5、 产业趋势三：射频模组化

射频前端正朝着集成化、模组化方向发展。受5G核心技术特征影响，手机内部射频器件数量不断提升，频段的增加和载波聚合的应用，分离式射频器件已经无法满足要求，为满足智能移动终端的消费需求，射频器件模组化发展已成趋势。射频模组化可以带来一下优势：（1）解决多频段带来的射频复杂性挑战；（2）缩小射频元件的体积；（3）提供全球载波聚合模块化平台等。

SIP（系统级封装）广泛应用于手机射频前端集成模组化发展。SIP是将多种功能的芯片集中封装到一个系统内，得出具备一定功能得单个封装标准件。SIP技术可以将10～15个射频器件（开关、滤波器、PA、LNA等）封装在一起。

射频模组化方向发展已成趋势，未来射频模组市场规模稳步上升。根据Yole统计与预测，2018年射频模组市场规模达105亿美元，约占射频前端市场总量的70％，到2025年，射频模组市场的规模将达177亿美元，年复合增长率为8％。2018年分立器件市场规模为45亿美元，占射频前端市场容量的30％，预计到2025年分立器件市场规模将达81亿美元。

5．1 射频模组的主要集成方案

5G推动射频前端模组得集成度越来越高，未来AIP（封装天线）有望成为主流形式。4G通讯模组分为天线、射频前端、收发器和数据机等四个主要的SIP模组。5G Sub－6GHz预计继续延用4G时代结构模组，射频模组也将走向高度整合，射频前端模块将由分立器件，转向更高度整合模组型的FEMID和PAMID形式。5G毫米波的短波长的特性，使得天线面积形状得以大幅缩小，加上要处理高频讯号损失、讯号干扰屏蔽不连续性、应力、散热、电磁干扰、小型化、模组化等问题，如何缩短天线信号接收至晶片信号处理间路径成为关键，因此，将射频处理晶片、天线、与各射频元件以先进封装方式整合到同一载板上成为解决方案。AIP封装形式将成为5G射频模组的重要发展趋势。

下图展示了中国射频模组化的两种类别。左图为PAMiD模组示意图，即双工器中的功率放大器模组，主要供应商包括Broadcom、Skyworks以及Qorvo。右图为射频前端模组FEMiD，主要供应商包括Murata、RF360以及Wisol。PAMiD属于高集成度产品，主要集成了多模多频的PA、RF开关以及滤波器等，FEMiD属于中度集成产品，主要集成了开关和滤波器等。

5．2 射频模组化有利于减小射频模块面积

当前支持多模式多波段（MMMB）的LTE智能手机有包含收发器和天线的非常复杂的前端。对于智能手机公司来说，在小型的智能手机里分散地生产和安装许多滤波器、双工器、开关、PAs、匹配电路等都相当困难。一些供应商都开始生产了前端模块（FEMs）。目前，＜1毫米厚的多芯片模组（MCM） FEMs包括：前端模组（开关＋双工／滤波器）、内置PA模组（开关＋PAs＋双工／滤波器）、分集模组（开关＋LNAs＋滤波器）、WIFI／BT／FM模组（部分内置晶体）、GPS模组（部分内置LNA、滤波器、TCXO）。

为了支持这些模组的变化，Saw／Baw滤波器／双工器封装也向到芯片级封装（CSP）、晶片级芯片级封装（WLCSP）和晶片级封装（WLP）发展了。

5．3 从Qorvo看射频模组化趋势

Qorvo公司今年积极推进射频产品模组化。下图为Qorvo的PAMiD模块中配备的Baw滤波器。IPhone X中也采用了Qorvo的PAMiD，主要集成了多模多频的PA、RF开关以及滤波器等。

Qorvo公司的Phase 2／5／6／7趋势处于持续整合之中，不仅覆盖高、中、低频率，更增加了Div＆MIMO吞吐率以及5G sub－6GHz频段的射频前端部件。

同时，Qorvo在5G射频前端中的自屏蔽模组也不断加大了高中低频率覆盖，增加了Div＆MIMO吞吐率和5G sub－6GHz频段。外置机械屏蔽罩可能导致灵敏度下降，Qorvo在搭载于Vivo NEX手机中的射频前端中加大了屏蔽罩的开口以提高灵敏度／可靠性。仿真结果表明，屏蔽罩中产生的表面电流可以将射频耦合入L－PAMiD的敏感LNA部分。

滤波器在射频前端应用时还能够整合为双工器、三工器、四工器，甚至是六工器，这类设备统称为多路复用器。多路复用器能够在满足性能要求的同时节省空间、简化设计，同时还能避免频段间的相互干扰。

射频前端中双工器的主要作用是将发射和接收信号隔离，保证接收和发射都能同时正常工作。一般双工器由六个阻带滤波器（陷波器）组成，各谐振于发射和接收频率。六个滤波器分为两组不同频率的阻带滤波器，避免本机发射信号传输到接收机。接收端滤波器谐振于发射频率，并防止发射功率串入接收机，发射端滤波器谐振于接收频率。类似的，三工器由三台滤波器组成，共用一个节点，其通带加载和隔离目标与双工器相同。

