5G 射频功率放大器（PA）深度研究报告

5G 射频功率放大器（PA）深度研究报告

文章大纲

5G智能移动终端，射频PA的巨大机遇

射频功率放大器 (PA) 射频器件皇冠上的宝石

5G推动手机RF PA量价齐升

GaAs RF 器件仍将主导手机市场

5G设备射频前端模块化趋势明显，SIP潜力巨大

5G基站，PA数倍增长，GaN潜力巨大

5G基站，射频PA需求大幅增长

GaN RF PA有望成为5G基站主流技术

·射频GaN市场发展方向

·全球GaN射频器件产业链竞争格局

5G时代，窄带物联网设备射频前端迎来新发展机遇

5G临近，国际巨头纷纷布局射频产业

看好行业龙头

5G智能移动终端，射频PA的巨大机遇

射频功率放大器 (PA) - 射频设备皇冠上的明珠

射频功率放大器（PA）作为射频前端传输路径的主要器件，主要是对调制振荡电路产生的小功率射频信号进行放大，获得足够大的射频输出功率，馈送到射频前端。用于辐射的天线。 它用于放大传输通道的射频信号。

手机射频前端：任何智能手机只要连接上移动网络，就可以轻松浏览朋友圈、观看高清视频、下载图片、网上购物。 这完全归功于射频前端的发展。 /4G/WiFi/GPS），都需要自己的射频前端模块来充当手机与外界之间的桥梁——手机的功能越多，其价值就越大。

射频前端模块是移动终端通信系统的核心部件。 可以从两个方面来理解：一是必要性，是通信收发器（）与天线连接的必由之路； 二是重要性，其性能直接决定了移动终端支持的通信模式，以及接收信号强度、通话稳定性、发射功率等重要性能指标，直接影响终端用户体验。

射频前端芯片包括功率放大器（PA）、天线开关（）、滤波器（）、双工器（和）和低噪声放大器（LNA）等，在多模/多频中发挥核心作用终端。

蜂窝和 WiFi 连接的射频前端市场预计到 2023 年将达到 352 亿美元，复合年增长率为 14%。

射频前端行业最大的市场是滤波器，将从2017年的80亿美元增长到2023年的225亿美元，复合年增长率为19%。 这一增长主要得益于BAW滤波器渗透率的显着提高，典型应用如5G NR定义的超高频段和WiFi分集天线共享。

功率放大器市场增长相对稳定，复合年增长率为7%，从2017年的50亿美元增长到2023年的70亿美元。高端LTE功率放大器市场的增长，尤其是高频和超高频，将弥补2G/3G市场萎缩。

砷化镓器件用于消费电子射频功率放大器，是3G/4G通信应用的主力军。 物联网将是其未来应用的蓝海； 氮化镓器件由于其高性能，目前广泛应用于基站、雷达、电子战等领域。 军工领域利润率高，战略地位重大。 由于更适合5G，氮化镓有望在5G市场迎来爆发。

5G推动手机RF PA量价齐升

射频前端和智能终端共同发展。 4G时代，智能手机普遍采用1发送2接收架构。 由于5G增加了新的频段（n412.6GHz、n773.5GHz和n794.8GHz），5G手机的射频前端将会出现新的变化。 同时，考虑到5G手机将继续兼容4G、3G、2G标准，5G手机的射频前端将变得复杂。

预计5G时代，智能手机将采用2发4收的方案。

无论是在基站还是设备终端，5G给供应商带来的挑战首先体现在射频上，因为这是设备“上线”的关键出入口。 即将推出的5G手机将面临多方面的挑战：

支持更多频段：因为大家熟悉的b41变成了n41、n77、n78，这就需要支持更多频段；

调制方向不同：由于5G注重高速连接，因此调制方式会有新的变化，对功耗也有更多的要求。 比如4G时代，大家更加关注ACPR。 但5G时代，更需要关注EVM（一般小于1.5%）；

信号路由的选择：选择4G+5G数据连接，或者直接上5G，都会带来不同的挑战。

切换速度的变化：虽然这方面没有太多变化，但SRS也会带来新的挑战。

n77/n78/n79等其他新频段的推出也会对射频前端的形态产生影响，并促进前端模块的变革，以满足新频段和新调谐方式的要求。

Qorvo指出，5G将使天线数量和射频前端模块的价值增加一倍。 以5G手机为例，单部手机的射频半导体消耗达到25美元，几乎是4G手机的两倍。 其中滤波器数量从40个增加到70个，频段数量从15个增加到30个，接收发射滤波器数量从30个增加到75个，射频开关数量从10个增加到30个，载波聚合数量从5个增加到200个。

