾波專用器件。

TC-SAW 濾波器:由於 SAW 濾波器容易受溫度變化影響,溫度升高時其基片才蘭的剛度趨於變小,聲速也會降低。一種替代方法就是使用 TC-SAW 濾波器,它是在 IDT 結構上塗上一層薄膜,再溫度升高時剛度會加強。普通 SAW 的頻率溫度係數通常約為-45ppm/℃,而 TC-SAW 濾波器則可以下降至-15 到-25ppm/℃。不過TC-SAW 濾波器更為複雜,成本也更高。

BAW: SAW 濾波器和 TC-SAW 適用於低頻,而 BAW 在高頻上更有優勢。與 SAW 濾波器不同,聲波在 BAW 濾波器上是垂直傳播的,其基本結構是兩個金屬電極夾著壓電薄膜,聲波在壓電薄膜裡震盪形成駐波。BAW 的缺點在於製造成本貴,BAW 器件所需要的製造工藝步驟是 SAW 的 10 倍,因而成本更高。

消費電子細分行業之射頻濾波器


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六、行業主流上市公司對比

麥捷科技

麥捷科技主營業務為研發、生產及銷售片式功率電感、濾波器及片式 LTCC 射頻元器件等新型片式被動電子元器件和 LCD 顯示屏模組器件,併為下游客戶提供技術支持服務和元器件整體解決方案。公司一體成型電感及 SAW 濾波器、LTCC 濾波器在國內處於領先水平,目前已經批量出貨導入終端品牌廠商,根據公司 2018 年業績快報,相關產品已經開始貢獻業績。其中 SAW 濾波器批量出貨併成功 Design in 知名大客戶如 TCL、MOTO、偉創力、天瓏、華勤、聞泰、中興、華為等。

東山精密

公司旗下艾福電子是基站陶瓷濾波器生產商,產品主要包括陶瓷介質濾波器、雙工器等,間接或直接成為國內外通信運營商主力供應商。2018 年 10 月公司發佈公告,子公司艾福電子取得華為的濾波器採購訂單,向其供應 5G 陶瓷介質濾波器等產品,訂單金額為 2538.08 萬元。據公司財報內容,艾福電子陶瓷介質濾波器產品已經對主要客戶開始批量供貨。艾福電子是公司在 5G 通信設備市場領域的關鍵佈局,盈利前景較為廣闊。

信維通信

公司是世界領先的射頻零部件解決方案提供商,為客戶提供移動終端天線及相關模組、音射頻模組、良好電磁兼容性能的連接器的研發、生產、銷售與服務為一體的一站式創新技術解決方案。2017 年 6 月,公司出資 1.1 億元入股德清華瑩,成為德清華瑩的第二大股東。德清華瑩成立於 1978 年,是國內最早研製生產聲表面波濾波器產品的企業。通過此次投資,信維通信也順利打入 SAW 濾波器市場。結合自身的天線業務,公司成為國內 5G 射頻前端領域的重要標的。

卓勝微電子

公司是國內重要的射頻開關及 LNA Fabless 廠商,擁有完善的技術平臺,覆蓋 RF CMOS、SOI、鍺硅、砷化鎵各種材料工藝,實現了射頻低噪聲放大器在 RF CMOS 工藝下的量產。公司 2012 年成為三星供應商;2015 年年中,公司以較低成本對射頻低噪聲放大器和開關集成的方案實現量產;2017 年,公司已實現平均單月穩定生產 1.7 億顆芯片的供應鏈能力。目前客戶覆蓋了國內外眾多知名移動智能終端廠商。

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