5G RF Ön Uç Özel Raporu: Fırsatlar, Alan ve Rekabet Ortamı Analizi
(Hatırlatma: Makalenin sonunda bir indirme yöntemi vardır)
Bu raporda, üç ana konuyu derinlemesine inceledik: 15G teknolojisi, akıllı telefon radyo frekansının ön ucunu nasıl etkileyecek? 2 Bu değişiklikler, farklı cihazların potansiyel değerini nasıl etkileyecek? 3 Bu değişiklikler rekabet ortamını nasıl etkileyecek?
1. Terminal RF ön ucu: 5G cep telefonları penetrasyonu hızlandırarak RF ön ucunda yüksek büyüme sağlar
1. RF ön ucu: terminal iletişiminin temel bileşeni
RF ön ucu, anten ile RF alıcı verici arasında yer alır ve terminal iletişiminin temel bileşenidir. Cep telefonu iletişim modülü temel olarak bir anten, bir radyo frekansı ön ucu, bir radyo frekansı alıcı-vericisi ve bir temel banttan oluşur.Radyo frekansı ön ucu, anten ile radyo frekansı alıcı-vericisi arasındaki iletişim elemanına atıfta bulunur: filtre, LNA (düşük gürültülü amplifikatör, Düşük Gürültülü Amplifikatör), PA (Güç Amplifikatörü), anahtar, anten ayarı.
- Filtre: Gürültüyü, paraziti ve istenmeyen sinyalleri filtrelemek ve sadece gerekli frekans aralığında sinyalleri bırakmak için kullanılır. Duplexer, triplexer, quadruplexer ve multiplexer'lar genellikle çoklu filtrelerin bir kombinasyonunu kullanır Cep telefonlarında kullanılan filtreler esas olarak SAW (yüzey akustik dalgası) ve BAW (toplu akustik dalga) teknolojileri kullanılarak üretilir.
- PA: Sinyali iletirken giriş sinyalini PA aracılığıyla yükseltin, böylece çıkış sinyalinin genliği sonraki işlemler için yeterince büyük olur. PA kalitesi ve verimliliği bu nedenle cep telefonlarının sinyal bütünlüğü ve pil ömrü açısından kritik önem taşır. Alınan sinyali yükseltmek için kullanılana düşük gürültülü amplifikatör (LNA) denir.
- Anahtar: Anahtar açık ve kapalı arasında geçiş yaparak sinyallerin geçip geçmemesini sağlar. Şunlara ayrılabilir: tek kutuplu tek atış, tek kutuplu çift atış, çok kutuplu çok kutuplu anahtar.
- Anten ayarlayıcı: Anten ayarlayıcı antenden sonra ancak sinyal yolunun sonundan önce yerleştirilir, böylece iki tarafın elektriksel özellikleri aralarındaki güç aktarımını iyileştirmek için birbiriyle eşleşir. Eşleştirme yöntemi sinyal frekansına göre değiştiği için cihaz ayarlanabilir olmalıdır.
Spesifik sinyal iletim yolundan:
- Sinyal alma yolu: anten (alınan sinyal) - anahtar filtresi - LNA (küçük sinyal amplifikasyonu) - radyo frekansı alıcı-verici - temel bant.
- Sinyal iletim yolu: temel bant-radyo frekansı alıcı-verici-PA (güç amplifikatörü) -şalter filtre-anteni (iletim sinyali).
2. İletişim teknolojisi yükseltilir ve RF ön ucunun değeri iki katına çıkarılır
Her nesil hücresel teknoloji, yeni teknolojiler ve yeni RF ön uç değeri getirecektir. 2G'den 4G teknolojisine kadar olan gelişmeye bakıldığında, her nesil hücresel yeni teknolojiler getirdi. 2G'den 3G'ye, alım çeşitliliği arttı ve 3G'den 4G'ye taşıyıcı kümelemesi, daha yüksek frekans bantları ve 2x2 MIMO (Çoklu giriş Çoklu çıkış), 4.5G, UHF, 4x4 MIMO ve daha fazla taşıyıcı birleştirme eklenerek daha da yükseltilir. Daha fazla frekans bandı ve daha fazla teknolojiyle, karşılık gelen radyo frekansı ön uç bileşenlerinin değeri artmaya devam ediyor.
Değer açısından: 1) 2G'den 4G'ye, RF ön ucunun tek birim değeri 10 kattan fazla artacak ve 2) 4G'den 5G'ye, RF ön ucunun tek birim değerinin üç kattan fazla artması bekleniyor.
- 2G: ortalama maliyet < 1 ABD doları, basit yapı, çalışması için yalnızca bir dizi filtre ve anten anahtarı ile 1 PA'ya ihtiyaç duyar; 3G: ortalama 2,6 ABD doları maliyet, alıcı devreyi artırın, karşılık gelen bileşen tüketimi artar.
- 4G: Ortalama maliyet 7,2 ABD doları, frekans bantlarının sayısı artıyor ve bileşenlerin sayısı ve karmaşıklığı 2G / 3G terminallerinkinden çok daha fazla.