5G手机功率放大器（PA）的消耗增加了一倍：PA是手机最关键的部件之一。 它直接决定了无线通信距离、信号质量，甚至手机的待机时间。 重要部分。 手机中的PA数量随着2G、3G、4G、5G逐渐增多。 以PA模块为例，4G多模多频手机需要5-7颗PA芯片，预计5G手机中PA芯片将多达16颗。

单颗5G手机功率放大器（PA）价值预计将达到7.5美元：同时PA的单价也大幅上涨。 2G手机PA平均单价为0.3美元，3G手机PA平均单价已升至1.25美元。 全模4G手机PA消耗高达3.25美元，5G手机PA价值预计将达到7.5美元以上。

载波聚合和MIMO极大地提高了PA的要求。 “一般来说，2G只需要非常简单的传输模块，3G需要3G功率放大器，4G需要更多的滤波器和双工器载波，载波聚合需要与前端配合的复用器。设备的功率放大器必须重新设计以满足线性化的要求。

5G无线通信前端将使用数十甚至数百个通道，需要网络设备或器件供应商提供完全集成的解决方案，这大大增加了产品设计的复杂性。 企业面临着巨大的技术挑战。

GaAs RF 器件仍将主导手机市场

5G时代，GaAs材料适合移动终端。 GaAs材料的电子迁移率是Si的6倍，并且具有直接带隙，因此其器件与Si器件相比具有高频、高速性能，被公认为非常适合通信的半导体材料。 在手机无线通信应用中，目前的射频功率放大器大多采用GaAs材料。 在GSM通信领域，锐迪科、瀚天下等国产芯片设计公司曾凭借射频CMOS工艺的高集成度和低成本优势，打破了采用国际领先厂商传统GaAs工艺完全统治射频功放的格局。 但到了4G时代，由于Si材料存在高频损耗、噪声大、输出功率密度低等缺点，RF CMOS已经不能满足要求，手机射频功放又回到了时代当GaAs工艺完全占主导地位时。 与依赖GaAs材料的射频功率放大器器件不同，90%的射频开关已从传统的GaAs工艺转向SOI(on)工艺，大多数射频收发器也采用了RF CMOS工艺，以满足不断提高的集成度要求。

5G时代，GaN材料适合基站。 在宏基站应用中，GaN材料凭借高频、高输出功率的优势，正在逐步取代Si LDMOS； 但随着器件成本的降低和技术的提升，GaN PA有望在微基站应用中获得份额； 在移动终端中，由于成本高、供电电压高，短期内也会采用GaN PA。 无法撼动GaAs PA的统治地位。

全球砷化镓射频器件被国际巨头垄断。 全球GaAs射频器件市场以IDM模式为主，主要厂商包括美国Qorvo、日本等。 据统计，2016年全球砷化镓射频器件市场规模为81.9亿美元，同比增长0.9%。 2016年，Qorvo和Qorvo分别占据全球射频器件市场30.67%、27.97%和7.39%的份额。 三者合计占全球66%，Qorvo在全球遥遥领先。

2017年GaAs代工市场，台湾稳晶垄断了全球72.7%的市场份额，是全球最大的GaAs代工厂。

5G设备射频前端模块化趋势明显，SIP潜力巨大

5G 将重新定义射频 (RF) 前端在网络和调制解调器之间的交互方式。 新的射频频段（如3GPP在R15中定义的sub-6GHz、毫米波（mm-wave））给业界带来了巨大的挑战。

LTE的发展，特别是载波聚合技术的应用，导致了当今智能手机架构的复杂化。 同时，射频电路板和可用天线空间的减少带来的致密化趋势，使得越来越多的手机OEM厂商采用功率放大器模块并应用新技术，例如LTE和WiFi之间的天线共享。

在低频段，所包含的频段将为低频段天线设计和天线调谐器带来新的挑战。 随着新的超高频（N77、N78、N79）无线电频段的发布，5G 将带来额外的复杂性。 双连接的频段重新分配（早期频段包括 N41、N71、N28 和 N66，后续还会有更多频段）也会增加对前端的限制。 毫米波频谱中的 5G NR 无法提供作为 5G 关键 USP 的多千兆位速度，因此需要更高密度的前端模块以实现新频段的集成。

