86页深度 | 5G射频滤波器国产化机遇解析
6.6 滤波器市场被海外垄断的背后在于专利的集中
射频滤波器市场格局高度集中的背后原因在于专利的壁垒。如今Murata(村田)和TaiyoYuden(太阳诱电)等日本厂商在Saw专利申请数量方面处于领先地位,而Qorvo、Qualcomm(高通)和Broadcom(博通)等美国厂商则在体声波滤波器专利领域处于领先地位。某领域专利的数量标志在该领域技术掌握程度,村田和太阳诱电在Saw滤波器专利申请数量的领先奠定了其在Saw市场的垄断地位,同样Qorvo和Broadcom在体声波滤波器专利数量上遥遥领先。
截至2017年7月,全球630多位专利申请人共申请了6550多项射频声波滤波器发明专利。KnowMade预测2017年单年专利数将达240项。在全球射频专利中,Saw滤波器相关专利数量最多。而体声波滤波器中,Fbar滤波器的专利数明显高于Baw-SMR滤波器专利数。相关专利的申请始于上世纪70年代的日本,当时兴起的声表面波滤波器主要用于中频电视。2000年左右,随着智能手机的兴起,体声波滤波器开始应用于3G手机通信,跟体声波相关的专利申请数量迅速上升。
科技行业不同于传统行业,技术起着关键作用。在传统制造业,供需是最核心的因素,供需的变化及优势往往决定了行业的前景。而科技行业,创新是永恒的旋律,跟得上创新节奏的公司能够获得跨越式发展。
射频滤波器创新曲线在2010年后趋于平缓。Web of Science网站中,以“射频前端”为关键词检索的相关论文,被引用量排行前十的主要为2005年以前的文章。2005年以后射频前端领域高引用论文数量较少。一定程度上体现了近十年来射频前端领域创新的变缓。
6.7 射频巨头通过并购扩展技术能力
滤波器生产线投资金额一般较大。以国内厂商卓胜微为例,其高端射频滤波器芯片及模组研发和产业化项目的总投资金额为22.74亿元。
而国外各厂商在滤波器领域积累深厚,生产线更完善,产能也更高。以Qorvo为例,Qorvo及其前身——TriQuint和RFMD公司均以并购方式提升滤波器产能。TriQuint在2001年Sawtek合并,而2004年收购了擅长于Baw技术的TFRTechnologies公司,通过连续并购Qorvo强化其射频滤波器技术能力。高通斥资30亿美元与TDK合资挺进滤波器市场。而Broadcom也从收购了英飞凌的体声波业务,扩大体声波滤波器市场份额。
行业领先厂商不仅在Saw、Baw及Fbar滤波器领域具有较强的技术积累的核心的工艺和专利,也对射频前端各个环节积极布局。例如Qorvo、Broadcom和Murata均布局了射频模组产品。Qorvo由于拥有自己的工厂,在生产和封装方面具有丰富经验,开发出了创新的封装技术,集性能稳定、外观小巧、性价比高、极低功耗等优势于一身。
全球各厂商先后多次在滤波器领域提高产能,扩产的驱动原因主要是移动通信的技术迭代和消费电子的兴起。如日本企业Murata、太阳诱电等纷纷在2014年前后扩充滤波器产能,以适应快速兴起的4G、LTE以及增长的4G手机零部件需求。而从2017年起至今,5G和IoT进展飞快,Qorvo、高通等国际知名厂商均通过收购、建厂等方式扩充滤波器产能,试图在5G时代中抢占先机。
6.8 国际射频巨头盈利能力如何
射频前端行业现有格局呈现出Broadcom、Skyworks、Qorvo、Murata、RF360五强垄断的特征。
在智能手机射频前端滤波器领域,尤其是体声波滤波器领域, Broadcom是市场领导者。据Yole分析,滤波器成为助推MEMS市场的最强劲引擎,如果不包括射频器件,MEMS市场在2011-2023年间增长率仅为9%;若再加上RF MEMS,则整个MEMS市场的年复合成长率达到17.5%。2017年,由于在体声波滤波器领域的优异表现,Broadcom成为全球MEMS领域最大的供应商。2015年,Avago与Broadcom合并,奠定了行业领先的滤波器技术基础,在收购英飞凌体声波业务后体声波滤波器市场份额扩大至 65%以上。据金智创新数据显示,2016年,Broadcom的Fbar滤波器出货量突破5亿颗。2019年中旬,苹果与Broadcom签订两年的射频前端订单,以应对5G手机需求。受到疫情影响,博通2020年第一季度业绩略逊于预期。