- 4.5G: Ortalama maliyet 16.35 ABD dolarıdır, daha fazla taşıyıcı birleştirme daha fazla bileşen ekler.
- 5G: ortalama maliyet > 50 ABD doları karşılığında, frekans bandı 6 GHz ve milimetre dalga bantlarına yükseltilerek daha fazla RF bileşeni ve daha yüksek değerli RF bileşeni getirildi.
3. 5G ağı adım adım gelişecek ve terminal çipi entegre edilecek
Ağ tarafı, NSA'dan (bağımsız olmayan ağ oluşturma) bağımsız ağ oluşturmaya (SA) . 5G ağ yapısı iki adıma bölünmüştür. İlk 5G dağıtımları bağımsız olmayan ağ iletişimi kullanacaktır, yani 4G ile uyumlu iken 5G kapsamı için 4G çekirdek ağları kullanacaktır. Mimari kademeli olarak bağımsız ağa (SA) yükseltilecektir.
Maliyetten, alandan ve güç tüketiminden tasarruf etmek için 5G SoC ve 5G RF yongalarının entegrasyonu bir trend olacak ve 5G akıllı telefonların tasarımında üç evrim aşaması var:
- İlk aşama: İlk 5G ve 4G LTE veri aktarımı ayrı şekillerde olacaktır. 5G teknolojisinin çoğu, LTE-Advanced Pro'nun evriminden ve geliştirilmesinden gelmektedir.Bununla birlikte, 4G ve 5G'nin kodlama yöntemleri farklıdır ve kullanılan frekans bantları farklıdır.Bu nedenle, 5G ve 4G verilerinin ilk iletimi ayrı şekillerde olacaktır. Akıllı telefon parçası, 7 nanometre (nm) işlem AP ve 4G LTE (2G / 3G dahil) temel bant yongası SoC olacak ve bir dizi radyo frekansı yongası (RFIC) ile donatılacak. 5G veri aktarım ucu, 10nm'lik bir işlem, hem Alt-6GHz hem de milimetre dalga bantlarını destekleyebilen 5G temel bant yongası içeren tamamen başka bir bağımsız konfigürasyondur ve ön uç, biri 5G Sub- 'yi destekleyen 2 bağımsız RF bileşeni ile donatılmıştır. 6GHz radyo frekansı IC, diğeri milimetre dalga radyo frekansı ön uç anten modülünü destekler.
- İkinci aşama: 5G akıllı telefon pazarı hala erken aşamalarında.İşlem verimi ve maliyet hususlarına ek olarak, ana konfigürasyon hala bağımsız bir AP ve daha küçük bir 4G / 5G ana bant çipi olacak.
- Üçüncü aşama: AP ve 4G / 5G temel bant çipli SoC çözümleri gerçekleştirilecek ve LTE ve Alt-6GHz radyo frekansı IC'lerin de daha fazla entegre edilmesi bekleniyor. Milimetre dalgalı RF ön ucu hala bağımsız bir modül olarak mevcut olmalıdır.
4. 2019, 5G cep telefonlarının ilk yılı ve 2020'nin penetrasyonu hızlandırması bekleniyor
2019, 5G cep telefonlarının ilk yılı ve 6G altı cep telefonlarının yaygınlığı 2020'de hızlanacak. Operatör ağı dağıtımının ilk aşamasında, milimetre dalga cep telefonlarının faydaları nispeten düşüktür.Aynı zamanda, maliyet ve boyut sorunları nedeniyle, 2019-2022'de Sub 6G'nin temel dayanak noktası olması beklenmektedir.
2020'de 5G'nin hızlandırılmış penetrasyonu konusunda neden iyimsersiniz?
Talep tarafı: 2019'un ikinci yarısındaki yenileme talebinin bir kısmı, önümüzdeki yıl 5G cep telefonu satın alınana kadar ertelenecek;
Arz tarafı: 2019'un ikinci yarısında stok eritme ve gelecek yıl yeniden stoklama. 2019'un ikinci yarısında cep telefonu üreticileri kesinlikle büyük ölçekte 4G cep telefonu envanterine gidecek, çünkü gelecek yıl modellerin bu kısmının satılması zor olacak; aynı zamanda önümüzdeki yıl 5G cep telefonları nispeten olgunlaşacak ve başka bir dalga başlayacak. Envanteri doldurun.
Fiyat tarafı: 5G cep telefonlarının fiyatı, 5G cep telefonu penetrasyonunu teşvik etmek için alt ve orta menzile giriyor.Huawei Mate 20 X 5G cep telefonunun fiyatı 6.000'den fazla. Fiyatı beklenenden düşük. Bunun iyi bir sinyal olduğunu düşünüyoruz. Yerli 5G cep telefonlarının 2020 yılına kadar yaygınlaşmasını bekliyoruz. Çin'de 3.000 yuan'dan fazla olan modellerin 2020'nin sonunda 2021'de 2.000 yuan'dan fazla modellere girmesi bekleniyor.
Genel cep telefonu pazarının büyümesi yavaşlasa da, radyo frekansı bileşenleri ağ yükseltmeleriyle birlikte birikiyor.LTE-A Pro'nun karmaşıklığı arttıkça ve 5G radyo frekansı bileşenleri arttıkça, RF ön uç pazarı yüksek bir seviyede büyümeye devam edecek.