5G 手机需要的应用程序会给手机增加大量射频流量。 与载波聚合要求相结合，这导致天线调谐器和复用器更加复杂。

RF 系统级封装 (SiP) 市场可分为初级和次级 SiP 封装：各种 RF 器件的初级封装，例如芯片/晶圆级滤波器、开关和放大器（包括 RDL、RSV 和/或凸块）步）; 表面贴装 (SMT) 阶段的二次 SiP 封装，其中各种器件与无源元件一起组装在 SiP 基板上。 2018年，射频前端模块SiP市场总规模（包括一级和二级封装）为33亿美元。 将增长至 53 亿美元。

预测到 2023 年，PAMiD SiP 组装预计将占 RF SiP 市场总收入的 39%。 2018年，晶圆级封装约占整个射频SiP组装市场的9%。 移动领域各种射频前端模块的SiP市场，包括：PAMiD（集成双工器的功率放大器模块）、PAM（功率放大器模块）、Rx DM（接收分集模块）、ASM（开关复用器、天线开关模块） 、天线耦合器（多路复用器）、LMM（低噪声放大器-多路复用器模块）、MMMB PA（多模、多频段功率放大器）和毫米波前端模块。

MEMS 预测，到 2023 年，用于蜂窝和连接的射频前端 SiP 市场将分别占整个 SiP 市场的 82% 和 18%。 根据蜂窝通信标准，2023年支持5G（sub-6GHz和毫米波）的前端模块将占整个射频SiP市场的28%。高端智能手机将贡献射频前端模块SiP组装的43%其次是低端智能手机（35%）和豪华智能手机（13%）。

高通发布5G手机射频前端模块化解决方案。

2019年2月，高通宣布推出适用于5G多模移动终端的第二代射频前端（RFFE）解决方案。 新推出的产品是一整套射频解决方案，可与新款® ™ X555G调制解调器配合使用，为支持sub-6GHz频段和毫米波频段的高性能5G移动终端提供从调制解调器到天线的完整系统。 支持更轻薄、更高效的5G多模移动终端。 高通还发布了全球首个公布的5G包络跟踪解决方案、集成5G/4G功率放大器（PA）和分集模块系列以及自适应天线调谐解决方案。 高通已将其包络跟踪技术扩展到 5G NR 上行链路所需的带宽和 256-QAM 调制，这在之前被认为是无法实现的。 与其他平均功率跟踪技术相比，该解决方案可以提高一倍的功率效率，支持终端更快的数据传输和更长的电池寿命，并显着提高网络覆盖范围和网络容量，这是网络运营商非常关心的。

新型先进射频前端功率放大器和分集模块包括：

功放模块，支持5G包络跟踪。 ，分别支持n41、n77/78、n79频段。

中/高频段5G/4G功率放大器模块，包括集成低噪声放大器(LNA)、射频开关、滤波器和5G六工器。

低频段5G/4G功率放大器模块，包括集成低噪声放大器、开关和滤波器，支持低频段/低频段载波聚合和双连接。

分集模块系列，包括集成的5G/4G低噪声放大器、射频开关和滤波器，支持6GHz以下频段的接收分集和多输入多输出（MIMO）。

为了帮助OEM厂商应对越来越多的天线和频段给移动终端设计带来的挑战，还推出了Boost自适应天线调谐器，将自适应天线调谐技术扩展到6GHz以下的5G频段； 与上一代产品相比，封装高度降低了25%，插入损耗显着降低。

半导体

5G基站，PA数倍增长，GaN潜力巨大

5G基站，射频PA需求大幅增长

5G基站PA数量预计将增加16倍。 4G基站采用4T4R方案。 根据这三个板块，对应的PA需求为12个。5G基站有望成为主流解决方案。 对应的PA需求量高达192个，PA数量将大幅增加。

5G基站射频PA预计量价齐升。 目前，基站用功率放大器主要基于硅基横向扩散金属氧化物半导体LDMOS技术，但LDMOS技术仅适用于低频频段，在高频应用中存在局限性。 5G基站PA的一些要求可能包括3~6GHz和24GHz~40GHz的工作频率，以及0.2W~30W之间的RF功率。 我们判断5G基站GaN RF PA将逐渐成为主导技术，并且GaN的价格高于LDMOS和GaAs。

