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軍民應(yīng)用需求旺盛,射頻微波器件產(chǎn)業(yè)迎發(fā)展拐點(diǎn)

上海華湘
2024-09-23 16:21
603次

一、射頻國(guó)產(chǎn)化邁向縱深

(一)無線通信的核心部件:射頻前端

1、射頻前端簡(jiǎn)介和作用

射頻前端是射頻收發(fā)器和天線之間的一系列組件,在整個(gè)無線通信環(huán)節(jié)中主要起到接收和發(fā)射信號(hào)的作用,并對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行放大、過濾、降噪等處理。射頻前端(RFFE,Radio Frequency Frontend Module)一般由射頻功率放大器(PA)、射頻濾波器(Filter)、射頻開關(guān)(Switch/Tuner)、射頻低噪聲放大器(LNA)等芯片組成。

射頻前端與基帶、射頻收發(fā)芯片和天線共同構(gòu)成信號(hào)的發(fā)射和接收通路,分別將二進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l率無線電磁波信號(hào)并發(fā)送,以及接收無線電磁波信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制信號(hào),以此實(shí)現(xiàn)無線通訊,是行業(yè)下游應(yīng)用領(lǐng)域移動(dòng)終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接、Wi-Fi、GPS、藍(lán)牙等功能所需的核心模塊。

2、射頻前端可分為發(fā)射鏈路(TX)和接收鏈路(RX)

在發(fā)射鏈路中,基帶將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于傳輸?shù)倪B續(xù)模擬信號(hào),并通過射頻收發(fā)器將模擬信號(hào)調(diào)制為不易受干擾的射頻信號(hào),然后通過射頻前端將射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大、濾波以及開關(guān)切換等信號(hào)處理,最后由天線將信號(hào)對(duì)外發(fā)射。在接收鏈路中,由天線接收到空間中傳輸?shù)纳漕l信號(hào),然后由射頻前端根據(jù)用戶需要進(jìn)行頻率和信道選擇,并對(duì)接收到的射頻信號(hào)進(jìn)行濾波和放大,最終經(jīng)過射頻收發(fā)器和基帶芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

(二)頻譜資源的稀缺性

頻譜資源是歸國(guó)家所有的稀缺性、戰(zhàn)略性資源。隨著無線電技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展,其背后所蘊(yùn)含的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值日益凸顯。中國(guó)信息通信研究院表示,2022年我國(guó)無線經(jīng)濟(jì)規(guī)模達(dá)6.6萬億元,同比增長(zhǎng)6.2%,高于同期GDP的增速,且在GDP中的占比逐年提升,成為構(gòu)建現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系的重要組成部分。

信號(hào)是以波的形式傳輸?shù)模ㄩL(zhǎng)又與光速、頻率有關(guān),可用的頻段在無線信號(hào)傳輸中,本身就不是很多。另外,由于衛(wèi)星、廣播、電視等都需要以波的形式傳播,占用一定的頻段,可用的頻段就更加稀缺,所以如何在有限的頻譜資源下,來使得更多的用戶使用成為通信研究的重要話題。

(三)射頻前端器件分類

按照組成器件,射頻前端可分為功率放大器、低噪聲放大器、濾波器和射頻開關(guān)。

功率放大器(PA)負(fù)責(zé)發(fā)射通道的射頻信號(hào)放大;

低噪聲放大器(LNA)負(fù)責(zé)接收通道中的小信號(hào)放大;

濾波器(Filter)負(fù)責(zé)發(fā)射及接收信號(hào)的濾波,去除非信號(hào)頻率的雜波信號(hào);

射頻開關(guān)(Switch)負(fù)責(zé)收發(fā)以及不同頻率通道之間的切換。

射頻前端器件采用特殊制造工藝,工藝壁壘較高。在射頻前端芯片中用到了多種半導(dǎo)體材料和工藝,如在射頻開關(guān)、射頻低噪聲放大器和射頻功率放大器上用到的RFSOI、RFCMOS、GaAs、MEMS、SiGe、GaN等材料和工藝以及在射頻濾波器上用到的SAW、BAW、IPD、MLC等材料和工藝。

在無線移動(dòng)終端設(shè)備中,射頻前端還以集成了不同射頻器件的模組形式進(jìn)行應(yīng)用。伴隨手機(jī)等移動(dòng)終端功能復(fù)雜性的增加,主板面積日益擁擠,射頻前端向模組化方向發(fā)展趨勢(shì)明顯。射頻模組由多個(gè)射頻前端分立器件集成,射頻模組中集成的射頻器件數(shù)量越多,則模組的集成度越高。以高集成度模組L-PAMiD為例,其由射頻功率放大器、射頻開關(guān)、雙/多工器、LNA和控制器集成。