Tarafsız varsayım altında, 5G cep telefonlarının penetrasyon oranının 4G ile senkronize olduğunu varsayarsak, 5G cep telefonlarının küresel satışları 2020 yılında 180-190 milyon adet olacak ve yurt içi satışlar en az 80 milyon olacak. İyimser hipotez: Çeşitli yerli üreticilerin mevcut tahminlerine atıfta bulunarak ve Apple'dan üç 5G cep telefonu varsayarsak, yerli markaların 2020'deki toplam 5G cep telefonu sayısı 150 milyonu aşacak. İyimser koşullar altında, 5G cep telefonlarının 2020'deki küresel satışları 250 milyona yakın olacak, 5G Baseband / ap ve RF ön uç yarı iletkenler, 280-300 milyon adet hazırlamak mümkündür.
2. 5G RF ön ucu: değişen fırsatlar
1. 5G çekirdek teknolojileri: CA, MIMO, modülasyon şeması
5G teknolojisinde birçok değişiklik var ve taşıyıcı birleştirme, masif MIMO, yüksek dereceli QAM (karesel genlik modülasyonu, Rature Genlik Modülasyonu) ve benzeri birçok ilgili terimi duyacağız. Aslında, tüm iletişim teknolojisinin yükseltilmesi Shannon'un teoremi ile ilgilidir ve ilgili teknoloji yükseltmesi de, özellikle 123 kanal kapasitesi C katsayısını artırmak için Shannon formülüyle ilgilidir:
- Katsayı 1'i artırmanın fiziksel anlamı şudur: MIMO sayısını artırmak ve baz istasyonlarının yoğunluğunu artırmak (ultra yoğun ağ oluşturma);
- Katsayı 2'yi artırmanın fiziksel anlamı şudur: spektrum genişliğini arttırmak, biri yeni sub6G ve milimetre dalga bantları eklemek gibi yeni frekans bantları veya spektrum verimliliğini artırmak için CA (Taşıyıcı Toplama) kullanmaktır.
- Katsayı 3'ü artırmanın fiziksel anlamı şudur: sinyal-gürültü oranını, özellikle daha yüksek dereceli QAM modülasyon yöntemleri yoluyla iyileştirmektir.
2. Sub 6G: Çekirdek teknolojinin RF ön ucuna getirdiği değişiklikler
(1) MIMO: Bağımsız radyo frekansı kanalını artırın, anten ayarını ve anten anahtarını artırın
M IM O: Sinyal göndermek için birden çok anten ve sinyal almak için birden çok anten kullanan bir iletim teknolojisidir. Aynı frekans bandında aynı taşıyıcı üzerinde farklı bilgilerin iletimini gerçekleştirin. Bu teknik aynı zamanda her antenin ayrı bir besleme noktasına sahip olduğu uzaysal çoğullama olarak da adlandırılır. 5G-Sub 6G daha fazla MIMO ekleyecek ve 4x4 downlink MIMO, 5G için zorunlu bir gereklilik olacak.
Radyo frekansı cihazlarına etkisi:
- Daha fazla anten ve daha bağımsız RF kanallarına ihtiyaç vardır ve karşılık gelen RF ön uç bileşenleri aynı anda artırılır.
5G alt 6G cep telefonları için, 4x4 aşağı bağlantı MIMO zorunlu bir gereksinim olacaktır ve 1T4R (NSA) veya 2T4R (SA) olabilir. Bu değişiklik, isteğe bağlı aşağı bağlantı 4x4 LTE MIMO'yu destekleyen cep telefonu tasarımları için açık değildir. Diğer birçok cep telefonu için, radyo frekansı bileşenlerinde (LNA, anahtarlar, filtreler vb.), Sinyal yönlendirme karmaşıklığında ve anten bant genişliğinde önemli bir artış gereklidir ve 4 anten ve 4 bağımsız radyo frekansı kanalı gereklidir. Yukarı akış MIMO'yu düşünürseniz, daha fazla bileşen (PA, anahtarlar, filtreler, vb.) Eklenir.
- Yüksek performanslı anten ayarlama (anten sunucusu) ve anten anahtarı miktarı artırılır.
Daha fazla MIMO, daha fazla anten gerektirir, ancak cep telefonlarının sınırlı alanı nedeniyle, tek bir cep telefonuna monte edilebilecek anten sayısı sınırlıdır, bu nedenle, her bir antenin daha geniş bir frekans aralığını verimli bir şekilde desteklemesi ve anten sayısını tolere edilebilir tutması gerekir. Kapsama alanı içinde. 1 Radyasyon verimliliğini artırmak için daha fazla anten tuneri; 2 Sınırlı sayıda ek anten nedeniyle, sinyal bağlantılarının sayısını en üst düzeye çıkarmak için yüksek performanslı anten değiştirme anahtarları gereklidir, bu nedenle anten anahtarlarının sayısı da artacaktır.
