5G时代功率放大器量价齐升 国外企业占据优势

　　摘要：功率放大器起到放大发射通道中射频信号的作用，对于手机无线通信的信号质量、距离乃至待机时间都要重要影响，是射频系统重要的组成部分。随着5G建设逐步开展，射频功率放大器量价齐升，市场前景好。

　　射频功率放大器承担将输入的内容加以放大并输出的作用，主要将调制振荡电路所产生的小功率射频信号进行放大，是射频系统中的主要部分。

　　5G时代功率放大器量价齐升 市场前景好

　　5G时代，载波聚合与Massivie MIMO对PA的要求大幅增加，射频前端与智能终端一同进化。4G时代，智能手机一般采取1发射2接收架构，而5G由于新增了频段(n412.6GHz、n773.5GHz以及n794.8GHz)，因此5G手机的射频前端将有新的变化，同时考虑到5G手机需要向下兼容4G、3G、2G标准，将导致5G手机射频前端更加复杂，进一步促进PA的量价齐升。

　　5G时代，手机功率放大器(PA)用量将翻倍增长。PA是手机最核心的器件之一，其直接决定了手机无线通信的信号质量、距离乃至待机时间，是整个射频系统中除基带外最重要的部分。手机中PA的数量随着2G、3G、4G、5G逐渐增加，4G多模多频手机所需的PA芯片为5-7颗，而5G手机内的PA芯片将达到16颗之多。

　　图1 5G 手机单机使用 PA 数量预测(颗)

　　(五度易链行研中心、国金证券研究所)

　　同时，5G手机功率放大器的技术含量增加，单机价值量有望达7.5美元。PA的单价随2G、3G、4G以及5G的出现逐渐提高，2G手机用PA平均单价为0.3美金，3G手机用PA上升到1.25美金，而全模4G手机PA的消耗则高达3.25美金，预计5G手机PA价值量达到7.5美元以上。

　　图2 5G手机单机使用PA价值量预测(美元)

　　(五度易链行研中心、国金证券)

　　5G时代，智能移动终端的功率放大器稳健增长，伴随着量价齐升，智能移动终端射频功率放大器市场规模将从2017年的50亿美元逐渐增长到2023年的70亿美元，复合年增长率达到7%。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市场的萎缩。

　　图3 2017-2023 年射频前端PA市场规模

　　(五度易链行研中心、国金证券)

　　GaAs射频器件仍主导手机市场 国外企业占据优势

　　5G时代，GaAs材料适用于移动终端。GaAs材料的电子迁移率是Si的6倍，具有直接带隙，故其器件相对Si器件具有高频、高速的性能，被公认为是很合适的通信用半导体材料。在手机无线通信应用中，目前射频功率放大器绝大部分采用GaAs材料。

　　在GSM通信中，国内的锐迪科、汉天下等芯片设计企业曾凭借RFCMOS制程的高集成度、低成本的优势，一度打破了采用国际龙头厂商采用传统的GaAs制程完全主导射频功放的格局。但是到了4G时代，由于Si材料存在高频损耗、噪声大和低输出功率密度等缺点，RFCMOS已经不能满足要求，手机射频功放重新回到GaAs制程完全主导的时代。

　　目前全球GaAs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，主要厂商有美国Skyworks、Qorvo、Broadcom，日本村田等。据StrategyAnalytics统计，Skyworks、Qorvo和Broadcom在全球射频器件市场的占有率分别为30.67%、27.97%和7.39%，三家合计占有全球66%的份额，Skyworks和Qorvo更是处于全球遥遥领先的位置。

　　目前Skyworks和Qorvo共占据终端设备侧功率放大器71%的市场份额，NXP和Ampleon共占据了基站侧PA53%的市场份额。射频PA集中度较高，对于终端设备侧，主要采用GaAs(砷化镓)工艺，前四大公司为Skyworks，Qorvo，博通和Murata，分别占据了是38%、33%、21%以及5%的市场份额。

　　图4 终端设备侧射频 PA 市场份额

　　(资料来源：五度易链行研中心，兴业证券)

　　结语

　　由于5G时代终端射频模块的变化，功率放大器的技术要求高，市场需求增加，出现量价齐升的局面，未来市场前景向好。目前来看GaAs射频器件仍将长期主导手机市场，在这方面国外企业占据优势，国内企业技术实力有待提升。