(四)射頻前端器件發(fā)展趨勢(shì)

高集成度模組設(shè)計(jì)難度提升,射頻前端中高端市場(chǎng)門檻進(jìn)一步提升。高集成度模組的設(shè)計(jì)需要考慮對(duì)全模塊子電路的設(shè)計(jì)和量產(chǎn)能力、對(duì)于射頻前端解決方案系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力,以及對(duì)于小型濾波器資源的獲取能力,以上能力的同時(shí)具備是完成射頻模組設(shè)計(jì)的必要條件,因此需要射頻前端廠商的長(zhǎng)時(shí)間的深耕和積累。因此,伴隨射頻前端向模組化不斷演進(jìn),射頻前端的中高端市場(chǎng)進(jìn)入門檻將進(jìn)一步抬升。

1、相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策

近年來,為提高集成電路行業(yè)的戰(zhàn)略地位,政府機(jī)構(gòu)持續(xù)頒布相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策,規(guī)范行業(yè)發(fā)展秩序,在資金、稅收、人才等領(lǐng)域支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展,其中,有關(guān)5G和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策頻出,同樣為射頻前端的國(guó)產(chǎn)替代步伐保駕護(hù)航。

2、射頻前端市場(chǎng)規(guī)模

射頻前端市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張,年增長(zhǎng)率達(dá)15%以上,發(fā)展前景廣闊。隨著無線通信的不斷演進(jìn),射頻前端的技術(shù)變革也在持續(xù)進(jìn)行。QY Research的數(shù)據(jù)表明,全球射頻前端市場(chǎng)規(guī)模從2015年的101.28億美元預(yù)計(jì)擴(kuò)張至2023年的313.10億美元,年增長(zhǎng)率均在15%左右浮動(dòng)。

3、技術(shù)走向成熟,國(guó)產(chǎn)射頻器件展現(xiàn)成長(zhǎng)潛力

濾波器是最大的射頻賽道,2023年全球?yàn)V波器的市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)達(dá)到225億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)高達(dá)18.81%??v觀國(guó)內(nèi)市場(chǎng),開關(guān)、PA等賽道格局趨于穩(wěn)定,但國(guó)產(chǎn)濾波器仍在發(fā)展初期,銷售額和市占率仍然較低,可以說是機(jī)會(huì)最大的市場(chǎng)。

在資本市場(chǎng)熱捧背后,國(guó)產(chǎn)濾波器等射頻器件替代空間大,但是困難也大。隨著5G通信標(biāo)準(zhǔn)的使用,濾波器已趨向高頻化、低功耗、高性能、微型化、模組化發(fā)展,產(chǎn)品研發(fā)復(fù)雜度高、技術(shù)跨度大。只有擁有出色技術(shù)實(shí)力和產(chǎn)品商業(yè)化落地能力的企業(yè)才能最終受到垂青,國(guó)內(nèi)廠商僅靠低價(jià)替代并不夠,必須有能力提供與國(guó)外產(chǎn)品性能水平媲美的產(chǎn)品。

4、需求與政策共振,濾波器國(guó)產(chǎn)替代空間巨大

隨著5G技術(shù)的蓬勃發(fā)展,以及政策的大力扶持,中國(guó)射頻前端器件進(jìn)入國(guó)產(chǎn)化“突圍”階段。濾波器是射頻前端中最重要的部分,更豐富的5G頻段增加了濾波器的數(shù)量需求,市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到千億級(jí)。

但是以濾波器為代表的射頻前端器件是中國(guó)一項(xiàng)典型的“卡脖子”技術(shù),市場(chǎng)供給基本依賴于美國(guó)、日本巨頭企業(yè),國(guó)內(nèi)廠商技術(shù)實(shí)力、規(guī)模長(zhǎng)期處于弱勢(shì)地位。今年以來,濾波器市場(chǎng)的主要供貨廠商村田、博通等屢屢傳出交貨延期等消息。國(guó)產(chǎn)替代已經(jīng)成為“必選題”,我國(guó)必須擁有國(guó)際領(lǐng)先水平的國(guó)產(chǎn)射頻前端器件,才能滿足5G發(fā)展所需。

國(guó)內(nèi)射頻前端器件的巨大市場(chǎng)和發(fā)展?jié)摿σ参吮姸噘Y本紛紛入局,射頻前端器件市場(chǎng)各細(xì)分賽道也不斷涌現(xiàn)出新的創(chuàng)業(yè)公司,成為最受關(guān)注的風(fēng)口之一。

二、微波組件小型化、輕量化發(fā)展成趨勢(shì)

