射頻是Radio Frequency的縮寫,表示可以輻射到空間的電磁頻率,頻率范圍從300kHz~300GHz之間。射頻就是射頻電流,簡稱RF,它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。
射頻元器件的概念
射頻是半導(dǎo)體集成電路中模擬IC的重要組成。半導(dǎo)體分為分立器件與集成電路。按處理信號的特點,集成電路分為模擬IC與數(shù)字IC,數(shù)字IC用于處理數(shù)字信號(例如CPU、邏輯電路),模擬IC用于收集現(xiàn)實世界中的信號(包括光、聲音、溫度、濕度、壓力、電流、濃度等),并進行包括放大、過濾等處理,可按照處理信號的類型繼續(xù)劃分為電源IC、信號鏈、射頻等。而射頻器件主要包括功率放大器、射頻開關(guān)、低噪聲放大器。
射頻是Radio Frequency的縮寫,表示可以輻射到空間的電磁頻率,頻率范圍從300kHz~300GHz之間。射頻就是射頻電流,簡稱RF,它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流,大于10000次的稱為高頻電流,而射頻就是這樣一種高頻電流。射頻(300K-300G)是高頻(大于10K)的較高頻段,微波頻段(300M-300G)又是射頻的較高頻段。
射頻器件在發(fā)射信號的過程中扮演著將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成電磁波信號;在接收信號的過程中將收到的電磁波信號轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)字信號。無論何種通信協(xié)議與工作頻率,射頻器件都是系統(tǒng)必備的基礎(chǔ)性零部件。濾波器和PA是射頻器件的重頭戲,其中PA負責(zé)發(fā)射通道的信號放大,濾波器負責(zé)發(fā)射機接收信號的濾波。對于通信設(shè)備而言,沒有PA,信號覆蓋就會成為很大的問題;沒有濾波器的設(shè)備更是相當(dāng)于一塊磚頭,通信設(shè)備上通常安裝30-40個濾波器就是為了避免干擾,讓設(shè)備實現(xiàn)正常通信。
在電子學(xué)理論中,電流流過導(dǎo)體,導(dǎo)體周圍會形成磁場;交變電流通過導(dǎo)體,導(dǎo)體周圍會形成交變的電磁場,稱為電磁波。在電磁波頻率低于100kHz時,電磁波會被地表吸收,不能形成有效的傳輸,但電磁波頻率高于100kHz時,電磁波可以在空氣中傳播,并經(jīng)大氣層外緣的電離層反射,形成遠距離傳輸能力。我們把具有遠距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻。射頻技術(shù)在無線通信領(lǐng)域中被廣泛使用,有線電視系統(tǒng)就是采用射頻傳輸方式。
一部可支持打電話、發(fā)短信、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、APP應(yīng)用的手機,通常包含五個部分:射頻、基帶、電源管理、外設(shè)、軟件。射頻:一般是信息發(fā)送和接收的部分;基帶:一般是信息處理的部分;電源管理:一般是節(jié)電的部分,由于手機是能源有限的設(shè)備,所以電源管理十分重要;外設(shè):一般包括LCD,鍵盤,機殼等;軟件:一般包括系統(tǒng)、驅(qū)動、中間件、應(yīng)用。
4G到5G的演進過程中,射頻器件的復(fù)雜度逐漸提升,產(chǎn)品在設(shè)計、工藝和材料等方面都將發(fā)生遞進式的變化。國產(chǎn)射頻器件替代空間大,但困難也大。目前國內(nèi)射頻芯片產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)基本成熟,從設(shè)計到晶圓代工,再到封測,已經(jīng)形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。從國際競爭力來講,國內(nèi)的射頻設(shè)計水平還處在中低端。
根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2028年中國射頻元器件行業(yè)深度調(diào)查與市場運營趨勢報告》顯示:
從國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示,2021年全年產(chǎn)量達541.9萬射頻模塊,同比下滑39.36%。受疫情影響,國內(nèi)射頻元器件整體產(chǎn)能受挫,整體產(chǎn)量下降。隨著信息技術(shù)的進一步發(fā)展,高速化信息處理、高頻化信號傳輸成為數(shù)字電路發(fā)展的新特征,伴隨著不斷增加的信息量及信息傳輸效率需求,終端設(shè)備也朝著高頻化迅速過渡。
無線通信的實現(xiàn)離不開基礎(chǔ)部件射頻前端模塊,而濾波器的功能是讓特定頻段內(nèi)信號通過而濾除頻段外信號,是射頻前端中最重要的器件之一。以手機為例,從2G到5G,對射頻前端要求越來越高,手機需要支持的頻段數(shù)量不斷上升,濾波器的用量也在不斷上升。射頻元器件行業(yè)2021年營收為209.38億元,同增73%,歸母凈利潤為47.10億元,同增115%,2021年四季度營收為18.16億元,同增41%,歸母凈利潤為7億元,同增86%。
在手機終端中,最重要的核心就是射頻芯片和基帶芯片。射頻芯片負責(zé)射頻收發(fā)、頻率合成、功率放大;基帶芯片負責(zé)信號處理和協(xié)議處理。2018年中國SAW濾波器產(chǎn)量為5.04億只,消費量為151.2億只,射頻元器件行業(yè)2021年營收為209.38億元,同增73%,歸母凈利潤為47.10億元,同增115%,2021年四季度營收為18.16億元,同增41%,歸母凈利潤為7億元,同增86%。受技術(shù)因素影響,預(yù)計未來中國SAW濾波器產(chǎn)量將逐漸增加,預(yù)計到2025年中國SAW濾波器產(chǎn)量可以達到28.02億只,消費量超過155億只。
2021年,工業(yè)和信息化部正式批復(fù)同意依托深圳市匯芯通信技術(shù)有限公司組建國家5G中高頻器件創(chuàng)新中心(以下簡稱“創(chuàng)新中心”)。這是繼國家高性能醫(yī)療器械創(chuàng)新中心之后,深圳獲批建設(shè)的第二家國家制造業(yè)創(chuàng)新中心。以5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、新型顯示等領(lǐng)域為代表的新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè),是深圳的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一。據(jù)統(tǒng)計,2020年深圳相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模達2.8萬億元,位居全國大中城市首位。
5G帶來智能手機換機潮,手機射頻前端市場規(guī)模2024年有望達到巔峰240億美元。假設(shè)2020年5G規(guī)模商用將逐步帶動智能手機換機需求,2024年智能手機出貨量有望達到14.9億部,其中5G手機60%,4G手機40%。在此基礎(chǔ)上,預(yù)計2024年全球手機射頻前端市場規(guī)模將達到巔峰,為240億美元,2019-24年CAGR16.1%。
根據(jù)目前各國披露的5G使用頻率,低頻大部分集中在3.4-5.0GHz,高于4G時期的2.6GHz/1.8GHz。預(yù)計手機和WiFi連接的射頻前端市場預(yù)計將在2023年達到352億美元,復(fù)合年增長率為14%。
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2022-2028年中國射頻元器件行業(yè)深度調(diào)查與市場運營趨勢報告
射頻是半導(dǎo)體集成電路中模擬IC的重要組成。半導(dǎo)體分為分立器件與集成電路。按處理信號的特點,集成電路分為模擬IC與數(shù)字IC,數(shù)字IC用于處理數(shù)字信號(例如CPU、邏輯電路),模擬IC用于收集現(xiàn)實I...
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