Murata是全球Saw滤波器龙头,在2012年~2016年间,受益于苹果供应链、智能手机通信模块增长、压电器件需求景气等影响,Murata营收增长明显。从2003~2018年,Murata营业收入年复合增长率达到8.66%。Murata在2019财年业绩相对下滑,公司营业利润率同比下降5.1%,主要是由于客户与代理商存在库存调整,产品用途广泛性降低,整体出现萎缩。在通讯设备领域,5G智能手机和基站推动MLCC和射频滤波器及模块需求增长,Murata仍保持增长态势,2019年营收同比上升4.1%。2020年初,由于疫情缘故,Murata于菲律宾、马来西亚的代工厂以及日本的福井雄、出云和福山代工厂均经历停产,目前虽已大部分恢复生产,但仍将对2020财年营收造成影响。
Baw和SOI等核心技术搭配公司差异化的解决方案,扩大了Qorvo的收入,其基于Baw推出的天线接收器和分集接收模块等产品都带来了广阔的增长机会。Qorvo在2020第一季度的销售额也超越了竞争对手Skyworks,销售额的增长主要依靠5G增量在基站和手机对于射频器件需求不断增长。Qorvo在2019年收购了4家公司以扩充其产品线。
Skyworks作为行业内的龙头企业,销售额同比2019Q1下降了5.4%,主要原因是新冠疫情导致中国市场需求下降。在各细项指标上,Skyworks依然延续了稳健高效的运营风格,毛利率依然保持在高位49.0%,净利率达到了23.6%。Skyworks的销售额增长大多依靠公司产品线的高效运营和内生增长而非并购。
2020年第一季度Skyworks与Qorvo净利率均出现一定程度下滑,推测由于疫情导致复工进度减缓。毛利率上,两公司差别较小,而净利率上,Skyworks的净利率远高于Qorvo。
Broadcom是射频方面的领导企业,在收购英飞凌体声波业务后扩大了 Baw 滤波器市场份额。
7、 射频滤波器为寡头垄断市场,关注国产替代机会
7.1 射频滤波器国产化率仅为低个位数,替代空间广阔
我国国内滤波器市场严重供小于求,国产量与需求量相差甚远。我国是全球最大的Saw滤波器市场,据智研咨询数据统计,2018年Saw滤波器市场规模达到了154.8亿元,同比增长4.97%,消费量为151.2亿只,而产量只有5.04亿只,国产Saw的产量长期以来都不及需求量的10%。
国产替代趋势下,国内射频滤波器厂商迎来发展机遇。及时抓住需求变化契机、率先匹配需求的厂商往往能够获得早期参与优势,在市场上脱颖而出,快速崛起。国内一批厂商也在迅速崛起,占领国内滤波器市场。由于中美贸易摩擦的影响,国内射频芯片去美效应凸显。与国际领先企业相比,国内厂商在自主研发能力、技术水平、完整的产业链等核心竞争力方面明显落后,目前本土厂商提供的产品主要集中于分立器件,并逐步向中高端模组渗透。
在射频前端模块中,射频滤波器起着至关重要的作用,国际射频巨头早期通过收购夯实滤波器技术基础。国际巨头Qorvo由 RFMD和TriQuint合并而来,其中合并的重要原因就是TriQuint具备滤波器技术,且合并后Qorvo仍在着力发展滤波器技术。射频芯片龙头高通与日本滤波器大厂TDK也于2016年年初成立合资公司RF360,以布局射频滤波器市场。目前Murata也积极投入Baw和Fbar滤波器的研发中。国际龙头将主力精力集中在高频段Baw滤波器市场,而中低频Saw技术进展比较缓慢,也就成为了国产替代的重点领域。