(2) Daha fazla CA ve daha yüksek frekans bantları: frekans bantlarının sayısı artmaya devam ediyor
Bu bölümün ilk altbölümündeki analize göre, spektrum genişliğini arttırmak kanal kapasitesini artırabilir ve bu da iletim hızını arttırır. Spektrum genişliğini artırmanın iki yolu vardır, biri taşıyıcı toplama (CA) yoluyla spektrum kullanımının verimliliğini artırmak, diğeri ise yeni spektrum geliştirmektir.
Operatör toplama (CA)
Taşıyıcı birleştirme (CA), spektrum kullanımının verimliliğini artırır. CA, birden çok taşıyıcıyı daha geniş bir frekans spektrumunda bir araya toplar ve aynı zamanda, iletim hızını ve spektrum kullanım verimliliğini artırmak için kesintili spektrum parçalarını bir araya toplayabilir. Şunlara ayrılabilir: bantlar arası taşıyıcı toplama, bant içi taşıyıcı toplama (sürekli / süreksiz).
Taşıyıcı kümelenmesi, frekans bantlarının sayısında önemli bir artış sağlar. 4G LTE4G'den 4G LTE-Advanced Pro'ya, taşıyıcı toplama kombinasyonlarının sayısı katlanarak arttı ve frekans bantlarının sayısı da hızla arttı. 664G LTE'den 1.000'in üzerinde 4G LTE-Advanced Pro'ya, 5G daha fazlasını getirecek Taşıyıcı birleştirme, toplam frekans bandı sayısının 10.000'i aşması bekleniyor.
Taşıyıcı yakınsamasının RF ön ucuna etkisi:
Anten anahtarlarının sayısı arttı;
Taşıyıcı kümelenmesi, frekans bantlarının sayısında önemli bir artışa neden olduğundan, anten sayısında bir artış getirmeyecek, dolayısıyla anten anahtarlarının sayısı artacaktır.
Filtrelerin sayısı önemli ölçüde arttı;
- Taşıyıcı birleştirme, frekans bantlarının sayısını artıracağından ve bir frekans bandı eklemek en az 2-3 filtre gerektirdiğinden, filtre sayısı önemli ölçüde artacaktır.
- PA ve LNA mutlaka artmayacaktır ve diğer anahtarların sayısı da artacaktır.
- PA ve LNA nispeten geniş bir bant genişliğine sahip olduğundan, birden fazla frekans bandı tarafından paylaşılabilir ve anahtarlar tarafından değiştirilebilir, böylece karşılık gelen PA ve LNA anahtarları artacaktır.
Yeni spektrum kullanım kaynaklarının geliştirilmesi
Yeni spektrum kaynaklarının geliştirilmesi, iletişim teknolojisinin gelişiminin sürekli olarak desteklenmesinin yönüdür. . Örneğin, 2G yalnızca 900MHz ve 1800MHz olmak üzere iki frekans bandı kullanır ve 3G, 1.9GHz, 2.1GHz ve 2.6GHz gibi birkaç ana frekans bandı eklemiştir. 4G iletişiminin gelişimi, şimdiye kadar 60'tan fazla frekans bandı tanımlamıştır. 5G NR'nin tanımlanan spektrum aralığı 6GHz'e (FR1) ve geçmişte hücresel mobil ağlarda hiç kullanılmayan milimetre dalga bandına (FR2) yükseltilmiştir.
Yeni spektrum kaynaklarının geliştirilmesi, daha yüksek frekans bantlarına ve daha geniş spektrum kullanım aralıklarına doğru bir eğilime sahiptir. 5G iletişimi daha yüksek frekans bantları kullanır.Bir yandan küresel iletişim olarak kullanılabilecek daha fazla frekans bandı arar, diğer yandan yüksek frekans bandı daha geniş spektrum kaynaklarına sahiptir ve Gbps düzeyinde iletim uygulama hizmetleri sağlayabilir. Örneğin, 4G LTE mobil iletişim teknolojisi, 700MHz'den 3.5GHz'e uzanan bir frekans bandı kullanır ve Rel.15 sürümündeki 5G NR tanımlı spektrum aralığı 6GHz'e (FR1) yükseltilir ve geçmişte hücresel mobil ağlar tarafından hiç kullanılmamış olan milimetre Bant (FR2).
Yeni 5G spektrumunun RF ön ucuna etkisi:
1) Daha fazla ve daha yüksek frekans bantları:
- Daha fazla frekans bandı, RF bileşenlerinin eşzamanlı artışını sağlar.
- Filtre: BAW / FBAR kullanımında artış.
- SAW yalnızca 2G içindeki frekans bantlarını desteklediğinden, 5G-sub 6G, 2G'nin üzerindeki yüksek frekans bantları için uygun BAW / FBAR miktarını artıracaktır;
2) Daha büyük bant genişliği: Maksimum tek kanal bant genişliği 4G için 20 MHz'den 5G alt6 için 100 MHz'e değiştirildi.
- Belirli koşullar altında, büyük bant genişliğine uygun LTCC (Low Temperatrue Co-fired Ceramic) seramik filtrelerin kullanılması gerekir.