(一)微波組件行業(yè)發(fā)展概況

射頻指的是可以輻射到空間的電磁頻率,頻率范圍從300KHz到300GHz,波長(zhǎng)從1,000米到1毫米。微波是指頻率在300MHz到300GHz之間,波長(zhǎng)在1米到1毫米之間的電磁波,是分米波、厘米波、毫米波的統(tǒng)稱。微波是重要的信息載體,探測(cè)、通信、電子對(duì)抗都與微波息息相關(guān),尤其是在探測(cè)、電子對(duì)抗領(lǐng)域,微波組件占據(jù)相關(guān)成本比例較高,市場(chǎng)空間巨大。

微波組件用于實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的頻率、功率、相位等各種變換,微波組件一般由微波電路,以及一些分立的微波器件組成,技術(shù)發(fā)展方向是小型化、低成本。

微波組件在軍用領(lǐng)域主要用于雷達(dá)、通信、電子對(duì)抗等國(guó)防信息化裝備上,而且微波組件的價(jià)值占比越來越高,屬于軍工中的成長(zhǎng)性子領(lǐng)域;另外,在民用領(lǐng)域,主要應(yīng)用在無線通信、汽車毫米波雷達(dá)等方面,屬于我國(guó)中上游基礎(chǔ)器件與技術(shù)中自主可控需求強(qiáng)烈的一個(gè)子領(lǐng)域,行業(yè)發(fā)展存在非常大的空間。

1、微波組件行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

我國(guó)微波組件供應(yīng)商較為分散,除了體量較大的中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所外,其余供應(yīng)商規(guī)模較小,仍在不斷發(fā)展中,另外在微波組件領(lǐng)域軍民分立現(xiàn)象較為突出。

在軍用領(lǐng)域,微波組件領(lǐng)域以軍工央企為主體,民營(yíng)企業(yè)依靠特色技術(shù)占據(jù)部分市場(chǎng)。微波組件軍民技術(shù)相通,頻率、功率逐步走向融合,民參軍成為大勢(shì)所趨;民用微波組件高度依賴進(jìn)口。民用通信中的微波組件除部分濾波器外,其余絕大多數(shù)來自進(jìn)口。

目前微波組件供給企業(yè)已經(jīng)形成了一定的競(jìng)爭(zhēng)格局,而微波組件的市場(chǎng)需求還在不斷地變化和擴(kuò)大,目前在國(guó)內(nèi)微波組件的民參軍應(yīng)用市場(chǎng)空間還未被完全打開。隨著未來微波組件的民參軍領(lǐng)域的市場(chǎng)需求將進(jìn)一步提升,供方市場(chǎng)具有較強(qiáng)發(fā)展?jié)摿Α?/span>

2、微波組件行業(yè)壁壘

①人才壁壘

微波組件產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)高度依賴技術(shù)開發(fā)、項(xiàng)目管理、質(zhì)量管理、原材料采購(gòu)、生產(chǎn)制造等方面的專業(yè)人才隊(duì)伍,并且人才成長(zhǎng)的周期比較長(zhǎng),員工還需要在企業(yè)中經(jīng)過長(zhǎng)期生產(chǎn)管理的實(shí)踐和鍛煉才能勝任崗位,新進(jìn)入者難以僅憑市場(chǎng)化招聘?jìng)€(gè)別的專業(yè)人士,建立生產(chǎn)企業(yè)所要求的高素質(zhì)專業(yè)人才團(tuán)隊(duì)。

②技術(shù)壁壘

微波組件產(chǎn)品技術(shù)水平要求高,前期研制具有研發(fā)周期長(zhǎng)、研發(fā)投入高、研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)大等特點(diǎn)。只有具備豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、成熟的技術(shù)和系統(tǒng)化管理的微波組件生產(chǎn)企業(yè),才能制造出滿足各種客戶需求的高質(zhì)量產(chǎn)品。

③資質(zhì)壁壘

軍工領(lǐng)域用微波組件主要客戶為軍工集團(tuán)及其下屬軍工研究院所,對(duì)質(zhì)量要求高,供應(yīng)商應(yīng)當(dāng)具備相應(yīng)的生產(chǎn)資質(zhì)且必須通過國(guó)家保密資格認(rèn)證才能承接相應(yīng)訂單,因此行業(yè)進(jìn)入壁壘較高。

④資金壁壘

面對(duì)行業(yè)內(nèi)具有長(zhǎng)期技術(shù)積累和較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè),產(chǎn)品生產(chǎn)涉及的仿真設(shè)計(jì)開發(fā)及制造、產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)、樣品試制和檢測(cè)的成本也較高,參與競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)必須加大研發(fā)投入,更新設(shè)備儀器,進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新和技術(shù)升級(jí)。

(二)應(yīng)用領(lǐng)域

1、軍用市場(chǎng)

