5G通信技術(shù)對(duì)無(wú)線通訊芯片產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)造成怎樣的影響

5G與現(xiàn)有移動(dòng)通信技術(shù)相比應(yīng)有三個(gè)顯著的特征：千億級(jí)別的聯(lián)接數(shù)量、1毫秒的超低時(shí)延和10Gbps的通信速率。5G不僅僅是一次技術(shù)升級(jí)，這些特征將使5G成為一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)，進(jìn)而催生出無(wú)數(shù)新應(yīng)用、新商業(yè)模式，甚至新的產(chǎn)業(yè)，5G將成為很多顛覆式創(chuàng)新的使能技術(shù)。

盡管現(xiàn)在很難預(yù)測(cè)5G將如何影響人們的生活，但技術(shù)創(chuàng)新與人類(lèi)想象力的結(jié)合無(wú)疑將為人們創(chuàng)造一個(gè)更加美好的未來(lái)。毫無(wú)疑問(wèn)，5G將幫助我們解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法解決的諸多挑戰(zhàn)，特別是在聯(lián)接數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和速度方面的挑戰(zhàn)。

5G通信行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條的重要環(huán)節(jié)

主要包括以下五個(gè)重要環(huán)節(jié)：

①網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)（前期技術(shù)研究及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃）

②無(wú)線主設(shè)備（核心網(wǎng)、基站天線、射頻器件、光器件／光模塊、小基站等，無(wú)線配套、網(wǎng)絡(luò)覆蓋與優(yōu)化環(huán)節(jié)開(kāi)始布局）

③傳輸設(shè)備（無(wú)線設(shè)備后需要有線傳輸鏈接，緊跟其后的包括光纖光纜、系統(tǒng)集成、IT支持、增值服務(wù)等）

④終端設(shè)備（芯片及終端配套）

⑤運(yùn)營(yíng)商

⑥PCB／CCL產(chǎn)業(yè)鏈（用于基站射頻、基帶處理單元、IDC和核心網(wǎng)路由器等）；⑦介質(zhì)波導(dǎo)濾波器（基站射頻）

按器件種類(lèi)來(lái)看，射頻前端模組可以分為放大器、濾波器、天線開(kāi)關(guān)／調(diào)諧器及天線四部分。

射頻系統(tǒng)市場(chǎng)未來(lái)五年市場(chǎng)規(guī)模將迅速增長(zhǎng)，其中濾波器市場(chǎng)的規(guī)模則占比市場(chǎng)的50％以上，濾波器產(chǎn)品和功放產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)?？偤瓦_(dá)到整體市場(chǎng)容量的80％～90％。射頻開(kāi)關(guān)市場(chǎng)排名第三，2020年之后毫米波元器件市場(chǎng)開(kāi)啟。

濾波器

濾波器的主要作用是在雜亂的空間將目標(biāo)信號(hào)過(guò)濾出。隨著手機(jī)支持頻率的增加和MIMO技術(shù)的引入，濾波器需求指數(shù)上升。

為添加新頻段通信功能，需要提升濾波器數(shù)量。4G到5G，Skyworks預(yù)計(jì)濾波器數(shù)量平均將由40只提升至50只。高頻通信場(chǎng)景中，現(xiàn)有SAW／TC－SAW濾波器將替換為BAW／FBAR?，F(xiàn)有濾波器頭部廠商因?yàn)槭袌?chǎng)規(guī)模提升直接受益。

SAW濾波器2G、3G、4G已廣泛應(yīng)用，一般工作在1.9GHz以下頻段，最新的研究將應(yīng)用上限推廣到了2.5GHz左右。而B(niǎo)AW濾波器一般工作在1.5GHz～6.0GHz，最高可以工作在10GHz以上，在高頻通信中應(yīng)用更為適合，另外相比SAW溫漂較低。

另外，在高頻超寬帶場(chǎng)景（如3.3－4.2GHz；3.3～3.8GHz；4.4～5.0GHz）通信中，終端如果采用CPE，單通道可達(dá)500MHz，以低溫共燒陶瓷（LTCC）工藝制作的濾波器的應(yīng)用將更加普遍。相比SAW或BAW濾波器，LTCC雖然可處理高頻信號(hào)，但選頻能力較差。但LTCC對(duì)高功率場(chǎng)景的處理能力優(yōu)于SAW或BAW濾波器。

功率放大器（PA）

PA用于將信號(hào)功率放大輸出至天線以發(fā)射信號(hào)。手機(jī)PA隨著天線的數(shù)量增多而增多。PA市場(chǎng)將由2017年的50億美元增長(zhǎng)至2023年的70億美元，復(fù)合增速為6％。市場(chǎng)容量在4G時(shí)代被濾波器超過(guò)，排名第二。

5G時(shí)代，預(yù)計(jì)GaAs依然是手機(jī)功放的主流方案。為實(shí)現(xiàn)從2通道向4通道通信，PA數(shù)量預(yù)計(jì)將可能翻倍提升。長(zhǎng)期看，為支持更高頻率信號(hào)的輸出，現(xiàn)有GaAs材料也可能向GaN材料功放升級(jí)。從3G時(shí)代起由于擊穿電壓、輸出功率等優(yōu)勢(shì)，GaAs材料代替CMOS材料成為PA市場(chǎng)主流材料。隨著更多廠商的加入，PA市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步加劇。因此頭部廠商將PA同基帶、開(kāi)關(guān)等芯片綁定銷(xiāo)售，以提升競(jìng)爭(zhēng)力。