- Bant genişliği ne kadar genişse, filtrenin tutarlılığı o kadar zor ve sıcaklık kayması problemi o kadar zorlaşır.Belirli koşullar altında, geniş bant genişliğine uygun bir LTCC seramik filtre kullanmak gerekir.
- PA performansının iyileştirilmesi, daha büyük bant genişliği kapsamı gerektirir.
3) Daha yüksek dereceli QAM modülasyonu: RF ön uç performans iyileştirmesi
QAM modülasyonu, frekans bandı kullanımını daha da iyileştirmek için çoklu taşıma ve kareleme taşıyıcı teknolojisini birleştiren dörtlü genlik modülasyonu olarak da adlandırılır. Daha yüksek seviyeli QAM modülasyonu, iletim hızını artırabilir ve 256QAM modülasyonunun hızı, 64QAM modülasyonunun 1.3 katıdır. 5G, daha yüksek dereceli QAM modülasyonu kullanacaktır.
Üst düzey QAM modülasyonunun RF ön ucu üzerindeki etkisi:
PA gibi radyo frekansı cihazları daha yüksek doğrusallık ve başka performans gerektirir.
QAM modülasyon noktalarının sayısı ne kadar fazla olursa, o kadar fazla bilgi gönderilir ve spektrum verimliliği o kadar yüksek olur. Ancak nokta ne kadar fazlaysa, taşıyıcı üzerindeki genlikleri o kadar yakın olur ve sinyalin gürültü veya parazit olma olasılığı o kadar yüksektir. RF bileşenlerinin performansı iyileştirilmelidir. Örneğin, QAM256 modülasyonu daha yüksek PA doğrusallığı gerektirecektir. Ek olarak, bu PA performans gereksinimlerini karşılamak güç zorlukları getirebilir.
3. Milimetre dalgası: devrim niteliğinde bir değişiklik
Milimetre dalga radyo frekansı ön ucu ve anten, bir milimetre dalga (mmWave) anten modülüne entegre edilmiştir. Milimetre dalga radyo frekansı modülü, yalnızca PA, filtre, anahtar ve LNA'yı entegre etmekle kalmaz, aynı zamanda anten ve anten tunerini entegre edebilir ve son olarak AiP veya AoP teknolojisi aracılığıyla bir milimetre dalga anten modülüne paketlenebilir.Anten bu modüle önceden entegre edilmiştir. Anten ayarını önceden yapın, böylece tüm bileşenler birlikte daha akıllıca çalışabilir, böylece bir ışın oluşturmak ve bilgi aktarımının kalitesini sağlamak kolaylaşır.
Milimetre dalgası, süreç ve malzeme yükseltmelerini getirir . Filtre: BAW şu anda 6G içindeki frekans bantlarını desteklediğinden, milimetre dalga bandında IPD veya seramik gibi teknolojilerin kullanılması beklenmektedir; PALNA anahtarları: milimetre dalga bandındaki uygulamalar daha gelişmiş SOI teknolojilerini kullanacaktır.
4. RF ön uç yarı iletkenleri: modülerlik kaçınılmaz bir eğilimdir
RF ön uç yarı iletken modülerizasyonu bir eğilimdir. Akıllı telefonların sınırlı alanı ve bileşenlerin artması nedeniyle, RF ön uç bileşenlerinin modülerleşmesi kaçınılmaz bir eğilimdir. 4G çağında, ASM, FEMID, PAMiD ve benzeri gibi farklı entegrasyon seviyelerine sahip birçok RF ön uç modülü türü vardır. Şu anda PAMiD en yüksek modülerliğe sahiptir.PA, RF anahtarlarında kullanılan GaAs HBT, LNA ve RFSOI kullandığından, filtre MEMS teknolojisini kullanır, bu nedenle filtrenin entegrasyonu zordur.
Artan karmaşıklık, sınırlı alan, modülerleştirme eğilimini teşvik etme
İletişim teknolojisinin yükseltilmesiyle birlikte, cep telefonu RF ön ucunun karmaşıklığı artmaya devam ediyor . Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, iPhone ve Android LTE RFFE'nin tasarım evrimi. LTE evriminin bir sonraki adımı, 3x20MHz sistemin maksimum teorik verimini 600mbps'ye veya hızda% 33 artışa iterek daha yüksek işlevli cihazlara üst düzey modülasyonu (256QAM) dahil etmektir. Ayrıca kısa süre içinde 4x4 MIMO anten düzeni de uygulamaya kondu. Yine, bu gelişmeler RFFE'nin genel karmaşıklığını artırmıştır.
RF ön ucuna tahsis edilen PCB kartı alanı artmadı ve modülerlik kaçınılmaz bir trend haline geldi . RF ön uçların miktarı ve karmaşıklığı keskin bir şekilde artmış olsa da, bu işleve ayrılan PCB alanı miktarı azalmakta, modülerleştirme yoluyla ön uç cihazların yoğunluğunu artırma eğilimi haline gelmiştir.