GaN具有优异的高功率密度和高频特性。 提高功率放大器射频功率的最简单方法是提高电压，这使得GaN晶体管技术非常有吸引力。 如果我们比较不同的半导体工艺技术，我们可以看到功率通常如何随着高工作电压 IC 技术的增加而增加。 硅锗（SiGe）技术工作在相对较低的电压（2V至3V）下，但其集成优势非常有吸引力。 GaAs具有微波频率，工作电压为5V至7V，多年来已广泛应用于功率放大器。 硅基LDMOS技术工作电压为28V，已在电信领域使用多年，但主要作用于4GHz以下的频率，因此在宽带应用中并未得到广泛应用。 新兴GaN技术的工作电压为28V至50V。 优点在于具有较高的功率密度和较高的截止频率（输出信号功率超过或低于传导频率的频率），并具有低损耗、高导热率的基板。 这开辟了一系列全新的可能应用，特别是在 5G 多输入输出 (MIMO) 应用中，从而实现高度集成的解决方案。

典型的GaN射频器件的加工工艺主要包括以下步骤：外延生长——器件隔离——欧姆接触（制作源漏）——氮化物钝化——栅极制作——场板制作——衬底减薄——衬里底部过孔等环节。

外延生长：通过金属氧化物化学气相沉积（MOCVD）或分子束外延（MBE）在SiC或Si衬底上外延GaN材料。

器件隔离：采用离子注入或制作台阶（去除沟道层）实现器件隔离。 射频器件之间的隔离是制作射频电路的基本要求。

欧姆接触：形成欧姆接触是指制作源极和漏极的电极。 对于 GaN 材料，制作欧姆接触需要在非常高的温度下完成。

氮化物钝化：在源极和漏极制作完成后，GaN半导体材料需要经过钝化工艺，以消除悬键等界面态。 GaN的钝化工艺通常采用SiN（氮化硅）来实现。

栅极制作：在SiN钝化层上开孔，然后沉积栅极金属。 至此，基本场效应晶体管的结构就形成了。

场板制造：制造栅极后，沉积几个附加的金属和氮化物层以形成场板、互连和电容器。 此外，还可以保护设备免受外部环境的影响。

基板减薄：将基板厚度减至100μm左右，然后在减薄后的基板背面进行金属化。

穿过基板的过孔：过孔是在基板的顶面和底面之间蚀刻的短通道，用于减少器件和地（底部金属化层）之间的电感。

GaN材料已成为基站PA的有力候选技术。 GaN是一种极其稳定的化合物，原子键强，热导率高，III-V族化合物中电离度最高，化学稳定性好，使得GaN器件比Si和GaAs具有更强的抗辐射能力。高熔点材料具有高导热性。 GaN功率器件通常采用导热性能较好的SiC作为衬底。 因此，GaN功率器件具有较高的结温，可以在高温环境下工作。 GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）因其固有的高击穿电压、高功率密度、大带宽和高效率而成为基站PA的有力候选技术。

氮化镓射频器件可以更有效地满足5G大功率、高通信频段、高效率的要求。 与硅基横向扩散金属氧化物半导体（Si LDMOS，-金属氧化物）和GaAs相比，基站GaN射频器件可以更有效地满足5G高功率、高通信频段和高效率的要求。 目前，用于3G和LTE基站市场的功率放大器主要包括Si LDMOS和GaAs，但LDMOS功率放大器的带宽会随着频率的提高而大幅减小，并且仅在不超过3.5左右的频率范围内有效。 GHz，而GaAs功率放大器虽然可以满足高频通信的需求，但其输出功率远低于GaN器件。

在5G高度集成的MIMO应用中，可以实现高度集成的解决方案，例如模块化射频前端器件。 在毫米波应用中，GaN的高功率密度可以在相同的覆盖条件和用户跟踪功能下有效减少发射和接收通道的数量以及整体解决方案的尺寸。 实现性能成本的最优组合。 随着5G时代的到来，小型基站和MIMO的快速发展将要求集成度越来越高，而GaN的先天优势将加速功率器件集成化进程。 5G将带动GaN产业快速发展。 但在移动终端领域，由于生产成本和供电电压较高，GaN射频器件尚未开始大规模应用。 GaN 将在高功率、高频射频市场发挥重要作用。