5．4 主要手机厂商的射频模组化比例

国外手机厂商射频模组化进程领先于国内手机厂商。以主要终端设备制造商划分，目前苹果公司在器件集成领域独占鳌头，其产品主要为高端及豪华产品。三星在器件集成方面位居世界第二，其产品分布涵盖入门级、中端、高端及奢华产品。LG、小米和索尼在器件集成方面进步速度飞快，主要集中于中低端产品，而华为目前在器件集成上只能达到50％的集成级别，VIVO及其他国产机型集成度更低。

5．5 射频模组市场格局

目前，国外手机厂商在射频模组化市场中占据较大先发优势，各大厂商已为5G订立模组化方案及布局产品线。Broadcom已提前为5G做好充分准备，融合中高频段，并借助Fbar滤波器技术构建高频和超高频主要关键模块。Skyworks新发布的Sky5TM平台定位5G超高频段市场，并已构建模组。Qorvo在并购中吸收了TriQuint的滤波器优势，率先推出超高频段覆盖的前端模块的播放器，同时集成了内部测试能力和包装能力，可以缩短反应时间并持续改进。Murata则涵盖低频段，发展多样性模块市场。高通带来了调制解调器到天线的端到端解决方案。上述厂商不仅供应元器件还具有模组整合能力，将在集中度很高的市场中进一步确立优势。

国际从业者一直致力于射频前端的集成化和模块化，如高通RF360方案；Murata将滤波器、RF开关、匹配电路等一体化的模块；Qorvo RF Fusion解决方案等。据Resonant预测，2018～2019年，全球各大厂商中，Murata在模组业务上增长最强劲，增长率高达54．10％。而Qorvo模组业务则下降21．40％。2019年，Skyworks和Murata牢牢占据射频模组龙头，市场占比分别为27％和25％，Broadcom占比达到22％。目前国产Saw滤波器芯片还难以纳入集成模块，跟不上射频前端集成模组化的发展趋势。

5．6 射频模组化趋势下，有望掀起新一轮并购整合潮

射频模组化发展促使射频厂商提高产业链集中度，行业内横向并购成为趋势。过去十年，半导体产业的整体发展趋势是并购以谋求产业链整合、优化，以及利用规模优势获取更多的市场话语权、更低的制造成本。经历了数次收购和兼并之后，市场上已存在四家具备完整前端模块生产能力的厂家，那就是博通、高通、Skyworks和Qorvo。

为占领市场份额和取得先进技术，Qorvo、Broadcom等企业经历了频繁的兼并。Qorvo前身为注重Baw－SMR滤波器研发的TriQuint和专长Saw滤波器研发的RFMD，Skyworks则收购了松下滤波器部门，Broadcom于2015年被Avago收购，成立新Broadcom公司。

6、射频滤波器产业的行业格局与壁垒

6．1 滤波器产值持续增长

从2G手机到5G手机，射频滤波器用量由个位数增至100颗以上，产量与价值齐升。Resonant预测，随着射频前端市场由4G时代的160亿美元增至2025年的400亿美元，射频滤波器市场总价值也将于2025年达到280亿美元。滤波器市场是射频前端市场中发展最快的市场，其年复合增长率达到21％。

据Yole预测，到2021年，滤波器6寸晶圆出货量将达到约518万片，而到2022年，滤波器6寸晶圆出货量将小幅上升至约532万片。

5G智能手机兴起带动智能手机单机所需射频滤波器数量上升。为实现5G在EMBB（增强移动宽带）、URLLC（低时延高可靠）、MMTC（海量大连接）三大场景的应用，射频前端器件的需求量也要相应提高，频段增加和载波聚合技术的应用使得传统的多模多频模组已经无法满足要求，射频模组PAMID逐渐成为主流，天线数量的增加同时带来对滤波器的需求增加。根据Skyworks分析估计，单部手机滤波器数量将从4G时代的40个上升到5G时代的70个。

6．2 全球主要手机品牌的射频供应链

全球主流手机终端中，射频部件供应商比较统一。目前，Qorvo、Skyworks和Murata等厂商占据了手机PA模组、接收模组及各分立部件中的巨大市场份额。华为、三星、苹果及小米都在其射频前端中采用上述企业供应的产品。在其他类型手机终端中，MicroWave、RDA等国外厂商以及汉天下、国民技术等中国厂商也占据小部分市场份额。但国内厂商尚不具备模组化产品供应能力，主要提供分立部件，分立部件从业厂商众多，市场竞争激烈。

国际知名厂商优势显著。苹果、华为、三星、OPPO以及小米旗舰产品中主要器件的供应商为Qorvo和Skyworks，分别占比32％和21％。

在Yole总结的17款低端至高端智能手机中，高通、Qorvo、Skyworks以及Murata等厂商占比较高。在低端机型中，高通较有竞争力，其产品在手机终端中所占面积比例较高。在高端机型，尤其是苹果机型中Skyworks和Maxscend提供的射频器件占比较高。