在国内的射频前端领域中,深耕滤波器产业多年的企业包括好达电子、中电26所、德清华莹、中电55所等。目前卓胜微、信维通信和麦捷科技在saw滤波器领域的进展相对较快,其中麦捷科技与中电26所展开合作,信维通信与德清华莹展开合作。在体声波滤波器领域,天津诺思、汉天下、开元通信等国内厂商进展较快。诺思的高功率容量体声波滤波器应用于基站领域,汉天下则已推出全频段N41滤波器在内的多款滤波器产品。
麦捷科技在滤波器方面的技术有着坚实的积累,也率先抢占了市场,在上市前就对Saw器件等产品相关技术进行了研究。在麦捷科技IPO募投实施研发中心建设项目中,建立了Saw器件的设计与工艺制作研发部。目前麦捷科技已掌握了终端射频Saw滤波器产品技术和生产工艺,部分产品已实现导入客户并开始量产交付,而Fbar和Baw类滤波器也在研发试制阶段。目前公司基于 LTCC 基板的终端射频声表滤波器(Saw)封装工艺开发与生产项目正逐步放量出货,2019年实现营业收入3,332.62万元。
国内目前在Baw/Fbar滤波器领域已有部分领军企业成功突围射频前端领域的国外巨头的技术封锁,研制出具有自主知识产权的滤波器芯片产品。例如诺思(天津)微系统、开元通信、华芯、以及中科汉天下等厂商。
诺思微系统是中国首家体声波生产企业,是专注于Fbar滤波器的IDM模式的厂商,拥有亚洲首座具有完全知识产权的Fbar晶圆厂。2020年5月,诺思发布了基于Fbar工艺的两款中高频LTE频段双工器,RSFD1702C及RSFD2502C。
开元通信基于自主掌握的相关领域核心技术,已发布8英寸BAW滤波器系列产品。其中,应用于4G+/5G的全频段B41 BAW滤波器为国产芯片性能最优、可靠性最高,目前已通过行业内全面验证并量产出货。
开元通信通过在工艺、封装、设计等领域的自主创新,形成了具有高度竞争力和独特差异化的全套自主知识产权。基于自身的fablite经营模式,可提供技术覆盖全面、产品形态多样、产能充沛、高性能的射频前端滤波器及模组产品,为产业提供全面且可靠的滤波解决方案。2019年8月,开元通信推出了“矽力豹”品牌系列5G n41 BAW滤波器芯片产品,是目前国内唯一量产的8英寸BAW产品。2020年3月,发布了“蜂鸟”射频前端子品牌——高集成度、小型化、性能可靠、价格实惠的本土第一款使用先进封装工艺并量产的DiFEM接收模组产品。2020年8月,开元推出了国内首个量产的FEMiD射频发射模组产品,以满足5G客户对发射模组的各类需求。
中科汉天下是国内率先全面掌握Baw滤波器量产技术的公司,拥有关于Baw滤波器、谐振器的多项核心技术。2019年推出了适配5G技术的一些滤波器产品,包括全频段N41滤波器在内的多款产品。
7.2 华为在射频的布局
华为积极布局射频,加速国产射频滤波器替代。华为除了自主研发射频PA、开关等射频产品以外,在滤波器领域通过股权投资方式积极拓展资源。2019年4月,华为成立哈勃科技投资有限公司,陆续投资了山东天岳等10家企业。2020年1月,哈勃投资入股好达电子。好达电子是滤波器出货量行业领先的本土射频厂商,其主要产品包括中频声表滤波器(Saw)、声表谐振器、双工器及其它射频滤波器等。
8、投资建议
射频滤波器产业是千亿市场蓝海,从分立滤波器到滤波器模组为国内本土企业提供广阔的发展空间。中美贸易摩擦背景下,射频滤波器国产化率有望逐步提升, 国内射频去美效应凸显。及时抓住需求变化契机、率先匹配需求的厂商往往能够获得早期参与优势,在市场上脱颖而出,快速崛起。国内一批厂商也在迅速崛起,占领国内滤波器市场。
8.1 卓胜微