射頻開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)器（Switch＆Tuner）

類(lèi)似于濾波器的需求提升，5G因?yàn)轭l段的增加將帶來(lái)通道數(shù)的提升，進(jìn)而推動(dòng)開(kāi)關(guān)市場(chǎng)的容量增長(zhǎng)。終端射頻開(kāi)關(guān)市場(chǎng)規(guī)模將由2017年的10億美元增至2023年的30億美元，復(fù)合增速約為20％。

天線調(diào)節(jié)器Tuner市場(chǎng)也將迎來(lái)增長(zhǎng)，從2017年的4.63億美元向10.00億美元發(fā)展，復(fù)合增速約為14％；LNA從2017年的2.46億美元增長(zhǎng)至2023年的6.02億美元，復(fù)合增速約為16％。

由于模塊化的集成方式的商業(yè)考慮和LTE全網(wǎng)通的技術(shù)趨勢(shì)，射頻行業(yè)的生態(tài)出現(xiàn)了較大變化，歷史上以PA為核心的射頻行業(yè)的價(jià)值量漸漸向Filter＋PA的雙重點(diǎn)方向演進(jìn)，有源和無(wú)源器件供應(yīng)商開(kāi)始通過(guò)并購(gòu)等模式互相滲透。

天線

MIMO應(yīng)用確定，LDS和LCP天線成為趨勢(shì)天線系統(tǒng)是射頻系統(tǒng)中關(guān)鍵的組成部分，目前有被集成至射頻模組中的案例，但未被集成至芯片級(jí)，是射頻半導(dǎo)體領(lǐng)域的補(bǔ)充。

天線數(shù)量提升和新工藝的加入有利于天線提供商信維通信等。為了減小尺寸、可有若干解決方案，包括PI基材向LCP基材或LDS方向演進(jìn)。然而5G基站相比手機(jī)功能僅為連接。因此5G基站射頻市場(chǎng)基本等同于整體市場(chǎng)規(guī)模，同手機(jī)射頻市場(chǎng)規(guī)模處在同一量級(jí)。

①5G技術(shù)對(duì)天線的形態(tài)和性能提出了新的要求。相對(duì)于4G技術(shù)，5G的頻譜效率將提高5－10倍，天線技術(shù)的提升是其關(guān)鍵技術(shù)之一。基站天線屬于傳統(tǒng)天線業(yè)務(wù)，將通過(guò)超密集組網(wǎng)將現(xiàn)有站點(diǎn)提升10倍以上，以此實(shí)現(xiàn)5G通信密集、異構(gòu)、分離（DHS）式的通信要求；MIMO技術(shù)以大規(guī)模MIMO為方向，通過(guò)增加天線數(shù)量提升信道容量，使頻譜利用率成倍提升，達(dá)到5G的應(yīng)用要求。

②從無(wú)源天線到有源天線系統(tǒng)，天線的功能趨向于小型化、密集化、定制化。超密集組網(wǎng)技術(shù)需要增加基站數(shù)量，大規(guī)模天線技術(shù)需要增加基站攜帶的天線數(shù)量。

5G時(shí)代來(lái)臨帶來(lái)射頻器件單機(jī)數(shù)量和價(jià)值量的增加，全球射頻市場(chǎng)規(guī)模有望增長(zhǎng)。5G商用手機(jī)銷(xiāo)售將始于2020年，其銷(xiāo)量在2025年將超過(guò)3億部。

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的普及，全球移動(dòng)終端射頻器件市場(chǎng)將迎來(lái)穩(wěn)健增長(zhǎng)。據(jù)美國(guó)高通公司預(yù)測(cè)，移動(dòng)終端射頻前端模塊在2015－2020年間的復(fù)合增速在13％以上，到2020年市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)180億美元。其中，濾波器是射頻前端模塊增長(zhǎng)最快的細(xì)分方向，濾波器市場(chǎng)將由現(xiàn)在的50億美元的市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)至2020年的130億美元。

與4G相比，5G時(shí)代將有更多的通信頻段資源被投入使用，多模多頻使得5G手機(jī)對(duì)于射頻前端芯片的需求增加，有專(zhuān)家預(yù)計(jì)射頻前端芯片占據(jù)手機(jī)成本的比例甚至有可能超過(guò)基帶處理器等其他關(guān)鍵器件。

結(jié)尾

從歷史上看，每一次通信技術(shù)升級(jí)都帶來(lái)了行業(yè)格局上的變革與機(jī)遇，而5G技術(shù)的特性將推動(dòng)射頻前端芯片的變革，為無(wú)線通訊芯片行業(yè)的增長(zhǎng)帶來(lái)機(jī)遇。

到2020年，預(yù)計(jì)將有超過(guò)500億的互聯(lián)設(shè)備。因此，5G網(wǎng)絡(luò)必須具有更高的可擴(kuò)展性、智能性和異構(gòu)性。分布式小型基站、支持?jǐn)?shù)百個(gè)天線的海量MIMO以及通過(guò)CloudRAN進(jìn)行的集中式基帶處理等技術(shù)將顯著增大覆蓋范圍與數(shù)據(jù)吞吐量。網(wǎng)絡(luò)將需要通過(guò)回程及光前傳來(lái)進(jìn)行安全連接，以完成處理。

展望未來(lái)，隨著手機(jī)出貨量及硬件規(guī)格升級(jí)的放緩，預(yù)計(jì)行業(yè)總體增速下降至2.9％左右。但由于5G需要支持新的頻段和通信制式，包括濾波器，功率放大器，開(kāi)關(guān)等射頻前端存在結(jié)構(gòu)性增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。