中國射頻前端行業受5G商用驅動，2023年全球市場有望達到350億美元[圖]

射頻前端王密 2019-07-07 05:25 來源：智研咨詢

一、射頻前端硬件基礎

射頻指的是可輻射到空間的電磁波，屬于無線電波的較高頻段。射頻（RadioFrequency，簡稱RF），意為可以輻射到空間的電磁波的發射頻率，是一種高頻交流變化電磁波的簡稱（本為無線電頻率，簡稱為“射頻”），頻率范圍在300KHz～300GHz之間。頻率在1KHz以內的電磁波是為低頻，高于10KHz的稱為高頻，射頻（300K-300GHz）是高頻的較高頻段，通常包括了VHF（甚高頻）、UHF（特高頻）及微波（300M-300GHz，射頻的較高頻段）。

電磁波頻譜劃分

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射頻是無線通信信號的載體，被廣泛用于無線通訊、導航、識別及探測等各種無線通信領域。射頻作為無線通信信號的載體被廣泛應用于無線通信的各個領域，如以蜂窩與無線通信網絡為基礎的陸上語音和數據通信、陸上和基于衛星的廣播系統、用于貨運和物流業務的射頻識別（RFID）系統及導航系統的GPS等。

射頻和微波典型應用與頻率范圍

項目	縮寫	全稱	頻段
蜂窩移動電話	GSM900	全球移動通信系統	880-960MHz
	GSM1800	全球移動通信系統	1.71-1.88GHz
	UMTS	通用移動電信系統	1.92-2.17GHz
	Tetra	集群無線電	440-470MHz
無線網絡	WLAN	無線局域網	2.45GHz、5GHz
無線網絡	藍牙	近距離無線電	2.45GHz
導航	GPS	全球定位系統	1.2GHz、1.575GHz
識別	RFID	射頻識別	13.56MHz、868MHz 2.45GHz、5GHz
無線電廣播	FM	模擬廣播發射機網絡	87.5~108MHz
	DAB	數字語音廣播	223~230MHz
	DVB-T	數字電視廣播-陸上系統	470~790MHz
	DVB-S	數字電視廣播-衛星系統	10.7~12.75GHz
雷達應用	SRR	汽車短距離雷達	24GHz
雷達應用	ACC	自適應巡航控制雷達	77GHz

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射頻前端即無線電系統的接收機和發射機，可實現信號的傳輸、轉換、處理等功能，是無線通信的硬件基礎。無線電接收機是將疊加到射頻或載波上的信號轉換到較低頻率上，以便將其直接送到揚聲器或進一步數字化處理；發射機則是將基帶信號疊加或調制到一個RF載波上，以便將其輻射到自由空間。

射頻前端（RadioFrequencyFrontEnd，RFEE）模塊位于無線電系統的天線（信號接收和發射）和基帶（數字信號處理）之間，是信號傳輸、轉換和處理的橋梁。射頻前端的性能直接決定了移動終端可以支持的通信模式、接收信號強度、通話穩定性、發射功率等重要性能指標，直接影響終端用戶體驗。

典型無線電發射機和接收機系統構成

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射頻前端由功放、濾波器、射頻開關等器件構成。射頻前端包括濾波器、低噪聲放大器、功率放大器、天線開關、雙工器等器件，通過許多子系統級聯以實現電磁波信號發送和接收的目的，在多模/多頻終端中發揮著核心作用。其中，濾波器的功能是提供頻率可選擇性、消除干擾信號；放大器通過提高信號接受幅度和需要發射的信號的功率來管理噪聲電平；雙工器負責FDD系統的雙工切換及接收/發送通道的射頻信號濾波；射頻開關負責接收、發射通道之間的切換。