卓胜微是国内射频前端平台企业,全面布局射频开关、滤波器、PA、射频模组等产品。公司成立于2012年,以射频开关、LNA芯片起家,已实现全球主流智能手机品牌如华为、三星、小米、OPPO等重点客户覆盖。公司不断开发创新,部分创新产品已达国际先进水平,公司于2019年成功推出适用于5G通信标准Sub-6GHz的射频器件,并基本达成Sub-6GHz频段开关的全覆盖,且射频模组高技术含量产品DIFEM、LFEM、LNA bank研发成功,并将逐步量产。公司在原有产品基础上,积极布局射频滤波器细分领域,并推出多款Saw滤波器产品,包括应用于卫星定位系统的GPS滤波器、适用于无线通信的滤波器、WIFI滤波器等,且以上滤波器产品均已量产或出货。且公司的毛利率水平持续保持在高位,盈利能力稳健。
2020年6月1号,公司第一届董事会第十四次会议决议通过《关于公司符合非公开发行A股股票条件的议案》,公司拟募集资金总额不超过30.06亿元,主要用于高端射频滤波器芯片及模组产业化项目、5G通信基站射频器件研发及产业化项目并补充流动资金。
在本次募集资金过程中,过半数募得资金将投入高频射频滤波器芯片及模组研发和产业化项目。公司本次高端射频滤波器芯片项目是在原有Saw滤波器技术基础上,进一步研发高性能、复杂应用的高端滤波器,以满足客户对定制化、高性能和搞复杂度射频器件的需求。
我们看好公司的高端技术和大客户的优势,身处射频芯片优质赛道,未来公司业绩将充分受益于5G需求和国产替代的双轮驱动。
2019年9月,卓胜微表示其已根据募投项目建设周期及规划推进了滤波器产品和产业化建设,卓胜微滤波器生产的包括卫星定位系统的GPS滤波器、用于无线互联前端的WIFI滤波器、适用于移动通信的滤波器等,上述产品均已量产或出货。据卓胜微公告称,公司滤波器的产能能够满足客户的需求。
8.2 经纬辉开
经纬辉开通过收购诺思布局体声波滤波器芯片领域。天津经纬辉开光电股份有限公司前身成立于1999年,于2010年在深圳证券交易所创业板挂牌上市。公司以研发生产销售各类型电磁线、电抗器业务起步。公司在电子信息板块主要产品包括各种类型的液晶显示模组、触控显示模组、3D防护屏、电子车牌等产品的研发、生产及销售;电力板块,公司主要产品包括不限于各类电抗器、电磁线等。
公司坚持自主技术创新,在高端显示屏、车联网终端产品和电力电磁线方面具有全球领先的技术。仅2019年就获得电磁线领域授权国家专利7项,申请国家专利6项,电抗器领域授权国家专利6项,申请国家专利17项。公司是国家电网、南方电网供应商,在马来西亚新建生产基地突破产能瓶颈,具有较强的战略优势和市场优势。
2020年7月,据《关于公司对外投资的公告》称,经纬辉开拟1.27亿元收购诺思10.1%股权,布局射频前端薄膜体声波滤波芯片领域。公司认为滤波器在无线通信、蓝牙、GNSS及Wi-Fi领域都有广泛的应用,将成为公司在电力与电子信息基础上的有益增长动力。
诺思是中国首家技术水平世界领先的射频体声波滤波芯片生产企业,也是国内极少数的专注Fbar滤波器的IDM模式厂商,于2017年在天津建设了亚洲首座具有完全知识产权的Fbar晶圆厂。它填补了国内射频前端薄膜体声波射频芯片领域的空白,具有广阔的市场前景。2018年,诺思天津工厂交付能力达到3亿颗.2019年南昌工厂产能达12亿颗。2018年,公司拟投资128亿元人民币在绵阳建设一条年产110亿颗的8英寸Fbar芯片生产线,建成后年产能将达到125亿颗。
8.3 天通股份
天通股份为国产压电晶体材料龙头厂商。天通股份成立于1984年,是国内首家由自然人控股的上市公司。目前公司主营业务分为电子材料和高端专用装备,包括磁性材料、蓝宝石晶体、压电晶体研发、生产、销售以及高端专用设备的研发、制造和销售。公司持续扩大电子材料产能,已成功投产一条用于磁性材料生产的自动化产线,扩增2条SMT生产线、9条5G自动化测试线、1条DIP波峰线。公司设备产业也是盈利增长重点之一,在半导体行业,公司研发生产的8英寸单晶生长设备已交付客户使用,硅片研磨机和晶圆减薄机等产品也陆续获得客户订单。
