03.04 半導體——5G手機核心部件，國產化替代空間大

5G時代，一部手機可能就需要16顆PA（功率放大器）芯片，也需要更多的基站、大規模天線（MassiveMIMO）、濾波器等。手機對芯片的集成度及功耗的要求高，在手機芯片上實現完全國產化的難度遠高於基站芯片。目前海思在基帶芯片上已經接近高通等的全球一流水平，但在功率放大器、濾波器、開關等射頻器件上相對薄弱。除了美國企業以外，日本的村田、臺灣的穩懋等在射頻行業裡佔有重要地位，國際合作與國產化（卓勝微、唯捷創芯、漢天下）相結合可能是解決芯片瓶頸比較合理的手段。

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半導體（基帶/射頻前端）：基帶、射頻前端是5G升級核心部件

射頻前端系統（RF-front-end），基帶芯片（Baseband）等半導體器件是5G手機升級的核心部件，射頻前端系統負責信號放大、篩選及收發，基帶芯片負責信號編解碼，5G時代大帶寬、高傳輸速率、高頻化等特性也對上述器件提出更高要求。

►前端射頻系統上，5G的到來將意味著更大的帶寬及傳輸速率，將推動濾波器、開關數量的增加及包括功率放大器在內的器件性能升級，模塊化趨勢也將更加顯著。

►基帶芯片上，不同場景下處理器必須具備不同特性，以便支持eMMB、uRLLC與mMTC等不同的5G應用，因此基帶芯片的架構設計難度進一步提升，與4G有較大不同。

同時值得關注的是，5G時代基帶芯片也可能與射頻前端進一步整合，主要來自於5G終端信號傳輸損耗、空間設計、功耗、測試時程等挑戰，高通等基帶芯片大廠也開始利用自己的核心地位，向射頻前端等環節延伸，整合成為微小化單一模組。

基帶芯片：分離式外掛到SoC，5GSoC2H19發佈

基帶芯片是指用來合成即將發射的基帶信號，或對接收到的基帶信號進行解碼的芯片。具體地說，就是發射時，把語音或其他數據信號編碼成用來發射的基帶碼；接收時，把收到的基帶碼解碼為語音或其他數據信號，它主要完成通信終端的信息處理功能。基帶芯片主要處理2G/3G/4G/5G等多種通信協議，對基帶信號進行調製或解調。基目前有兩種形式的基帶芯片：一種是和AP集成在Soc中，代表廠商有高通、華為、三星等；另一種是獨立基帶芯片，代表廠商有高通和Intel等。

4G時代初期，應用處理器與基帶芯片是分離的。這種外掛方式在當時出現不協調的情況，導致手機信號不穩定時有發生。高通率先實現將應用處理器與基帶芯片放在一起設計，實現了處理器與基帶芯片的集成化。隨後，海思麒麟，三星、聯發科也隨之實現了應用處理器與基帶芯片的集成化。可以說，安卓陣營在4G時代都採用的是SOC的方案。蘋果作為智能終端設備的生產商，雖然能設計出性能優秀的A系列處理器，但是在通信領域技術積累有限，只能採用高通外掛基帶的方案。

智能手機經過數年的發展，從大屏時代走向全面屏時代，手機功能日益完善，手機內部淨空間也受到了壓縮。5G時代，在手機內部淨空間受到進一步壓縮的情況下，若採用基帶外掛的方案，手機內部設計難度將會提升。同時，基帶外掛分離，相關的電路與電源芯片也要增加，手機內部功耗增加。

基於以上兩大因素，目前各大主流手機廠商的5G手機均採用SoC+5G外掛基帶芯片的設計，可支持Sub-6G的5G網絡，這得益於分離式5G基帶芯片技術的成熟，如高通的SnapdragonX50/X55、華為Balong5000、三星Exynos5100、聯發科HelioM70、紫光展銳MakaluIvy510等，這些芯片已能夠應用在如小米MIX3、華為MateX、三星S105G版等旗艦機上。但外掛式5G基帶相對於集成5G基帶有著佔用手機設計空間、發熱、耗電、信號受影響的缺點，加上5G網絡目前並未大規模商用，對2019年手機整體銷量的推動依然有限。