RF bileşenlerindeki modüller şu anda pazarın% 30'unu oluşturmaktadır ve bu oran gelecekte kademeli olarak artacaktır. Navian tahminlerine göre, modüller artık RF bileşen pazarının yaklaşık% 30'unu oluşturuyor Modülerleştirme trendi altında, bu oran gelecekte kademeli olarak artacak. Murata filtre sevkiyatları perspektifinden bakıldığında, modüllerdeki filtre sevkiyatlarının oranı şu anda% 50'yi aşıyor ve oranın gelecekte kademeli olarak artması bekleniyor.
Apple, Samsung, Huawei ve Xiaomi gibi çoğu cep telefonunun farklı modülerlik seviyeleri vardır. Alan açısından, iPhone X'i örnek alırsak, modüler radyo frekansı cihazlarının alanı yaklaşık% 50'dir. Örnek olarak Samsung'u ele alalım 2012'de, Samsung Galaxy SIII'deki ana RF bileşenlerinin yalnızca% 6'sı modüle entegre edildi ve bu bileşenler, RF ön uç BOM maliyetinin% 26'sını oluşturuyordu (RF alıcı-vericileri hariç). Aksine, modüler bileşenler Samsung Galaxy S8 Plus'taki RF ön uç BOM'un% 87'sini oluşturuyor.
Farklı malzemelerin modülerleştirilmesi ve radyo frekansı bileşenleri arasındaki etkileşimin azaltılması zordur . RF ön uç cihazları genellikle iki işleme ayrılır; biri yarı iletken süreç (PA / LNA / anahtar) ve diğeri MEMS işlemi (filtre). PA GaAs HBT kullandığından, LNA GaAs / SiGe kullanır ve RF anahtarı RF SOI kullanır, hepsi yarı iletken süreçlerdir ve filtreler MEMS işlemlerini kullanır, bu nedenle filtrelerin entegrasyonu zordur.
3G / 4G, ayrık ve modüler bir arada var olacak ve 5G artımlı parçanın çoğu modüler olacak
3G / 4G çağında, RF ön uç entegrasyonunun seviyesi tasarım ve maliyet performansına bağlıdır ve ayrık ve modüller bir arada var olur. Alanla ilgili hususlar nedeniyle, 4G ileri teknoloji cihazlar, bazı RF bileşenlerinin modül şeklini almasını gerektirir, ancak RF ön uç modüllerinin maliyeti nispeten yüksek olacaktır, bu nedenle düşük kaliteli cihazlar genellikle ayrıktır. Genel olarak konuşursak, radyo frekansı entegrasyon seviyesi, benzer şekilde tasarlanmış ve fiyatlandırılmış diğer akıllı telefonların radyo frekansı kısmının maliyeti ile doğrudan ilgilidir.
5G çağındaki yeni eklemelerin çoğu modüllerdir ve entegrasyon gelişmeye devam edecektir.
- Modülerleştirme trendi, yeni eklenen 5G modüllerinin çoğu PAMiD, PA + FEMiD ve DRM modülleridir. Cep telefonlarının sınırlı alanı ve 5G'nin çok sayıda RF ön uç cihazı eklemesi gerektiğinden, 5G frekans bandına yeni eklenen RF ön uç cihazlar, bazı anten plekserleri, küçük anahtarlar, anten ayar anahtarları vb. Dışında, esas olarak modüller biçimindedir. Artımlar tüm modüllerdir.
- Radyo frekansı modülündeki entegrasyon seviyesi sürekli olarak gelişmektedir. Başlangıçta düşük için kullanıldı (yaklaşık olarak < 1GHz), orta (~ 1-2GHz) ve yüksek frekanslı (~ 2-3GHz) radyo frekansı bileşenleri üç ayrı modülde paketlenmiştir. Bundan sonra, düşük frekanslı modül 600MHz'e genişletildi ve orta ve yüksek frekanslı modüller bir araya getirildi. Modüle giderek daha fazla cihaz entegre edilmiştir ve UHF (~ 3-6GHz) modülü, mevcut LTE frekans bandını ve 5G'nin getirdiği yeni frekans bandını destekleyecektir. Milimetre dalgası, anteni ve RF ön ucunu tek bir modüle entegre ederek yıkıcı bir değişiklik olacaktır.
PA modülü skyworks liderliği ele alıyor ve Avago, yüksek kaliteli PA modülleri arasında güçlü bir konuma sahip ve Murata, alıcı çeşitlilik modüllerinin en büyük sevkiyatına sahip. PA pazarı esas olarak Qorvo, Avago ve skyworks tarafından işgal edildiğinden, üç PA modülü en yüksek oranlara sahiptir.Skyworks, orta ve düşük frekanslı modüllerin büyük bir sevkiyatına sahipken, avago, çeşitlilik alırken orta-üst düzey PA modülü pazarında güçlü bir konuma sahiptir. Murata, en büyük modül sevkiyatına sahiptir.
3. 4G - 5G RF ön alan ölçümü: yapısal büyüme
1. Genel olarak yüksek büyüme: bileşen sayısı + karmaşıklık büyük ölçüde arttı ve pazar alanı ikiye katlandı
Küresel RF ön uç pazar alanı,% 14 bileşik büyüme oranıyla 2022 yılına kadar 30 milyar ABD Dolarını aşacak. Önceki bölümde tartıştığımız gibi, 5G teknolojisi yükseltmeleri ve değişiklikleri, RF ön uç cihazlarının sayısında ve değerinde bir artışa neden olmuştur.Küresel RF ön uç pazarı, 2017'de 15,1 milyar ABD doları iken, yıllık bileşik artışla 2023'te 35,2 milyar ABD dolarına çıkacaktır. Hız% 14'e kadar çıkıyor.