在軍用市場(chǎng)中,微波組件主要用于雷達(dá)、導(dǎo)彈、通信、電子對(duì)抗等國(guó)防信息化裝備領(lǐng)域,其中雷達(dá)與電子對(duì)抗是微波組件主要軍用市場(chǎng),占據(jù)接近65%市場(chǎng)份額。從競(jìng)爭(zhēng)格局來看,中電科13所、中電科14所、中電科55所等軍工央企占據(jù)國(guó)內(nèi)微波組件軍用市場(chǎng)主要份額。

2、民用市場(chǎng)

在民用市場(chǎng)中,微波組件主要用于各大電信運(yùn)營(yíng)商的無線基站設(shè)備、消費(fèi)者移動(dòng)終端設(shè)備、汽車毫米波雷達(dá)等場(chǎng)景。其中無線基站是微波組件最大應(yīng)用市場(chǎng),根據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示,2021年國(guó)內(nèi)累計(jì)建成開通5G基站142.5萬個(gè),新增5G基站數(shù)達(dá)到65.4萬個(gè)?,F(xiàn)階段,在國(guó)內(nèi)5G基站數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)背景下,微波組件市場(chǎng)需求不斷增加,行業(yè)發(fā)展前景廣闊。

未來軍民融合將是國(guó)內(nèi)微波組件行業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)軍用微波組件研發(fā)實(shí)力較強(qiáng)、技術(shù)水平較高,而民用微波組件企業(yè)規(guī)模較小、研發(fā)實(shí)力較弱,因此軍民融合發(fā)展將是促進(jìn)軍民技術(shù)雙向轉(zhuǎn)換、微波組件技術(shù)不斷創(chuàng)新、裝備不斷升級(jí)的主要途徑。未來在微波組件市場(chǎng)軍民深度融合發(fā)展背景下,國(guó)內(nèi)微波組件行業(yè)仍有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

(三)微波組件行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

1、軍費(fèi)開支穩(wěn)健增長(zhǎng)

考慮到近年來全球地緣政治的不穩(wěn)定性,預(yù)計(jì)我國(guó)軍費(fèi)開支仍將保持穩(wěn)健增長(zhǎng),并且整體增速將繼續(xù)高于GDP的實(shí)際增速6.66%;另外根據(jù)中國(guó)財(cái)政部發(fā)布的2023年《政府預(yù)算(草案)》報(bào)告顯示,2023年我國(guó)國(guó)防費(fèi)預(yù)算約為1.55萬億元,同比增長(zhǎng)7.2%,回顧2020—2022年,國(guó)防預(yù)算增速分別為6.6%、6.8%、7.1%,同樣保持穩(wěn)健增長(zhǎng)。

2、國(guó)產(chǎn)射頻濾波器進(jìn)入黃金期

自2020下半年開始,全球芯片進(jìn)入嚴(yán)重短缺局面,中國(guó)市場(chǎng)也因此遭受影響,“卡脖子”問題進(jìn)一步凸顯。作為5G通信系統(tǒng)的重要組成部分,射頻前端器件國(guó)產(chǎn)替代需求迫切,這就給國(guó)內(nèi)相關(guān)廠商提供了極大的發(fā)展機(jī)遇。國(guó)內(nèi)廠商如果能抓住這一機(jī)遇,同時(shí)借助資本市場(chǎng)的力量,將能有力推動(dòng)國(guó)產(chǎn)濾波器等射頻前端器件快速進(jìn)入國(guó)產(chǎn)替代時(shí)刻。

3、軍用濾波器走向小型化、輕量化

濾波器是構(gòu)建射頻微波子系統(tǒng)最重要、用量最大的器件之一。民用市場(chǎng)的射頻微波濾波器主要以SAW、BAW濾波器以及近年來的FBAR濾波器為主。濾波器市場(chǎng)空間巨大,國(guó)產(chǎn)替代空間大。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)顯示,BAW濾波器(BAW-SMR和FBAR)從2021年的23.13億將增至2026年的36.44億,BAW的營(yíng)收占比也將從2021年的35%,提升至2026年的44%。在高頻通信時(shí)代,供應(yīng)鏈安全使得下游客戶對(duì)濾波器國(guó)產(chǎn)替代需求迫切,隨著本土廠商技術(shù)不斷積累,未來有望打破日美廠商壟斷的市場(chǎng)格局。

軍用濾波器從應(yīng)用端大的場(chǎng)景來區(qū)分主要分成相控陣?yán)走_(dá)和通信,如果這兩個(gè)場(chǎng)景再往下細(xì)分場(chǎng)景有:彈載、船載、星載、機(jī)載的通訊及相控陣產(chǎn)品等,涉及的各種應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)空間非常大,且不可避免走向小型化、輕量化。

4、相控陣?yán)走_(dá)TR組件:波長(zhǎng)減小、頻率提高成趨勢(shì)