5GSoC將在2H19發佈，明年上半年將有大量產品推出市場：高通和聯發科均計劃在年底前推出5G的基帶/AP一體的SoC芯片產品，公司均預計1H20搭載其SoC的第一代產品將得到主流廠商的大量應用，從而推出市場。而與高通和解後，蘋果預計也將在2020年下半年推出5GiPhone。考慮到各國5G網絡部署工作還剛剛開始，因此我們預計5G手機的大規模出貨要等到2020年上半年才能實現。

從OEM側來看，iPhone在目前採用自研的A12芯片+英特爾/高通的外掛基帶芯片，但隨著英特爾退出5G基帶市場，加上蘋果與高通和解，在2020年蘋果或許會調整基帶供應商。三星目前擁有自研SoC產品，也發佈了5G外掛基帶芯片Exynos5100，在部分機型採用外採。華為在旗艦機上主要採用自研芯片麒麟系列SoC，同時擁有5G外掛基帶芯片Balong5000，在非主力機型上外採芯片。小米、Oppo和Vivo均沒有自研芯片能力，主要依靠外採高通和聯發科芯片。此外，高通在通訊領域的專利使其可以為每部手機收取專利費。

根據StrategicAnalytics數據，2018年全球基帶蜂窩基帶處理器市場規模達215億美元，其中高通市佔率第一，市場份額接近50%。儘管智能手機出貨量近期下滑拖累基帶芯片市場規模擴張，但我們仍然認為，未來5G的終端普及為基帶芯片帶來成長空間，預計2023年全球基帶處理器市場規模將成長至328億美元，年化成長8.2%。

射頻前端：5G時代濾波器、PA、開關用量大幅提升

射頻前端（Radiofrequencyfront-end）主要作用是信號放大、篩選及收發。隨著通信3G、4G，再到4.5G通信標準的演進，手機所支持的通信頻點增多，可同時通信的通道增多，帶寬變大，均推動手機射頻前端價格上漲。以iPhone手機為例，在2010年其射頻前端的單價僅為5美元左右。到2017年，iPhone的射頻前端單價上漲至25美金左右，佔整機成本比例也上升至10%（統計樣本不含搭載OLED全面屏的iPhoneX）。

5G時代頻段數量將再次提升，根據Skyworks，3G時代終端約覆蓋5個頻段，4G時代上升為20個頻段，5G時代可能超過40個頻段，推動射頻前端價值量提升。

據專業機構測算5G手機射頻前端單機價值量將從4G時代的13美金倍增至27美金，市場規模也將從2017年的134億美元成長至2023年的284億美元，年化成長13.3%。其中手機濾波器、PA及射頻開關市場分別從2017年的62/37/24億美元增長至2023年136/78/53億美元，複合增速分別為13%/14%/14%。具體來看：

國產化替代進程：濾波器擁有一定實力、PA仍需向高端拓展

在中美貿易摩擦背景下，中國企業在基帶及射頻前端的能力受到關注，我們認為對於數字部分，華為海思（未上市）及紫光展銳（未上市）均有技術領先的產品推出，已經實現對基帶芯片及應用處理器的國產替代。而模擬部分來看，射頻開關（卓勝微、紫光展銳）、濾波器（麥捷科技、德清華瑩）、功率放大器（紫光展銳、唯捷創芯、漢天下、慧智微、飛驤科技）、數模轉換（聖邦股份）、電源管理（聖邦股份）等產品上雖然大陸公司已經實現產業鏈切入，但高端產品仍然空缺，對海外供應鏈仍存在較大依賴。光芯片方面，光迅科技已有較強的VCSEL設計能力儲備，但並未進入消費級市場。

具體來看：

1）在手機基帶芯片上，我國已有“自主可控”實力。

►目前華為海思的基帶芯片已經達到全球領先水平，並廣泛運用於華為手機，即將上市的Kirin985芯片還有望成為全球首款集成5G基帶的手機SoC。

►此外，紫光展銳也同樣擁有自研基帶能力，產品外銷印度及歐洲市場。2019年2月公司發佈了首款5G基帶春藤（MakaluIvy）510。

2）濾波器方面，儘管Murata/RF360（TDK和高通合資公司）佔據了絕大多數SAW的市場份額，BAW/FBAR基本被Broadcom及Qorvo壟斷，但中國企業也通過不斷的技術創新提升技術實力。

►麥捷科技（300319.SZ）通過與中電26所展開技術合作及募投項目獲得資金支持，於2015年開始研發SAW濾波器，2017年實現批量生產，目前已進入華為產品線。

