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原标题:5G快速推进对手机行业创新与升级的影响分析奥门

浏览次数:189 时间:2019-11-10

全球射频前端市场规模

推进步伐逐渐加快,带来新的换机潮

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移动数据传输量和传输速度的不断提高主要依赖于移动通讯技术的变革,及其配套的射频前端芯片的性能的不断提高。在过去的十年间通信行业经历了从 2G(GSM/CDMA/Edge)到 3G(WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA),再到 4G(FDD-LTE/TD-LTE)两次重大产业升级。在 4G 普及的过程中,全网通等功能在高端智能手机中得到广泛应用,体现了智能手机兼容不同通信制式的能力,也成为了检验智能手机通信性能竞争力的核心指标之一。

二、

行业中普遍采用的器件材料和工艺平台包括 RF CMOS、SOI、砷化镓、锗硅以及压电材料等,逐渐出现的新材料工艺还有氮化镓、微机电系统等,行业中的各参与者需在不同应用背景下,寻求材料、器件和工艺的最佳组合,以提高射频前端芯片产品的性能。从技术更新换代的特点上来说,射频前端芯片设计行业技术更新速度快,行业中的各参与者均需要不断进行研发,以保证产品在行业中的竞争力。这个市场需求高,但竞争也很激烈。

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2.3 5G 之存储

国内外领先的射频供应商

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责任编辑:

基站端天线:

而随着移动通讯技术的变革,移动智能终端对信号接收质量提出更高要求,需要对天线接收的信号放大以进行后续处理。一般的放大器在放大信号的同时会引入噪声,而射频低噪声放大器能最大限度地抑制噪声,因此得到广泛的应用。

我们结合半导体硅含量提升趋势图与60年全球半导体产值对过去的三轮提升周期进行回顾。我们可以清晰看到,从第一款半导体集成电路芯片发明以来,直接推动着信息技术发展,我们一共经历着3个完整的发展周期,目前正在进入第4个发展周期。

为了提高智能手机对不同通信制式兼容的能力,4G 方案的射频前端芯片数量相比2G 方案和 3G 方案有了明显的增长,单个智能手机中射频前端芯片的整体价值也不断提高。

的到来将改变手机的创新和升级

射频前端芯片是移动智能终端产品的核心组成部分,追求低功耗、高性能、低成本是其技术升级的主要驱动力,也是芯片设计研发的主要方向。射频前端芯片与处理器芯片不同,后者依靠不断缩小制程实现技术升级,而作为模拟电路中应用于高频领域的一个重要分支,射频电路的技术升级主要依靠新设计、新工艺和新材料的结合。

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5G

射频前端芯片包括射频开关、射频低噪声放大器、射频功率放大器、双工器、射频滤波器等芯片。射频开关用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段间的切换;射频低噪声放大器用于实现接收通道的射频信号放大;射频功率放大器用于实现发射通道的射频信号放大;射频滤波器用于保留特定频段内的信号,而将特定频段外的信号滤除;双工器用于将发射和接收信号的隔离,保证接收和发射在共用同一天线的情况下能正常工作。智能手机通信系统结构示意图如下。

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国内移动智能终端厂商也多向其采购射频前端芯片产品。根据 2015 年 5 月国务院发布的《中国制造 2025》,“到 2020 年,40%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障”,“到 2025 年,70%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障”,提出中国的芯片自给率要不断提升。在这一过程中,射频前端芯片行业因产品广泛应用于移动智能终端,行业战略地位将逐步提升,国内的射频前端芯片设计厂商亦迎来巨大发展机会,在全球市场的占有率有望大幅提升。

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原标题:中国射频前端产业现状分析

为了提高智能手机对不同通信制式兼容的能力,4G 方案的射频前端芯片数量相比2G 方案和3G 方案有了明显的增长,单个智能手机中射频前端芯片的整体价值也不断提高。根据Yole Development 的统计,2G制式智能手机中射频前端芯片的价值为0.9美元,3G制式智能手机中大幅上升到3.4美元,支持区域性4G制式的智能手机中射频前端芯片的价值已经达到6.15美元,高端LTE智能手机中为15.30美元,是2G制式智能手机中射频前端芯片的17 倍。因此,在4G制式智能手机不断渗透的背景下,射频前端芯片行业的市场规模将持续快速增长。