GaN RF PA有望成为5G基站主流技术

预计未来6GHz以下宏网单元应用大多采用GaN器件，小型基站中GaAs优势更加明显。 就电信市场而言，得益于5G网络应用的临近，将从2019年开始为GaN器件带来巨大的市场机会。相比现有的硅LDMOS（横向双扩散金属氧化物半导体技术）和GaAs（砷化镓） ）解决方案中，GaN器件可以提供下一代高频电信网络所需的功率和性能。 而且，GaN的宽带性能也是实现多频段载波聚合等重要新技术的关键因素之一。

GaN HEMT（高电子迁移率场效应晶体管）已成为未来宏基站功率放大器的候选技术。 由于LDMOS无法再支持更高的频率，并且GaAs也不再是高功率应用的最佳解决方案，因此预计未来大多数6GHz以下的宏网络单元应用将采用GaN器件。 5G网络使用更高的频段，其渗透率和覆盖范围会比4G差。 因此，小型基站（small cell）将在5G网络建设中发挥重要作用。 然而，砷化镓等现有技术仍然有其优势，因为小型电池不需要如此高的功率。 与此同时，由于更高的频率减少了每个基站的覆盖范围，因此需要应用更多的晶体管，预计市场出货量增长将加速。

预计到2025年，GaN将主导射频功率器件市场，并抢占基于硅LDMOS技术的基站PA市场。 据yole数据显示，2014年基站射频功率器件市场规模为11亿美元，其中GaN占11%，横向双扩散金属氧化物半导体技术（LDMOS）占88%。 2017年，GaN市场份额预计将增长至25%，并有望继续增长。 预计到2025年，GaN将主导射频功率器件市场，并抢占基于硅LDMOS技术的基站PA市场。

对于给定的功率水平，GaN 具有体积小的优点。 使用更小的器件，可以降低器件电容，从而更容易设计更高带宽的系统。

基于GaN的MIMO天线可以降低40%的功耗。 下图为硅锗和氮化镓的毫米波5G基站MIMO天线方案。 左侧显示硅锗基 MIMO 天线。 它有1024个元件，芯片面积为4096平方毫米，辐射功率为65dbm，与之形成鲜明对比的是右侧基于GaN的MIMO天线。 虽然价格较高，但功耗降低了40%，管芯面积缩小了94%。

用于大规模 MIMO 的 GaN

GaN 芯片在功率密度和封装方面每年都取得飞跃，并且更适合大规模 MIMO 技术。 当前的基站技术涉及具有多达 8 个天线的 MIMO 配置，通过简单的波束成形算法来引导信号，但大规模 MIMO 可能需要利用数百个天线来实现 5G 所需的数据速率和频谱效率。 大规模 MIMO 中使用的高耗电有源电子扫描阵列 (AESA) 需要单独的 PA 来驱动每个天线元件，这带来了巨大的尺寸、重量、功率密度和成本 (SWaP-C) 挑战。 这将始终涉及能够满足 64 元件及以上 MIMO 阵列的功率、线性度、热管理和尺寸要求的 RF PA，并且每个发射/接收 (T/R) 模块上的偏差最小。

MIMO PA的年复合增长率将达到135%。 预计2022年，4G/5G基础设施用射频半导体市场规模将达到16亿美元，其中，MIMO PA年复合增长率将达到135%，射频前端复合年增长率将达到135%。终端模块将达到119%。

预计未来5到10年，GaN将成为3W及以上射频功率应用的主流技术。 据Yole预测，2017年全球GaN射频市场规模约为3.84亿美元，3W以上RF射频市场（不含手机PA）渗透率超过20%。 GaN 正在逐步取代基站、雷达和航空应用中的 LDMOS。 随着数据通信、更高工作频率和带宽需求的增长，GaN 在基站和无线回程中的使用不断增长。 在未来的网络设计中，对于载波聚合和大规模输入输出（MIMO）等新技术，GaN由于其高效率和高宽带性能将比现有的LDMOS处于更有利的地位。 未来5到10年，预计GaN将逐步取代LDMOS，逐渐成为3W及以上射频功率应用的主流技术。 而GaAs将凭借其经过市场验证的可靠性和性价比来确保其稳定的市场份额。 LDMOS的市场份额将逐渐下降，在预测期内将降至整体市场规模的15%左右。

到2023年，GaN射频器件市场将达到13亿美元，约占3W以上射频功率市场的45%。 截至 2018 年底，RF GaN 整体市场规模接近 4.85 亿美元。 未来6GHz以下宏网络单元实现大部分将采用GaN器件，无线基础设施应用比例将进一步提升至近43%。

RF GaN 市场走向何方

GaN技术主要基于IDM。 经过几十年的发展，GaN技术已经在世界各大洲得到普及。 市场领先的制造商主要包括美国、欧洲和亚洲的Cree（Cree子公司）、Qorvo等众多制造商。 化合物半导体市场不同于传统的硅基半导体行业。 与传统的硅工艺相比，GaN技术的外延工艺要重要得多，这会影响其有源区的质量，并对器件的可靠性产生巨大影响。 This is why the - have , and in order to , they all tend to these in-house.