微波組件重要的軍用場(chǎng)景包括相控陣?yán)走_(dá)、電子對(duì)抗、衛(wèi)星通信、星地通信等。其中相控陣?yán)走_(dá)是目前濾波器主要的應(yīng)用場(chǎng)景之一,而相控陣TR組件是有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)中的核心部分,它的性能直接影響到雷達(dá)的整體性能。

相控陣?yán)走_(dá)TR組件,又稱為發(fā)射/接收(Transmit/Receive)組件,是有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵部分。每個(gè)天線單元都配備有一個(gè)TR組件,這些組件能夠自己發(fā)射和接收電磁波,實(shí)現(xiàn)信號(hào)幅度和相位的調(diào)整,從而實(shí)現(xiàn)天線在空間中的掃描功能。

5、未來微波組件發(fā)展特點(diǎn)

①國(guó)防信息化持續(xù)深入,軍用微波器組件市場(chǎng)加速擴(kuò)張

信息化是“十四五”國(guó)防建設(shè)重點(diǎn),預(yù)計(jì)中國(guó)將加大對(duì)導(dǎo)彈、通信、雷達(dá)等領(lǐng)域的投入。中美導(dǎo)彈數(shù)量差距大,隨著解放軍實(shí)戰(zhàn)化水平提升,導(dǎo)彈或?qū)⒓铀傺a(bǔ)庫存,其中裝備相控陣導(dǎo)引頭的空空導(dǎo)彈將是列裝重點(diǎn);新型號(hào)戰(zhàn)機(jī)裝備先進(jìn)有源相控陣?yán)走_(dá),微波器組件價(jià)值量將得到提升;軍用通信對(duì)帶寬要求大幅增加,寬帶無線通信設(shè)備有望得到重點(diǎn)發(fā)展,高價(jià)值的高頻微波器組件預(yù)計(jì)需求旺盛。預(yù)計(jì)通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子對(duì)抗等信息化裝備在“十四五”期間將加速列裝,帶動(dòng)軍用微波組件市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張。

②加速國(guó)產(chǎn)替代,民參軍政策影響下迎發(fā)展契機(jī)

2018年以來,國(guó)際貿(mào)易形勢(shì)日趨緊張,美國(guó)針對(duì)中國(guó)部分企業(yè)及相關(guān)產(chǎn)品實(shí)施制裁,為盡快實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的自主可控,眾多終端設(shè)備廠商開始將配套供應(yīng)鏈向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移。隨著中美貿(mào)易摩擦加劇、國(guó)際局勢(shì)日趨復(fù)雜、疊加近年來疫情對(duì)全球產(chǎn)業(yè)的沖擊,未來國(guó)產(chǎn)替代勢(shì)必提速,民參軍政策影響下迎來歷史契機(jī),促進(jìn)微波組件行業(yè)發(fā)展。

③5G通訊快速發(fā)展,民用射頻市場(chǎng)空間大

長(zhǎng)期以來通信是射頻微波在民用市場(chǎng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域,目前5G技術(shù)正逐漸成熟并實(shí)現(xiàn)商用化。除通信外車載毫米波雷達(dá)、衛(wèi)星導(dǎo)航定位終端、商業(yè)航天用微波器組件等應(yīng)用也將共同支撐起民用射頻微波在中長(zhǎng)期巨大的市場(chǎng)空間。

三、軍民應(yīng)用需求旺盛,射頻微波加速發(fā)展

(一)射頻微波器件產(chǎn)業(yè)軍用發(fā)展加速

隨著國(guó)防信息化持續(xù)推進(jìn),以及民用市場(chǎng)5G通信等應(yīng)用的拓展,軍民領(lǐng)域無線電設(shè)備將加速升級(jí)列裝,驅(qū)動(dòng)微波器組件市場(chǎng)快速擴(kuò)張。目前中國(guó)微波技術(shù)正在加速追趕國(guó)際一流水平,未來有望在相控陣等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車,并帶動(dòng)微波產(chǎn)業(yè)鏈迎來發(fā)展拐點(diǎn)。

1、微波器組件在軍民各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用

受無線電技術(shù)進(jìn)步以及人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)范圍擴(kuò)大等因素影響,無線電設(shè)備在軍民領(lǐng)域逐漸普及,帶動(dòng)射頻前端應(yīng)用領(lǐng)域不斷增加。在軍用領(lǐng)域,射頻前端主要應(yīng)用于雷達(dá)、軍用通信設(shè)備、軍用無線電偵察和電子干擾等設(shè)備上;在民用領(lǐng)域,射頻前端主要應(yīng)用于包括基站、手機(jī)和平板電腦等在內(nèi)的移動(dòng)通信終端以及ADAS(高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng))上,在ADAS中的應(yīng)用主要為汽車毫米波雷達(dá),未來在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,射頻前端也有廣大的應(yīng)用前景。