根据 QYR Electronics Research Center 的统计,2010 年以来全球射频开关市场经历了持续的快速增长,2016 年全球市场规模达到 12.57 亿美元,2017 年及之后增速放缓,但预计到 2020 年期间仍保有 10%的年化增长率,预计到 2020 年达到 18.79 亿美元。

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根据 Yole Development 的统计,2G 制式智能手机中射频前端芯片的价值为 0.9美元,3G 制式智能手机中大幅上升到 3.4 美元,支持区域性 4G 制式的智能手机中射频前端芯片的价值已经达到 6.15 美元,高端 LTE 智能手机中为 15.30 美元,是 2G 制式智能手机中射频前端芯片的 17 倍。因此,在 4G 制式智能手机不断渗透的背景下,射频前端芯片行业的市场规模将持续快速增长。

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由于移动通讯技术的变革,智能手机需要接收更多频段的射频信号:根据 Yole Development 的总结,2011 年及之前智能手机支持的频段数不超过 10 个,而随着 4G 通讯技术的普及,至 2016 年智能手机支持的频段数已经接近 40 个;因此,移动智能终端中需要不断增加射频开关的数量以满足对不同频段信号接收、发射的需求。与此同时,智能手机外壳现多采用手感、外观更好的金属外壳,一定程度上会造成对射频信号的屏蔽,需要天线调谐开关提高天线对不同频段信号的接收能力。

随着5G商业化的逐步临近,现在已经形成的初步共识认为,5G 标准下现有的移动通信、物联网通信标准将进行统一,因此未来在统一标准下射频前端芯片产品的应用领域会被进一步放大。同时,5G 下单个智能手机的射频前端芯片价值亦将继续上升。

随着 5G 商业化的逐步临近,现在已经形成的初步共识认为,5G 标准下现有的移动通信、物联网通信标准将进行统一,因此未来在统一标准下射频前端芯片产品的应用领域会被进一步放大。同时,5G 下单个智能手机的射频前端芯片价值亦将继续上升。根据 QYR Electronics Research Center 的统计,从 2010 年至 2016 年全球射频前端市场规模以每年约 12%的速度增长,2016 年达 114.88 亿美元,未来将以 12%以上的增长率持续高速增长,2020 年接近 190 亿美元。

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5G

来源:内容摘录自卓胜微的招股说明书,仅供参考,谢谢。

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移动通信技术的变革蓝图

5G手机与4G 手机相比,在硬件上最大的区别之一在于5G 基带芯片,目前高通、华为、三星、联发科、紫光展锐等巨头厂商纷纷加入5G 芯片阵营的角逐,英特尔则在与苹果“分手”后,宣布退出手机5G基带芯片市场,而苹果仍积极自研5G 基带芯片,摆脱受制于人的局面。从1G、2G、3G、4G 发展到今天的5G时代,基带芯片市场也发生着巨大的变化。

2013年以来全球移动终端出货量(含预测)

在今年的MWC 2019 大展上,紫光展锐重磅发布了5G 通信技术平台“马卡鲁”及其首款5G 基带芯片“春藤510”,迈入全球5G第一梯队。春藤510 基带采用台积电12nm 制程工艺,支持多项5G关键技术,单芯片统一支持2G/3G/4G/5G 多种通讯模式,符合最新的3GPP R15 标准规范,支持Sub-6GHz 频段、100MHz 带宽,是一款高集成、高性能、低功耗的5G基带芯片。并且,春藤510 可同时支持5G SA 独立组网、NSA 非独立组网两种组网方式。

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以下为我们整理的5G相关核心供应链情况:

2016 年全球射频低噪声放大器收入为 12.80 亿美元,而随着 4G 逐渐普及,智能手机中天线和射频通路的数量增多,对射频低噪声放大器的数量需求迅速增加,因此预计在未来几年将持续增长,到 2020 年达到 14.75 亿美元。