射頻前端器件種類及功能

器件種類	功能
濾波器	1）將有用的信號與噪聲分離，提高信號的抗干擾性及信噪比； 2）濾掉不感興趣的頻率成分，提高分析精度； 3）從復雜頻率成分中分離出單一的頻率分量。
低噪聲放大器（LNA）	主要用于將接收通道中的小信號放大、降低噪聲影響。
功率放大器（PA）	提升信號的功率電平、放大發射通道的射頻信號，決定手機的通話質量、信號接收能力、續航時間等。
雙工器	負責FDD系統的雙工切換及接收/發送通道的射頻信號濾波
開關（Switch）	負責接收、發射通道之間的切換。

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二、5G商用助力射頻前端

5G可實現高速率、低時延通信，使物聯網、自動駕駛、VR/AR應用場景逐漸成為可能。5G商用越來越近，其增強型移動寬帶、大規模機器類通信和超高可靠與低延遲通信功能將使得物聯網、超高清視頻、車聯網、工業互聯網、AR/VR等應用場景的實現成為可能，亦將使聯網終端數實現大幅增長，對射頻模塊的需求也相應大幅增加。據調查數據發布的數據顯示，物聯網連接設備的數量將在2020年達到385億個，屆時人均設備連接數將達到5.1個。此外，Gartner預計2020年聯網設備數量將達到260億個，通訊設備商Cisco和Ericson則預計設備連接數將達到500億個。

2014-2022年國內物聯網市場規模及預測（億元）

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5G通信將大幅增加手機射頻前端的器件數量。為了獲得手機通信速率的大幅提升，5G將引入Sub-6GHz和6GHz以上頻段通信，同時需要利用MIMO技術由現有的2通道通信向4~8通道通信演進，將推動手機終端射頻系統的全面升級，預計射頻前端模塊中包括濾波器、PA、Switch&Tuner、低噪聲放大器（LNA）等在內的器件數量將會大幅增加。

5G通信下手機射頻前端器件數量變化

器件種類	數量變化
濾波器	為添加新頻段通信功能，需要提升濾波器數量，Skyworks預計從4G到5G，濾波器數量平均將由40只上升到50只。
PA	為實現從2通道向4通道通信，PA數量預計將可能翻倍提升。
Switch&Tuner	射頻開關和調節器同天線通道數相關，4G到5G終端開關數量可由10只升至30只。
LNA	LNA市場的增長主要來自分集模組的應用，PA模組集成以及新增天線的應用。

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手機需支持的無線連接協議越來越多，通信技術革新帶來手機射頻前端價值量持續上升。手機從最初僅支持單一通信系統，到當前的2G、3G、4G、WiFi、BT、NFC、FM等7個以上的通信系統，射頻前端的價值量一再提升。如2G手機的射頻前端價值量不足1美元，而可實現全球4G通信的智能手機，其射頻前端價值量已超過了16美元，5G時代將超過20美元。根據Qorvo的數據，智能手機射頻前端平均價值量已由2014年的5.8美元上升至2018年的8.6美元。

智能手機射頻前端模塊平均價值量（美元）

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iFixit的蘋果手機拆機報告顯示，歷代iphone手機的射頻器件，包括濾波器組、PA模組、射頻開關、射頻收發器、Wi--Fi/BT/FM模組等模塊的價值量不斷攀升，而射頻前端模塊的總價值量已經上升至35.5。

三、市場行業發展趨勢

射頻前端未來數年有望實現快速增長，至2023年市場空間將達到350億美元。據調查數據顯示，2017年手機射頻前端市場規模為150億美元，預計2023年將達到352億美元，年復合增速為14%。其中，濾波器市場規模最大，預計從2017年的80億美元增長至2023年225億美元，年復合增速達19%；功率放大器市場規模僅次于濾波器，2017年為50億美元，預計2023年將增至70億美元，年復合增速為7%；射頻開關市場規模位居第三位，2017年為10億美元，預計2023年將達到30億美元，年復合增速在15%；低噪聲放大器2017年市場規模2.46億美元，預計2023年將達到6.02億美元，年復合增速約16%。

預計2023年射頻前端各器件市場空間（億美元）