2. Yapı: filtre > LNA / Açık / Kapalı / Ayarlama > PA
RF ön ucunun fiyat artışı yapısaldır ve filtreler ve anahtarlar gelecekte en hızlı büyüyecek. Genel olarak RF ön uç cihazlarının büyümesi yüksek olmasına rağmen, farklı RF ön uç cihazlarının büyümesi de yapısaldır. Filtre, frekans bantlarının sayısıyla ilişkili olduğundan, frekans bandını artırmak, filtre eklemeyi gerektirir, bu nedenle önümüzdeki birkaç yıl içinde filtrenin bileşik büyüme oranı% 19 kadar yüksek olacaktır ve PA bir bileşik yarı iletken işlem olduğundan bant genişliği geniştir, bu nedenle birden fazla frekans bandı bir PA'yı paylaşabilir. , Büyüme hızı nispeten yavaş.
(1) Filtre: En hızlı büyüme oranı, RF ön ucundaki artışın% 70'ine katkıda bulunur
Akustik filtreler SAW ve BAW filtreleri şu anda ana akımdır SAW, pazarın% 73'üne mal olur ve BAW daha yüksek bir frekansa sahiptir. Cep telefonundaki filtreler, SAW, TC-SAW (iyileştirilmiş sıcaklık performansına sahip SAW), BAW / FBAR vb. Dahil olmak üzere temel olarak akustik filtrelerdir. SAW ve BAW arasında, maliyet ve yüksek frekans performansı iki ana referans faktörüdür: BAW, yüksek frekanslarda daha iyi izolasyon ve ekleme kaybına sahiptir, bu nedenle yüksek frekans performansı daha iyidir ve düşük maliyet nedeniyle SAW daha ucuzdur. , Hala filtre pazarının çoğunu işgal ediyor. Resonant'ın tahmin verilerine göre, SAW filtreleri şu anda terminal filtre pazarının% 73'ünü oluşturuyor.
Avago gibi Amerikalı üreticiler BAW pazarının% 90'ından fazlasını oluştururken SAW, Murata tarafından temsil edilen Japon imalatçıların hakimiyetindedir. Tedarik modeli açısından Avago, yaklaşık% 60'lık pazar payı ile BAW filtre alanında liderdir ve onu% 30 ile Qorvo izlemektedir. SAW filtre alanında% 50 pay ile Murata liderdir ve onu diğer iki Japon tedarikçi, Taiyo Yuden ve TDK izlemektedir.
5G alt 6G artış: alt 6G, ana artış olarak çoğunlukla LTCC ve BAW alır. Yeni 5G frekans bandı iki özelliğe sahiptir, biri daha yüksek frekansa ve diğeri daha geniş bir bant genişliğine sahiptir.Bu nedenle, yeni 5G filtresi için BAW / FBAR filtresi 6GHz'e kadar frekansları işleyebilir, düşük kayıp özelliklerine sahiptir, bant dışı iyi bastırma özelliğine sahiptir ve uygulanabilirdir. Bitişik spektrumları filtrelemek için. Geleneksel akustik filtre şu anda aşırı geniş bant genişliği için uygun değildir ve LTCC filtreleri daha geniş bir bant genişliği gerektiğinde seçenek olacaktır.
Çekirdek sürücü: CA + frekans bandı artırılır ve filtre miktarı doğrusal olarak frekans bandı ile ilişkilidir.Bir frekans bandı en az 1-2 filtreye karşılık gelir. Filtreler, miktar ve değer bakımından en hızlı büyüyenlerdir. 1 Değer açısından, filtreler güçlü bir şekilde büyüdü ve dupleksleyici ve çoklayıcıların oranı arttı. Tüm filtrenin değeri 2018'de 9,2 milyar ABD dolarından 2025'te 28 milyar ABD dolarına yükselecek ve 2025'te RF pazarının% 70'ini oluşturacak. %. 2 Hacim açısından büyüme de çok hızlı ve sevkiyatlar 2025'te RF pazarının% 72'sini oluşturacak.
5G milimetre dalga artışı: IPD ve seramik filtreler muhtemelen seçenek olacaktır. Skyworks, 5G teknik incelemesinde benzer görüşlerden bahsediyor ve akustik filtrelerin milimetre dalga problemini de çözebileceğine inanmıyor.Pasif bileşenleri silikon, cam veya seramik yüzeylere entegre eden IPD (Entegre Pasif Cihaz) filtreleri Bir seçim olacak.