►德清華瑩（信維通信持股19.5%子公司）同中電55所合作，是國內早期自主研發SAW的企業之一，目前具有月產SAW濾波器8000萬顆的能力。

但是，整體來看國內廠商的SAW元件生產量仍然只能佔到全球的低個位數，且BAW方面相關技術仍然空缺。BAW是AVAGO一直持續工程化的結果，從材料到設計都有著較高技術門檻和經驗累積，而且量產一致性是最大的難題。

3）PA設計方面，國內公司已逐漸掌握了GaAsPA技術，及CMOSPA技術。

►華為海思（Hisilicon，未上市）從今年起將為華為手機提供自行設計的PA，我們認為2019年內華為手機將實現近50%的PA自主替代，2020年自供產品佔比有望進一步上升。臺灣化合物半導體代工龍頭穩懋（WinSemi，3105TT）將成為華為PA的代工廠商，海思預計今年整體的出貨量會在5,000萬顆左右，佔穩懋營收比例有望達到雙位數，逐步擺脫對於Skyworks和Qorvo的依賴。

►紫光展銳（UNISOC，未上市）前身銳迪科是國內較早實現自主設計GSMCMOSPA的廠商。目前擁有2G/3G/4GPA產品銷售。同時紫光展銳也是大陸唯一一家實現射頻前端產品線全覆蓋的本土公司。

►中科漢天下（HunterSun，未上市）是國內領先的射頻前端芯片/射頻SoC供應商，每年芯片出貨量達7億顆，公司生產的PA已經成為2G功能機和智能機的首選射頻功放，同時也提供3G/4GLTEPA產品。諾基亞、三星均為漢天下客戶。

►唯捷創芯（Vanchip，未上市）是中國本土成立較早的射頻IC設計公司，由前RFMD人員創立，以主流的GaAs工藝切入射頻PA市場，目前已進入華為、小米手機供應鏈，4GPA出貨量排名國內廠商第一。今年獲得聯發科子公司4000萬美元增資。公司於2018年還與中國移動簽署了合作備忘錄，計劃於今年內發佈首款在3.3GHz-3.6GHz頻段支持高功率用戶設備的5G射頻前端模組。

►飛驤科技（LansusTechnologies，未上市）深耕PA等射頻IC領域，擁有多年射頻產品的開發和銷售經驗，已經成長為國內一流的射頻芯片廠商。公司2018年與中國移動簽訂“5G終端先行者計劃”合作備忘錄，已經在3.5GHz/4.5GHz兩個特定頻段展開獨立PA及射頻前端模塊研究。

►慧智微（SmarterMicro，未上市）是領先的高性能微波射頻前端芯片提供商，基於可重構技術平臺，推出面向4G/5G的NB-IoT系列射頻前端芯片。2018年可重構PA實現數千萬級別規模出貨，應用於360/聯想等品牌手機。

►宜確半導體（EtraSemi，未上市）是國內無線通訊射頻前端領域的創新者，2019年5月發佈了濾波器模塊產品TR963/TR965。濾波器採用SAW工藝製造，並採用自行研發的EWLAP-2TM晶圓級封裝，可廣泛用於4G/5G移動終端，目前已經給多個平臺廠商、客戶合作伙伴進行了送樣。

綜上所述，國內廠商目前已經擁有2G/3G/4GPA設計能力，部分廠商也擁有集成化的射頻前端模塊產品，但較高端的4GPA出貨量還遠不及海外龍頭企業，打開市場需要時間，國內廠商主要市場份額還集中在2G/3G低端PA上。隨著5G終端開始出現，為了滿足更高性能及節省空間，頭部廠商Skyworks、Qorvo等將PA同基帶、開關等芯片綁定銷售，或以射頻前端模塊形式整合以提升競爭力，整體射頻前端部分集成度不斷提高是發展趨勢，國內廠商面臨挑戰依然嚴峻。

製造方面，三安光電（600703.SH）子公司三安集成已擁有較高良率的GaAsPA代工能力，產線為6寸。SOI工藝上，中芯國際（0981.HK）有相關工藝平臺。

4）射頻開關方面，卓勝微（300782.SZ）是國內最大的開關供應商，已經實現三星、小米、VIVO等大客戶的全面切入，年銷售額近1億美元。此外紫光展銳射頻產品線也是三星供應商，開關產品外銷韓國，但出貨量略低。開關方面中國廠商的行業地位整體來看優於濾波器及功放，但企業數量較少。

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