GaN-on-SiC has more . Even so, are with . on the close with and sales , such as NXP and may the . At the same time, there is still two in the : GaN-on-SiC ( on ) and GaN- ( on ). They use of , but have . In , GaN-on-SiC has , and most have this . , such as M/A-COM are the wide of GaN-on-. It is too early to say who will in the . At , GaN-on- is still a for GaN-on-SiC .

of the GaN RF Chain

Key and in the GaN RF chain

The of GaN radio has been . At , the field of radio has much , due to the high level of and , there are not many in this field with the of power and , but most of them have and . . The of GaN RF is . to the of the data, as of April 2018, a total of 4 have 150 of GaN HEMTs, for 9.9% of the RF , an of 0.6% from .

Qorvo have the range of , and with . The power of 73% of Qorvo, CREE, and MACOM is 10W and 100W, and the power 1500W ( is 1.0-1.1GHz, by Qorvo). The used is GaN/SiC GaN route. In , some GaN RF . At , 4 sales of GaN RF . Among them, Qorvo have the range, and the can reach 31GHz. The of the is small, 0.05-1.

Qorvo RF has the . In the two 5G bands (3.3-3.6GHz, 4.8-5GHz,) by the of and of my , Qorvo has the most of RF , with the power up to 100W and 80W (Qorvo's 4.8-5GHz in The power of the is 60W), the power of ADI's in 4.8-5GHz is to 50W (the power of the is less than 40W), and the power of other is below 50W.

The of key and in the GaN radio chain in China: Out of about the speed of my 's and the idea of ​​ the of my 's new , and have my 's and in terms of third- . 封锁。 Under such , my 's and have made in the field of GaN radio based on . Key such as the 55th of and , ZTE, , and major such as China and China .

has RF power with a up to 6GHz, an of 48V, and a power of 10W-320W. In terms of , has been able to high- and high-gain RF power tubes for LTE, 4G, 5G and other . The 1.8-3.8GHz, the is 48V, and the power is from 130W-390W. , the power is 16W-55W.

半导体

In the 5G era, the RF front-end of IoT in new for

With the of 5G, for , new and new have the of many new terms in the RF front-end , such as MIMO, HPUE, NSA, SA, PAMiD and so on. The RF front-end a of to more bands and .

The RF front-end of IOT lower power , time and lower cost. While the phone is and , is of (Cat-M/NB-IoT), which meets needs in , such as lower power , time and low cost. In the new Cat-M and NB-IoT , the for are , and the RF front-end used in this also have new . The new RF front-end needs to ultra- and low cost, meet a wider range of and , and at the same time meet the RF by 3GPP.

NB-IoT main :

Smart ;

Smart : smart , smart , smart , smart ;

智能电表；

.

In some areas there has been rapid :

E-bike and

智能烟雾传感器

Smart (Water/Gas/)

In , there are some new based on NB-IoT, which have also great in the .

Smart : It cloud big data , on-site and space , and .

Smart wear : to low power , NB-IoT can ultra-long time. the 's WAN , the data and data can be to the of the cloud, rid of the of the LAN or the need to to the phone to data. This is very for or out-of-home for the and . The the area, and after the smart the area, the alarm will be to the cloud and the .

NB-IoT PA low cost and low power

The of based on the is a new . From the of RF front-end , we have seen some new . New . Based on , new low-cost and low-power will be used in new .

will at the same time. forms will range from low-power and -band units to for LTE and 5G New Radio. and . and end-user and will bring about of and , and with and high .

The PA of NB-IoT low cost and high . NB-IoT the same power as LTE, the peak- is low. In , NB-IoT works in a half- mode, the use of FDD , and the loss at the back end of the PA is small. These can make NB-IoT's PA more to non- , and at the same time adopt a Die , so as to save costs and .

