『行业研究』半导体:(九十)模拟芯片之射频芯片(4)

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01 射频前端市场竞争格局

射频前端市场集中度高,美日龙头垄断。射频前端技术壁垒极高,目前主要被美国四大巨头-Skyworks、BroadcomQorvo高通,日本厂商村田所垄断,2019 年 CR5 高达 79%。国内厂商主要生产低端分立器件,目前市场份额不足 10%。

海外巨头为形成模组能力,2015-2016 年加速并购重组。2015-2016 年全球半导体行业出现并购潮,根据 IC Insights 数据统计,2015 年并购协议总金额达到 1073.8 亿美元,2016 年并购协议总金额达到 593.8 亿美元,而2010-2015 年合计并购金额只有 126 亿美元。

①传统射频前端龙头通过并购补齐了产品线:

Qorvo:射频前端巨头 RFMD 和 TriQuint 合并成立 Qorvo,前者擅长 PA 研发,后者擅长 SAW 和 BAW 滤波器,二者实现技术互补。

Murata:2015 年,Murata 收购 Peregrine 半导体,前者擅长滤波器和射频模组,SAW 滤波器市占率超 45%以上,连接模组市占率超 60%;后者擅长射频开关和 SOI 技术,两者联合推出首个全集成射频前端方案。

Skyworks:2008、2009 年分别收购两家 PA 厂商——Freescale 和 SiGe, 2014 年公司与松下合资成立 FilterCo,布局 BAW 滤波器业务;2016 年收购 Panasonic 射频滤波器部门。

Broadcom:2008 年 Broadcom 收购了英飞凌的 BAW 相关业务,2013 年收购 CMOS PA 厂商 Javelin,2016 年收购通信芯片巨头 Broadcom 并改名为 Broadcom。

②基带公司通过并购与合作拓展前端业务高通、联发科、展讯等 AP/基带芯片公司纷纷布局射频前端。

高通:2014 年并购 CMOS PA 厂商 Black Sand, 2016 年与 TDK 成立合资公司 RF360 拓展射频前端产品。

联发科:2019 年增资当时大陆最大 PA 公司唯捷创芯

展讯:2016 年与射频前端公司锐迪科合并,并改名紫光展锐。

分立器件竞争激烈,模组厂商赢家通吃。从分立器件到射频前端模组,厂商越来越少。分立器件方面细分市场玩家众多且分散,前端模组只有 BroadcomQorvo、Skyworks、Murata、高通 5 家实力雄厚的模组厂商,并且这几家厂商在分立器件领域也极具竞争力。经过并购整合,美日厂商形成寡头垄断,合计占据射频前端近 9 成市场份额:

➢ 第一梯队:美系厂商 BroadcomQorvo、 Skyworks,中高端市场

➢ 第二梯队:日系厂商 Murata、 TDK、 Taiyo Yuden,中端市场

➢ 第三梯队:韩台陆厂,低端市场

国内射频前端厂商众多,但是以低价值量的单一分立器件或者低集成度模组产品为主不同器件的国产化率由高到低分别为:开关、低噪声放大器 LNA、功率放大器 PA、SAW 滤波器、BAW 滤波器。

➢ 开关/LNA:技术难度低、国产化率相对高,卓胜微目前已经占据了全球射频开关(包含 Switch 和 Tuner,分立式及模组中的开关)约 15%市场份额,国内唯捷创芯、飞骧科技、韦尔股份、迦美信芯等厂商也具备开关生产能力,综合国产占比约 20%。LNA 市场规模占比也相对较高,国内厂商份额接近 15%。

➢ PA:采用化合物半导体工艺,国内厂商大多采用 Fabless 模式,厂商众多,但同质化比较严重,盈利能力较差。目前龙头厂商如唯捷创芯、已经开始量产 5G 产品,国内厂商份额约 10%。

➢ SAW 滤波器:日本龙头厂商采用 IDM 模式封锁工艺壁垒,国内厂商普遍通过自建产线的方式发展,资本投入高,需要 know-how 积累,国产厂商的进度较慢,国内厂商份额约 3%。