压电晶体材料是Saw滤波器及Baw滤波器的重要材料,国产化缺口明显,也获得了政策支持。国家“十三五”纲要中已明确将压电材料列入重点支持产业。面对5G时代带来的Saw滤波器需求井喷,天通股份积极布局压电晶体材料的研发以及专用设备制造。目前,公司4英寸、6英寸LT、LN各种轴向晶片已实现量产,4-6英寸双抛片应用方面已处于行业领先地位。公司已取得压电晶体材料发明专利4项,打破了国外垄断,实现了技术的自主可控。天通压电晶体材料占据了国内滤波器材料市场的重要份额,主要销售客户为无锡好达电子、重庆中电26所等。
受益于射频器件国产化的需求拉动,压电晶体的需求和产能规模迅速增加,天通股份压电晶体逐步达产。2016年,天通股份投资约2亿元建设年产60万片新型压电晶片项目,2018年实现量产。公司压电晶体材料在晶片还原和抛光上具有核心技术,产品性能达到国际同行水准,技术研发能力和产品质量水平均处于行业领先水平,是实现国产替代的潜在力量,更走出国门,面向日韩市场推广。
8.4 信维通信
信维通信是国内先进的天线+射频企业,公司在天线业务上不断扩展,目前已成为国内领先的泛射频企业:公司2006年开始进军天线领域,并以此业务为根基扩展了射频连接线和元件之间的屏蔽件;从射频连接线出发,公司扩展了BTB连接器、lighting闪电头和其他工业连接器;基于材料和工艺的理解,在信号传输的基础上扩展了能量传输,即无线充电领域。公司已经形成了以射频技术为中心,从研发设计、前端材料到后道工艺的产业链布局,射频领域产品将覆盖信号段(天线)、信号传输(射频连接线、LCP)、信号处理(滤波器、PA等)。公司现有的客户已经覆盖苹果、谷歌、微软、华为、OPPO、vivo等主流厂商。在5G技术、物联网发展等背景下,公司有望从产品线和客户线两个维度实现长足的发展。
公司采用一站式生命模式,从研发设计到产品制造,从材料到工艺、再到产品,全方位为客户提供解决方案。公司从材料段布局,无线充电、粉末冶金、LDS天线、LCP、EMI/EMC产品均具有自主生产材料的能力。一站式的布局,可提高公司在市场中的竞争力,提高盈利能力。5G通信进一步巩固信维天线龙头地位。作为射频天线的龙头企业,公司一直重视对于5G天线的研发投入。信维目前拥有从材料到模组的前中后道能力。LDS天线方面,公司是国内厂商华为、OPPO、vivo的主要供应商,也是高通 5G 毫米波方案 LCP 传输线独家合作伙伴,同时,公司的LCP传输线也已经实现少量供货。无线充电市场的不断放量以及公司无线充电市场客户的不断导入。信维通信2018年导入华为、三星,2019年进军北美市场,2020年切入国内OPPO、vivo。无线充电领域,信维基本已经实现全球前几大手机厂商的覆盖,随着无线充电在手机终端的渗透率不断提高,信维有望进一步提高市场份额。同时,在车载和智能家居无线充电领域,公司目前在与客户进行积极的项目合作,已经开始逐步放量,未来将会是公司又一业务增长点。BTB连接器已经开始批量供货,出货量有望不断增长。电子连接器是系统或整机电路单元之间电气连接或信号传输必不可少的关键元器件,广泛应用于办公设备、电信网络、3C智能电子产品、智能家居、医疗设备等众多科技领域。目前市场主要由日系厂商JAE、MOLEX、HRS、松下等垄断。公司目前已经成为国内唯一一家0.35Pitch制造商,随着公司国内终端厂商的拓展,预计信维将会不断扩大国内BTB连接器的份额。在射频前端领域,公司从16年开始布局射频前端,参股滤波器公司德清华莹,控股高端PA代理商瑞强通信,以滤波器为突破口,持续整合开关、滤波器、PA器件等业务。如今拟增发30亿投资射频前端器件、5G及天线组件、无线充电模组项目,进一步以10亿重金加码射频前端,将有助于公司进一步扩充产能,并结合公司现有的全球大客户平台优势,不断完善公司在射频前端的产业布局,加速提升公司射频前端产品的市场占有率,巩固自身在射频前端卡位优势,迎接5G射频前端市场的爆发。
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