以智能手机为例,由于移动通讯技术的变革,智能手机需要接收更多频段的射频信号: 根据Yole Development 的数据,2011 年及之前智能手机支持的频段数不超过10 个,而随着4G通讯技术的普及,至2016 年智能手机支持的频段数已经接近40 个;因此,移动智能终端中需要不断增加射频开关的数量以满足对不同频段信号接收、发射的需求。与此同时,智能手机外壳现多采用手感、外观更好的金属外壳,一定程度上会造成对射频信号的屏蔽,需要天线调谐开关提高天线对不同频段信号的接收能力。

集成电路设计属于技术密集型行业,尤其对于射频前端设计,由于需要适配多通信制式、多频段,未来还需要满足 5G 的技术要求,因此技术复杂度较高;另外,由于通讯技术更新换代迅速、消费类电子产品升级频率高,对于射频前端设计也提出了不断创新的要求。行业内的企业只有积累了深厚的研发经验、具有较强的持续创新能力并且制定了完善的技术发展路径,才能不断满足市场需求。同时,新进入者的产品在技术、功能、性能及工艺平台建设上需要与行业中现有产品相匹配,也提高了行业的技术壁垒。行业内的新进入者往往需要经历较长一段时间的技术摸索和积累时期,才能和业内已经占据技术优势的企业相抗衡,因此技术壁垒明显。

封测厂商实际加工中,系统级封装制造过程一般可以分为晶圆制片、模组贴合、芯片贴装互联、塑封印字、置球和检查测试等主要工序流程分段。

全球射频开关销售收入

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同时,在基于移动智能终端实现这些需求的过程中,移动数据的数据传输量和传输速度大提升,并将持续快速增长。根据 Yole Development 的研究,2016 年全球每月流量为 960 亿 GB,其中智能手机流量占比为 13%;预计到 2021 年,全球每月流量将达到2,780 亿 GB,其中智能手机流量占比亦大幅提高到 33%。

根据全球半导体硅含量趋势图,从第一款半导体集成电路芯片发明以来,直接推动着信息技术发展,我们一共经历着3 个完整的发展周期,我们预计目前正在进入第4 个发展周期。1)第一个周期,上个世纪60年代到90 年代,全球半导体的硅含量从6%提高到23.1%,第一周期市场空间增长500亿元,由PC 电脑、大型机等需求推动;2)第二个周期,2000 年到2008 年,全球半导体的硅含量从17.3%提高到22.4%,下游需求推动的力量是笔记本、无线2G/3G 通讯等,带来1000亿美元市场空间,随后进入衰退期;3)第三个周期,2010 年到2014 年,全球半导体硅含量从21.1%提高到26.4%,

射频是无线产品中一个关键部件,进入了5G时代,其背后牵动的价值尤为重要。但和很多的其他核心半导体元器件产品一样,我们国内企业的水平差距依然明显。

一、

终端消费者对移动智能终端需求大幅上升的原因,主要是移动智能终端已经成为集丰富功能于一体的便携设备,通过操作系统以及各种应用软件满足终端用户网络视频通信、微博社交、新闻资讯、生活服务、线上游戏、线上视频、线上购物等绝大多数需求。

SiP封装工艺,是以一定的工序,在封装基板上,实现阻容感、芯片等器件的组装互连,并把芯片包封保护起来的加工过程。SIP 将一些芯片中段流程技术带入后段制程,将原本各自独立的封装元件改成以SiP技术整体整合,有效缩小封装体积以节省空间,同时缩短元件间的连接线路而使电阻降低,提升电性效果,最终实现微小封装体取代大片电路载板,有效地缩小了产品的体积,顺应了产品轻薄化的趋势。我们认为在5G时代,SIP 技术可以帮助整合不同系统上的芯片,伴随着工艺向7nm、5nm 甚至3nm 推进而稳步攀升,先进的集成电路封装技术将在降低芯片制造商成本方面发挥关键作用。

以射频开关和LNA为例说明一下:

芯片厂商发力,射频前端创新不断。华为海思、三星、联发科等企业均已研发出较为成熟的5G基带芯片。随着5G 商业化的逐步临近,现在已经形成的初步共识认为,5G 标准下现有的移动通信、物联网通信标准将进行统一,因此未来在统一标准下射频前端芯片产品的应用领域会被进一步放大。同时,5G 下单个智能手机的射频前端芯片价值亦将继续上升。5G 带来新的换机潮,存储芯片用量最大,百亿美金采购级别。我们持续强调第四波硅含量提升周期的三大核心创新驱动是5G 支持下的AI、物联网、智能驾驶,从人产生数据到接入设备自动产生数据,数据呈指数级别增长!智能驾驶智能安防对数据样本进行训练推断、物联网对感应数据进行处理等大幅催生内存性能与存储需求,数据为王。

但是我们看到,现阶段,全球射频前端芯片市场主要被欧美传统大厂占据。这是由行业特性所决定的。

终端天线:

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根据QYR Electronics Research Center 的统计,从2011 年至2018年全球射频前端市场规模以年复合增长率13.10%的速度增长,2018 年达149.10 亿美元。受到5G网络商业化建设的影响,自2020 年起,全球射频前端市场将迎来快速增长。2018 年至2023 年全球射频前端市场规模预计将以年复合增长率16.00%持续高速增长,2023 年接近313.10 亿美元。

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射频前端结构示意图

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希望国产射频厂商能在这波浪潮中真正崛起,加油加油加油!!!

5G 推进步伐逐渐加快,带来新的换机潮。

射频前端芯片市场规模主要受移动终端需求的驱动。近年来,随着移动终端功能的逐渐完善,手机、平板电脑等移动终端的出货量持续上升。根据 Gartner 统计,包含手机、平板电脑、超极本等在内的移动终端的出货量从 2013 年的 22 亿台增长至 2016 年的 24 亿台,预计未来保持稳定。

所有数据都需要采集、存储、计算、传输,存储器比重有望持续提升。同时传感器、微处理器、通信环节也将直接受益。我们强调,第四次波硅含量提升周期,存储器芯片是推动半导体集成电路芯片行业上行的主要抓手,密切关注大陆由特殊、利基型存储器向先进存储有效积累、快速发展进程。

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5G

4G作为3G 的延伸,主要采用MIMO 技术,是利用各个天线之间空间信道的独立性来区分用户进行服务,主要包括TD-LTE 和FDD-LTE制式。我国主要采用TD-LTE 标准,2013年12 月4 日,工业和信息化部正式向三大运营商发放了4G 牌照,标志着我国通信行业正式进入了4G时代。4G 能够以100Mbps的速度下载,上传的速度也能达到20Mbps,比3G更快的传输速率、更好的频率利用率、通信更加灵活及更好的兼容性等优点,使得用户体验更加优异。

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移动数据传输量和传输速度的不断提高主要依赖于移动通讯技术的变革,及其配套的射频前端芯片的性能的不断提高。在过去的十年间,通信行业经历了从2G 到3G 再到4G(FDD-LTE/TD-LTE)两次重大产业升级。在4G普及的过程中,全网通等功能在高端智能手机中得到广泛应用,体现了智能手机兼容不同通信制式的能力。

韩国三星电子也公布了其5g基带芯片Exynos 5100,采用十纳米工艺制程,三星宣称是首款符合5g 标准R15规范的基带产品,支持Sub 6GHz 中低频,以及28GHz mmWave 高频毫米波,向下兼容2g/3g/4g 网络,低频下行速率可达2gbps,高频下行速率可达6gbps。

供应链梳理

2.1 5G 之基带芯片

目前根据运营商计划资本支出估算,在2019 年中国预计将会建设超10 万台宏基站的准备,而5G 宏基站的总建设量根据我们国盛电子的预测将会在500 万台左右,同时配备约为900 万台的微基站,建设总量将会远远超过4G 时代的基站建设力度!

封装工艺未来前景可期

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目前根据运营商计划资本支出估算,在2019 年中国预计将会建设超10万台宏基站的准备,我们预计5G 宏基站的总建设量将会远远超过4G 时代的基站建设力度! 以下为我们整理的5G相关核心供应链情况:

下游需求推动的力量是智能手机为代表的移动互联网产品,市场空间再增750 亿; ➢4)根据前面硅含量周期的推演以及半导体行业的周期性,我们预计2017-2020 年全球进入第四次半导体硅含量提升,下游需求的推动力量是汽车、工业、物联网、5G 通讯等。

2.2 5G 之射频前端

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