对于NB-IoT PA来讲，超宽带、低电压、极端温度和低成本是重点要考虑的方向。

超宽带：以低频为例，NB-IoT PA需要工作在~，可用带宽是。

低电压：需要支持1.8V到4.3V工作电压，以便满足不同的电池环境需求。

高效率：具备不同的功率模式，从而优化不同功率和电压下面的效率。同时在设计方面，考虑到Cat-M/NB的最高输出功率需求。

极端温度：满足-30/-40~+ C工作温度范围。

小尺寸：典型的NB模块大小为26.5mm x 22.5mm x 2.3mm。这个大约相当于一张名片的七分之一。射频前端的尺寸会是很重要的考虑因素。

低成本：NB模块会逐步取代市场上的2G模块，销售价格日趋向2G模块靠拢。射频前端的价格竞争和成本考量无法避免。

半导体

5G渐行渐近，国际巨头纷纷布局射频产业

当前射频前端市场产业链已经非常成熟，欧美IDM大厂技术领先，规模优势明显。例如其中在SAW滤波器中，全球80%的市场份额被、TDK、TAIYO YUDEN所瓜分，而在4G、5G中应用的BAW滤波器则被Avago（）和Qorvo占据95%的市场空间，PA全球93%的市场集中在、Qorvo和Avago（）手中。

高通领先布局5G，竞争者纷纷跟进。随着5G手机和无线基础设施技术的成熟，相关应用将会出现。这需要一定的时间，许多厂商已经在为自己的“市场蛋糕”做好了准备。新的商业模式将会浮现：例如一些电信运营商正在部署pre-5G网络（自己的标准），作为光纤替代品应用于住宅宽带。高通（）在5G布局快人一步，已推出多款5G产品，其它厂商也都在探索之中。此外，英特尔（Intel）、三星（），以及领先的RF CMOS/SOI代工厂（、、台联电、台积电等）都在布局5G射频产业。

博通（）、在高频优势明显。在6GHz以下频段方面，目前的射频前端领导者，如博通（）、Qorvo、、村田（），已经开始适应这些变化。通过将中高频融合在一起，为5G超高频段的到来做好了准备。凭借其FBAR体声波（BAW）滤波器技术，还掌握了高频和超高频的主要关键模块。定位于5G超高频市场，新推出了Sky5平台。这些先进的无线引擎包括高度集成的高性能发送/接收前端方案，以及分集接收（DRx）模块。此外，凭借其LiTE平台，已在高端市场获得了一些设计大奖；在低端市场方面，赢得中国OEM厂商（华为、OPPO、vivo、小米）的青睐。

Qorvo组合拳产品多元化。采用类似的方法，分别通过RF 和RF Flex平台提供涵盖高端和低端市场的广泛产品组合。Qorvo的另一个优势在于其内部测试和封装能力，可以缩短响应时间并持续改进。值得注意的是，Qorvo是第一家推出用于超高频段覆盖的射频前端模组厂商。主要涉足低频段，但非常适合不断增长的多样化射频模组市场。高通（）是新进入者，带来了从调制解调器到天线的端到端解决方案。此外，对TDK Epcos滤波技术的战略投资已经初见成效。

毫米波有机会破坏竞争格局。5G将重新定义射频前端如何在网络和调制解调器之间“交互”。实际上，新的射频频段，6GHz以下频段（Sub-6GHz）和毫米波，对该行业产生了巨大挑战，并有机会破坏市场竞争格局。除了6GHz以下频段之外，毫米波频段将完全“破坏”射频前端产业，代表一种完全不同的技术思维，可以为高速传输数据创造新的途径。虽然是明确的毫米波技术新进入者，但还有英特尔（Intel）、三星（）、海思（）、联发科（）等企业也在探索这一新商机！

看好细分行业龙头

产业链重点受益公司：

基站射频PA：Qorvo、CREE、稳懋、旋极信息（拟收购安谱隆）、三安光电、海特高新（海威华芯）；

移动终端及IOT射频PA：、Qorvo、高通、台湾稳懋、三安光电、环旭电子、卓胜微电子、信维通信。

我们认为，随着5G进程的加快，5G基站、智能移动终端及IOT终端射频PA将迎来发展良机，使用量大幅增加，看好细分行业龙头，推荐：CREE、、稳懋、三安光电、环旭电子，建议关注：海特高新（海威华芯）、旋极信息（拟收购安谱隆）。

参考资料来自：国金证券研究所

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