①國(guó)內(nèi)微波起步晚、差距大,相控陣領(lǐng)域有望取得突破

我國(guó)微波技術(shù)起步晚且前期發(fā)展慢,近年快速追趕差距逐步縮小。一戰(zhàn)后微波技術(shù)興起,我國(guó)因戰(zhàn)亂錯(cuò)過黃金時(shí)期。建國(guó)后,微波技術(shù)開始起步,50年代初研制出第一臺(tái)米波雷達(dá),落后世界約二十年。60年代微波技術(shù)受重視,產(chǎn)研教體系建立。80年代改革開放,微波產(chǎn)業(yè)加速趕超,近年取得世界領(lǐng)先成就,整體差距縮小。

目前我國(guó)微波技術(shù)在高頻器件、產(chǎn)業(yè)化和系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)領(lǐng)域存在較大差距:

高頻器件:隨著軍用無線電設(shè)備的升級(jí),以及民用5G通信及物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,微波器組件需要支持的頻段顯著升高,在高頻微波器組件領(lǐng)域,我國(guó)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在差距;

產(chǎn)業(yè)化:雖然我國(guó)在部分先進(jìn)微波器組件的研發(fā)上取得突破,但產(chǎn)業(yè)化上仍存在不足,導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)微波器組件在成本和可靠性上存在差距;

系統(tǒng)設(shè)計(jì):隨著電子產(chǎn)品趨于小型化,微波器組件的供電、散熱等問題愈發(fā)突出,對(duì)射頻前端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了較高的要求,在這一點(diǎn)上我國(guó)也有較大的進(jìn)步空間。

②軍民相控陣技術(shù)發(fā)展迅速,中國(guó)有望取得突破

相控陣?yán)走_(dá)大量應(yīng)用,帶動(dòng)微波器組件需求上升。相控陣?yán)走_(dá)由相同陣元構(gòu)成,通過控制相位差實(shí)現(xiàn)電子掃描。其密集天線陣列可多方向掃描,成為主流技術(shù)。在探測(cè)和電子對(duì)抗中,微波組件占主要成本,市場(chǎng)潛力大。我國(guó)已從制造大國(guó)邁向研發(fā)強(qiáng)國(guó),目前處于固態(tài)模擬有源相控陣階段,并向數(shù)字陣列雷達(dá)過渡。大量使用的發(fā)射單元提升了TR組件等微波器組件的價(jià)值。

中國(guó)相控陣技術(shù)發(fā)展較快,在軍民領(lǐng)域應(yīng)用中有望取得突破。中國(guó)因歷史原因在真空電子管技術(shù)上落后歐美。隨著無線電技術(shù)的進(jìn)步,晶體管逐漸替代真空電子管。中國(guó)抓住機(jī)遇,在晶體管技術(shù)上取得突破,推動(dòng)軍民相控陣技術(shù)快速發(fā)展。預(yù)計(jì)未來,中國(guó)在射頻領(lǐng)域有望實(shí)現(xiàn)超車。

2、國(guó)防信息化持續(xù)深入,軍用微波器組件市場(chǎng)加速擴(kuò)張

信息化仍是“十四五”國(guó)防建設(shè)重點(diǎn),無線電設(shè)備有望加速列裝。在國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)中,信息化仍然是重點(diǎn),政府文件指出,要加快機(jī)械化信息化智能化融合發(fā)展,全面加強(qiáng)練兵備戰(zhàn)。信息化建設(shè)的深入,通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗等信息化裝備將加速列裝。

①有源相控陣普遍應(yīng)用于先進(jìn)戰(zhàn)機(jī),單機(jī)微波器組件價(jià)值量提升

新型號(hào)戰(zhàn)機(jī)加速列裝,有源相控陣?yán)走_(dá)應(yīng)用增加。我國(guó)主力仍為二代戰(zhàn)機(jī),三代機(jī)占比不足一半,四代機(jī)極少。美國(guó)已淘汰二代機(jī),四代機(jī)占比15%。我國(guó)在中型直升機(jī)、運(yùn)輸機(jī)及教練機(jī)結(jié)構(gòu)上與美國(guó)差距大。我軍現(xiàn)代化建設(shè)加速,新型戰(zhàn)機(jī)加速列裝。有源相控陣?yán)走_(dá)性能優(yōu)越,正逐漸取代無源相控陣?yán)走_(dá)。