➢ BAW 滤波器:壁垒最高,工艺流程比 SAW 滤波器更加复杂,而且海外龙头 BroadcomQorvo 等进行了完善的专利布局,国内突破的难度大,目前国内厂商份额约等于 0。

近两年国内射频前端公司高速增长,从 2021 年的现状来看:

1)美日五大龙头——Skyworks、QorvoBroadcomQualcomm、Murata 的规模依然领先全球,但除 Qualcomm(高通)外,其他传统龙头厂商增长率已经放缓。

2)国内射频前端龙头增速领先——国内龙头卓胜微唯捷创芯慧智微的规模增速很快,且目前规模已经与太阳诱电、英飞凌、恩智浦等海外二线厂商接近。好达电子、飞骧科技、迦美信芯等国内二线厂商增速也很快,但目前规模依然较小。

3)国内众多射频前端新进入者——国内厂商锐时创芯、芯朴科技、频岢微、宜确、开元通信、左蓝微等纷纷进入,市场玩家不断增多。

未来 2~3 年内生发展依然是主旋律。长期来看,借鉴海外龙头的成长历史,国内龙头厂商与其他厂商的差距会越来越大,行业有望迎来并购、合作的潮流,具备市场竞争力的龙头厂商(如卓胜微唯捷创芯等)将依靠并购、合作形成丰富的产品线,进一步提升竞争力。

02 驱动因素

①终端厂商关注自主可控和成本控制

中美贸易摩擦引起了国内终端厂商对关键器件自制可控的重视,射频前端及存储器最为紧迫。尤其是 H 客户在过去几年大力扶持国内厂商,从华为 Mate 系列机型可观察到,存储器和射频前端是最受制于人的器件,Mate 30 首发版用了美企 Skyworks 和 Qorvo 的射频前端模组,虽然后续机型开始部分采用日企 Murata、海思自研的模组,但 5G射频前端模组依然采用美企高通的产品。

中美贸易摩擦后国内 H 客户的射频前端国产化意志非常强烈动作迅速。1)Mate 30 系列换用村田、海思的射频前端模组;2)自研射频功率放大器,由台湾稳懋代工;3)入股国内滤波器厂商无锡好达、德清华莹;4)快速启用国内卓胜微的开关及 LNA 产品,半年内分立 switch 份额就提升到第一。

除了自主可控的需求,在智能手机市场激烈的竞争下,手机厂亦有低成本需求。射频前端占整机物料成本约 10%,且射频前端是 5G 手机物料成本增加的核心,因此低成本的国产射频前端对手机品牌厂具备吸引力,例如卓胜微生产的部分射频开关价格仅为 Qorvo 的 50-75%,极具性价比。

②晶圆产能短缺,海外巨头将重心投向高端产品

全球晶圆产能紧缺,国内厂商趁机抢占份额。5G 渗透率提升期,射频前端用量提升,海外龙头将重心转向高价值模组及器件(主集模组如 PAMID、FEMID,高端 SAW/BAW 滤波器等),为国内厂商进军低端器件(如开关,接收模组如 LFEM、DIFEM)带来好时机。

海外龙头面临产能紧缺,逐渐退出中低端市场。Skyworks 与 Qorvo 在 2021 全年都将面临产能供不应求,Skyworks 的策略是全力保障核心大客户苹果的产品供应,安卓客户如 OPPO、VIVO 面临供应不足,2021 年上半年将部分订单转向国内厂商卓胜微等;Qorvo 虽然具备齐全的产线,但由于产能紧缺,只能全力保障发射模组,让出部分接收模组及分立器件市场。

5G 渗透期国内厂商份额将快速提升,5G 相关产品逐渐量产。5G 接收模组与发射模组是新增市场,且技术难度低于 4G 模组,对国内厂商来说切入的难度较小,如卓胜微等厂商已在 5G 接收模组 LFEM 市场占据较高份额,慧智微的 5G 主集收发模组已经用在 OPPO K7x 上。

③科创板的推出为射频前端厂商带来密集融资潮。射频前端的前期投入很大,产线建设、研发投入金额高,且最终成果的不确定性很高。过去几十年国内射频前端厂商得到的资本支持力度小,发展速度也较慢。2019 年科创板推出后,卓胜微成为国内射频前端上市第一股,其他规模较小的射频前端企业也在一级市场获得了大量的融资机会。