从供应商成本角度来看，Qorvo、高通、Skyworks、Maxscend等知名厂商占了射频器件成本的较高比例。其中，高通仍为低端机型中配置较多的射频器件供应商，而Qorvo的产品分布在所有机型中。高端机型中，Skyworks、Maxscend以及Samsung的器件更受青睐。

6．3 滤波器的供应格局

根据Resonant数据，在2020年，射频前端芯片市场规模估计为150亿美元。射频前端市场的领导者之一是Murata公司，占据四分之一的市场份额，主要依靠其滤波器占领龙头地位。在滤波器市场中，2020年60％以上的滤波器都是基于Saw技术，包括Saw滤波器、TC－Saw滤波器和TF－Saw滤波器。对于普通的Saw滤波器而言，有数家亚洲公司参与该市场，比如WISOL和Kyocera。对于TC－Saw来说，市场主要由四家公司占领。其中两个是Skyworks和Qorvo。另外两家公司已经将TF－Saw技术引入他们的投产品组合，分别是Murata公司在2019年引入和高通公司在2020年引入。

压电滤波器技术由部分龙头垄断，Saw及TC－Saw滤波器领域，高通、Qorvo、Murata、Skyworks等企业竞争激烈。而在Baw滤波器领域，各企业尚未形成完全的产品分布。Murata在Baw－Xbar技术上布局较多。

但是滤波器市场格局相对集中。根据 Yole 数据，2018 年全球 Saw 滤波器市场份额前五位的厂商分别为Murata（47％）、 TDK（21％）、 TaiyoYuden（14％）、 Skyworks（9％）、Qorvo（4％），合计占比达95％。Baw／Fbar市场基本被 Broadcom、Qorvo垄断。其中Broadcom 的 Baw 滤波器主要为 Fbar，而 Qorvo 的 Baw 滤波器主要为SMR。2016 年，Broadcom 的 Fbar 产品出货 突破 5 亿颗。Murata、TDK和太阳诱电等日本厂商主要为Saw滤波器供应商。而Avago、Qorvo等美国厂商则集中在Baw滤波器，据Murata统计数据称，Murata占据了2015年全球Saw滤波器市场规模的47％。而Baw滤波器市场中前二大厂商占据几乎全球超过95％以上的份额。出现这样的格局主要由于滤波器市场具有较高的进入门槛，阻挡了小厂商的发展壮大。

在滤波器市场中，射频前端龙头企业Murata占较大市场份额，市场占比达38％；RF360占全球滤波器市场的25％，WISOL占市场份额的11％，Qorvo、博通、Skyworks以及太阳诱电等企业则占市场份额的6％或7％。从双工器市场来看，Murata仍占最大市场份额，市场占比达35％。博通市场占比达20％，而RF360的市场份额达12％。

回顾滤波器行业，过去十年竞争格局十分稳固。全球主要滤波器厂商集聚日本与美国，Saw滤波器供应商主要为Murata、TDK、太阳诱电、Skyworks等几家厂商。而体声波滤波器则为Broadcom（Avago收购Broadcom，改名为新Broadcom）以及Qorvo主导，两家厂商占据全球超过95％以上份额，其中Broadcom的体声波滤波器主要为Fbar，而Qorvo的体声波滤波器主要为Baw。

Saw滤波器市场份额主要由日本厂商占领，其中Murata连续近10年占领近半数市场份额。与Avago合并的Broadcom牢牢把握体声波滤波器市场，在2019年占到市场总额的87％。2006至2014年，Avago稳稳占据体声波滤波器收入市场份额的50％以上，太阳诱电等日本企业也通过自主创新等方式提升体声波滤波器的技术能力。

据Murata数据，2011年至2019年，Murata、Broadcom、Qorvo（TriQuint和RFMD）等企业稳固占据领先地位。上述企业牢牢把握技术领先优势，站在行业技术前端，在小型化、高频化和模组化方面都领先于其他企业，如Murata率先在2019年推出了世界上最小的Saw双工器。

6．4 Murata占据FeMid市场龙头地位

从FEMiD市场来看，Murata仍然独占鳌头，市场占比达77％。RF360和WISOL在FEMiD产品上则分别占9％和10％。

6．5 IDM为射频滤波器主要运营模式

半导体行业有三种主要的商业模式，即IDM模式、Fabless模式、Fablite模式。IDM企业包括设计和制造两个环节；Fabless企业只专注于集成电路设计；Fablite则指企业的一部分业务采用IDM模式，另一部分不具备规模经济效应的产品线采用 Fabless模式。

IDM模式集芯片设计、芯片制造、封装测试等多个环节于一身，能够充分协同设计和制造等多个环节，且对于企业的实验和推进技术很有帮助。但由于这种模式需要的管理成本和运营费用较高，极少有企业能够维持这种模式。

IDM成为当前射频滤波器行业主导模式。射频厂商生产模式可以分为IDM、Fabless、Foundry、OSAT四种。射频前端非常注重制造工艺和材料，所以，射频厂商需要通过优化产线上的工艺来保障产品的性能稳定和控制成本，目前Skyworks、Broadcom、Qorvo、Qualcomm这四大巨头均为IDM厂商。