機(jī)載雷達(dá)向有源相控陣升級(jí),微波器組件價(jià)值量上升。有源相控陣?yán)走_(dá)的TR組件能自產(chǎn)電磁波,因此電源模塊、功率放大器等微波器組件用量高于傳統(tǒng)雷達(dá)。隨著機(jī)載雷達(dá)向有源相控陣升級(jí),單架飛機(jī)微波器組件價(jià)值上升,疊加新戰(zhàn)機(jī)列裝,機(jī)載微波器市場(chǎng)將快速擴(kuò)張。

②導(dǎo)彈加速補(bǔ)庫存,導(dǎo)引頭增長(zhǎng)空間大

先進(jìn)導(dǎo)彈加速列裝,帶動(dòng)微波器組件市場(chǎng)擴(kuò)張。近年來我國(guó)國(guó)防軍備發(fā)展迅速,實(shí)戰(zhàn)化演練次數(shù)及實(shí)彈發(fā)射次數(shù)猛增,導(dǎo)彈需求快速增長(zhǎng)。大部分導(dǎo)彈中的制導(dǎo)分系統(tǒng)和穩(wěn)定控制分系統(tǒng)都占導(dǎo)彈成本的40%—60%,在制導(dǎo)分系統(tǒng)中射頻前端是核心結(jié)構(gòu)之一,導(dǎo)彈領(lǐng)域微波器組件市場(chǎng)有望保持高增長(zhǎng)。

③軍用通信向大帶寬發(fā)展,高頻微波器組件占比上升

軍用寬帶頻段較高,高頻微波器組件占比或提升。國(guó)防信息化加速,大容量信息流增長(zhǎng),窄帶數(shù)字集群通信系統(tǒng)已無法滿足業(yè)務(wù)需求。寬帶數(shù)字集群通信系統(tǒng)需求強(qiáng)烈。大帶寬軍用寬帶需使用高頻頻段,設(shè)備需配套高頻微波器組件。組件技術(shù)高、生產(chǎn)難,價(jià)格與頻段正相關(guān)。預(yù)計(jì)軍用通信領(lǐng)域高頻微波器組件占比將提升,增加設(shè)備中微波器組件價(jià)值量。

④北斗三號(hào)為微波器組件發(fā)展提供新增量

2025年軍用北斗市場(chǎng)規(guī)?;蚪咏?00億元,為微波器組件發(fā)展提供新增量。北斗三號(hào)組網(wǎng)完成,導(dǎo)航定位精度提高,覆蓋全球。軍事領(lǐng)域?qū)嵱眯蕴嵘?,終端列裝速度或加快。預(yù)計(jì)“十四五”國(guó)防建設(shè)加速,2025年軍費(fèi)預(yù)算達(dá)1.8億~2.0萬億元。北斗軍用市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到270億~300億元,射頻前端作為關(guān)鍵部分將受益。

(二)萬物互聯(lián)大幕開啟,民用射頻市場(chǎng)空間大

在萬物互聯(lián)時(shí)代,微波技術(shù)民用價(jià)值被不斷發(fā)掘,產(chǎn)業(yè)天花板持續(xù)拔高。目前通信是射頻在民用市場(chǎng)最主要的應(yīng)用領(lǐng)域,5G通信頻率覆蓋毫米波波段,該波段微波器組件價(jià)格較高,同時(shí)5G基站采用MIMO技術(shù),微波器組件用量也大幅增加,5G商用通信的逐步普及,將帶來微波電路的巨大需求。此外5G基站的規(guī)模化鋪設(shè)也將釋放物聯(lián)網(wǎng)等其他應(yīng)用需求,相關(guān)終端有望放量。衛(wèi)星導(dǎo)航加速與智能駕駛等新興領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)融合,車載導(dǎo)航、便攜式導(dǎo)航儀、智能行車記錄儀等終端微波器組件市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。隨著高級(jí)輔助駕駛技術(shù)的逐步普及,汽車?yán)走_(dá)前后裝市場(chǎng)需求也將迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。

1、5G商用部署加速,射頻芯片市場(chǎng)擴(kuò)張

5G基站中射頻組件數(shù)量和價(jià)值上升。5G基站采用BBU+AAU形態(tài),應(yīng)用MassiveMIMO技術(shù)。64通道天線方案需192個(gè)濾波器,遠(yuǎn)超4G。射頻器件與天線高度集成,技術(shù)門檻提升。3G、4G時(shí)代,射頻價(jià)值僅占4%,預(yù)計(jì)5G時(shí)代將提升至8%—10%。

5G商用后,終端設(shè)備射頻前端價(jià)值量也將顯著提升。5G手機(jī)單機(jī)價(jià)值高達(dá)25美金,較3G的8美金和4G的18美金有顯著增長(zhǎng),增幅近40%。5G手機(jī)需支持更多頻段和復(fù)雜信號(hào)處理,濾波器、功率放大器等射頻組件數(shù)量增加。若未來實(shí)現(xiàn)MIMO、智能天線技術(shù)和載波聚合等功能,射頻前端價(jià)值將持續(xù)提升。