④5G 模组难度降低,带来弯道超车机会

滤波器是射频前端的关键器件,是限制国产厂商从低端分立器件走向中高端模组的关键。4G 频段使用的滤波器壁垒极高,主要使用 SAW 滤波器、BAW 滤波器,主流厂商采用 IDM 模式封锁设计和工艺,因此技术难度很大,目前仅有 Broadcom、村田、Qorvo、RF360(高通)这少数几家海外厂商具备量产能力 ,国内厂商和他们的技术差距很大。

5G(Sub 6GHz)主要采用 LTCC/IPD 滤波器,难度低于 4G 频段的 SAW/BAW 滤波器。由于 5G 采用大带宽、时分系统,5G 主流频段 N77、N78、N79 频谱密集程度低于 4G,不需要 FDD 系统下的极高收发抑制。4G 大多采用 SAW/TC-SAW/BAW 滤波器,而 5G 的 N77、N78、N79 频段滤波器主流工艺将是难度更低的 LTCC/IPD,国内有几十家厂商具备生产能力。

国内很多厂商目前已具备 5G 模组生产能力。例如卓胜微的 5G 接收端模组 LFEM 已经大规模量产,2021 年中报公布 5G 主集收发模组 L-PAMiF;2020 年飞骧科技发布完整的 5G 射频前端方案,产品包含接收端模组 LPAMiF、LFEM、以及主收发模组 PAMiF;芯朴科技具备 N77&N79 PAMiF 生产能力;慧智微的 N77&N79 主收发模组PAMiD 已量产,用在 OPPO K7x 中。

03 国内相关厂商

按照主营业务国内厂商主要分为四类,它们的现状、发展路径有所差异。以主营业务的成熟程度来看,从高到低分为别:1、以射频开关/低噪声放大器起家;2、以功率放大器起家;3、以 SAW 滤波器起家;4、以 BAW 滤波器起家。

(1)从射频开关龙头向平台型公司进军-卓胜微

国内龙头卓胜微已在射频开关/LNA 领域占据全球领先份额,并积累了“资本+客户+技术+口碑”等优势,形成发展的正循环,向平台型公司进军。2021-2023 年卓胜微通过拓展 SAW 滤波器、PA,实现齐全的产品线布局,拓展第二成长曲线。

(2)功率放大器龙头-唯捷创芯、紫光展锐、飞骧科技、慧智微、昂瑞微等

国内 PA 厂商大多成立于 2010 年左右,竞争激烈,主要在 2G~4G PA 市场竞争。2021-2023 年国内 PA 龙头的发展重点是拓展 5G PA、5G 模组、WiFi FEM 产品。长期来看,随着 PA 龙头陆续上市获得资本实力,未来有望发展滤波器产品,实现滤波器与 PA 产品的融合。

(3)SAW 滤波器龙头-卓胜微、德清华莹、好达电子、麦捷科技等

国内 SAW 滤波器企业较多,但主要生产低端产品,市场份额较低。根据 2018 年 12 月麦捷科技公告,中国估计大约有 40 家 SAW 滤波器的大批量供应商,但国内的 SAW 元件生产量只占到全球共计 SAW 元件供应量的 1%到 3% ,而且大部分是低价位的产品,目前国内厂商的产品性能、量产一致性、产品型号齐全度仍然和国外厂商差距较大。

2021-2023 年国内滤波器行业处于技术发展期,有望突破高端 SAW 滤波器,实现对终端大客户大规模量产。

(4)BAW 滤波器龙头-开元通信、武汉敏声、天津诺思等

目前国内 BAW/FBAR 厂商处于发展早期,行业壁垒极高,除了很高的技术和工艺壁垒,还面临海外龙头的专利封锁,武汉敏芯(与上市公司东方银星合作)、开元通信、天津诺思等厂商正在积极布局。

2021-2023 年国内厂商有望绕过海外厂商实现技术突破,开始小批量量产。由于专利问题,BAW 滤波器目前是国内厂商进展最慢的器件,国产替代前景广阔。

#射频芯片# $卓胜微(SZ300782)$

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