2、北斗精度追平GPS,民用市場(chǎng)有望打開

北斗三號(hào)系統(tǒng)全面建成后授時(shí)和定位精度大幅提升。我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)從1994年啟動(dòng)開始,至今已經(jīng)發(fā)展至第三代。2019年底,北斗三號(hào)所有中圓地球軌道衛(wèi)星發(fā)射完畢,標(biāo)志北斗三號(hào)全球系統(tǒng)核心星座部署完成。相比于北斗一號(hào)和二號(hào),北斗三號(hào)在原子鐘和星間鏈路兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破,使北斗系統(tǒng)的定位精度實(shí)現(xiàn)了由10米量級(jí)向米級(jí)的跨越。性能上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS的趕超,為后續(xù)北斗大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

大眾應(yīng)用市場(chǎng)前景廣闊,終端價(jià)格下降后北斗占比或提升。民用導(dǎo)航位置服務(wù)涵蓋智能手機(jī)等終端市場(chǎng)。截至2019年底,中國(guó)北斗兼容型芯片及模塊銷量過億,總導(dǎo)航定位終端銷量達(dá)4.6億臺(tái),其中智能手機(jī)占3.72億臺(tái)。在乘用車領(lǐng)域,截至2018年底,北斗/GNSS兼容車載終端推廣近200萬臺(tái),在多個(gè)車型實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用。由于北斗三號(hào)組網(wǎng)時(shí)間短,終端價(jià)格高于GPS,市場(chǎng)拓展難。預(yù)計(jì)隨著北斗應(yīng)用增加,終端價(jià)格將下降,北斗在大眾市場(chǎng)占比有望提升。

3、智能駕駛漸行漸近,毫米波雷達(dá)有望普及

毫米波雷達(dá)進(jìn)入快速擴(kuò)張期,帶動(dòng)射頻組件需求擴(kuò)大。隨著無人駕駛產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模逐年增加。數(shù)據(jù)顯示,2020年全球毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模超50億美元,持續(xù)5年保持20%以上的高增速。而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)則增長(zhǎng)更加迅速,2016-2020年間保持30%以上的高增速,高于全球表現(xiàn),2020年毫米波雷達(dá)市場(chǎng)或達(dá)到72.1億元。隨著國(guó)內(nèi)汽車消費(fèi)持續(xù)結(jié)構(gòu)升級(jí),無人駕駛汽車市場(chǎng)需求擴(kuò)大,國(guó)內(nèi)毫米波雷達(dá)前后裝市場(chǎng)高增長(zhǎng)在未來幾年或能夠持續(xù)。射頻前端組件作為毫米波雷達(dá)的核心射頻部分,其成本占比約25%,需求或?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)大。

4、商業(yè)航天迎發(fā)展機(jī)遇,抗輻照微波器組件將重點(diǎn)發(fā)展

目前全球航天市場(chǎng)仍由各國(guó)政府主導(dǎo),商業(yè)化程度較低。我們預(yù)計(jì)未來隨著衛(wèi)星性能提升以及運(yùn)營(yíng)成本下降,商業(yè)航天需求將逐步釋放,驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模增速提升。

衛(wèi)星通信與地面設(shè)備是航天產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模的最重要的兩個(gè)環(huán)節(jié),射頻組件在這兩大環(huán)節(jié)發(fā)揮了重要作用。在空間環(huán)境中由于缺乏大氣層和地磁場(chǎng)保護(hù),X射線等高能輻射對(duì)電子元器件危害較大,抗輻照微波器組件不可或缺。目前我國(guó)微波器組件抗輻照技術(shù),和海外先進(jìn)國(guó)家相比仍有較大差距,限制了我國(guó)空間經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我們預(yù)計(jì)未來抗輻照微波器組件或?qū)⒊蔀橹攸c(diǎn)發(fā)展方向之一,相關(guān)市場(chǎng)潛力巨大。

四、總結(jié)

射頻前端是無線通信核心部件,隨著通信制式發(fā)展市場(chǎng)將保持高速增長(zhǎng)。伴隨著國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,國(guó)內(nèi)射頻產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)陸續(xù)有公司具備L-PAMiD大模組的量產(chǎn)能力,整體射頻產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)完成了從0到1的發(fā)展階段,開始逐步走向更加高端化的產(chǎn)品形態(tài)。

隨著射頻在傳統(tǒng)通信領(lǐng)域應(yīng)用增加,以及在物聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛等新興市場(chǎng)取得突破,軍民用微波器組件市場(chǎng)天花板有望持續(xù)拔高,未來整個(gè)射頻產(chǎn)業(yè)鏈供給格局有望持續(xù)優(yōu)化。

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