(2) ÖA: Genel büyüme nispeten sabit
KA'ların sayısındaki artış sınırlıdır ve değer miktarı artmıştır. PA esas olarak iletilen radyo frekansı sinyalinin gücünü yükseltmek için kullanılır.Bu nedenle, 5G, PA'yı artırmak için sinyal iletim bağlantısını artırır, ancak PA'nın daha geniş bir bant genişliğine sahip olması nedeniyle, çoklu mod ve çoklu frekans PA gibi çoklu frekans bantları tarafından paylaşılabilir. Bu nedenle, 1 Hacim açısından, PA'da büyüme yok Ana çok modlu ve çok frekanslı KA'ların entegrasyonu artmış ve düşük kaliteli cep telefonu pazarı (2G cep telefonları) azalmıştır. 2 Çok modlu ve çok frekanslı PA'nın değeri daha yüksek olduğu ve PA'nın değeri 2018'de 4,45 milyar ABD Dolarından 2022'de 5 milyar ABD Dolarına çıkacağı için, toplam değer bir ölçüde artmıştır.
Skyworks, Avago, Qorvo, PA'daki üç büyük oyuncudur . PA, RF ön ucunda aktif bir cihazdır ve tasarımı ve üretimi zordur. Skyworks şu anda dünyanın en büyük tedarikçisidir. Avago ve Qorvo ikinci ve üçüncü sırada yer almaktadır. Üç şirket, küresel cep telefonu PA pazarının% 80-90'ını oluşturmaktadır. Oligopoly.
GaAs, yüksek kaliteli PA için tercih edilen teknoloji olmaya devam edecek ve milimetre dalgası SOI PA'yı benimseyebilir. Şu anda galyum arsenit PA hala ana akımdır LTE Pro ve 5G Sub 6G gereksinimleri arttıkça, GaAs penetrasyon oranı da artacaktır. CMOS PA gittikçe daha olgun hale gelmesine ve entegrasyon avantajına sahip olmasına rağmen, parametre performansının etkisi nedeniyle yalnızca alt uç pazar için uygunken, SOI PA milimetre dalgası için benimsenebilir.
5G, PA'ya yeni gereksinimler getiriyor . Yeni 5G Sub 6G teknolojisini desteklemek için ultra yüksek frekanslı PA'lar eklemek gerekir. Örneğin, 2T4R'deki 2x2 uplink MIMO ek PA'lar gerektirir. 5G'nin daha büyük bant genişliği, PA'lara yeni güç gereksinimleri getirir ve daha yüksek güç tüketimi gerektirir. PA'nın doğrusallığı, PA'nın güç tüketimi kontrolü ve yapısal paketteki termal yönetim daha önemli hale geldi.
(3) Geçiş: hızlı büyüme, SOI tercih edilen teknolojidir
Cep telefonlarında çok sayıda anten anahtarı vardır ve birçok türü vardır.Yapısına göre tek kutuplu çift atışlı, tek kutuplu çok atışlı ve çok kutuplu çok atışlı anahtarlara ayrılabilirler.Tx-Rx anahtarları, Atenna Cross anahtarları, Rx anahtarları vb.
RF anahtarları, ister yalnızca Rx için ister Rx / Tx için kullanılsın, güçlü bir büyüme sağlayacaktır. Değer ve miktar ne olursa olsun, RF anahtarları yüksek büyümeye öncülük edecek. Küresel RF anahtar pazar alanı 2018'de 1,45 milyar ABD dolarından 2025'te 2,3 milyar ABD dolarına çıkacak. Rx / Tx anahtarlarının büyümesi, MIMO antenlerinin çeşitliliğinden gelecek. CA ve daha fazla frekans bandı nedeniyle Tx kullanımı ve anten değiştirme sayısı artmıştır.
SOI, RF anahtarları için hala tercih edilen teknolojidir ve RF MEMS teknolojisi, üst düzey anten anahtarı pazarına girecektir. . Teknik açıdan bakıldığında, SOI hala RF anahtarları için tercih edilen teknolojidir. Bulk-CMOS pazardan kademeli olarak çekilebileceğinden, RF MEMS teknolojisi 2019'da nüfuz etmeye başlayacak ve üst düzey anten anahtarı pazarında istikrarlı bir şekilde büyüyecek.
(4) Anten ayarı: Antenlerin sayısının ve karmaşıklığının artmasıyla birlikte hızlı büyüme
Anten tasarım zorlukları artar ve anten ayarlama kullanımı artar. 14G döneminde, tam ekranların teşvik edilmesi ve kameralardaki artış nedeniyle anten boşluk payı küçüldü, anten tasarımının zorluğu ve verimlilikteki artış azaldı ve anten performansını iyileştirmek için giderek daha fazla ayar anahtarına ihtiyaç duyuldu. 25G, anten tasarımına daha fazla zorluk getiriyor. 4G'nin başlangıcından mevcut 5G'ye kadar, MIMO kademeli olarak arttı ve frekans bantları da arttı.Bu antenlerde bir artış getirdi. Alt-6Ghz'de, 8'den 10'a ihtiyaç var. Antenler, ancak milimetrik dalga çağında, cep telefonu antenleri 10 ila 12 veya daha fazla artacaktır.Anten sayısı arttıkça, antenler için kalan alan küçülüyor ve benzer açıklık ayarı (Açıklık Ayarı) ve empedans ayarı gerektiriyor. (Empedans Eşleştirme) ve daha küçük anten çözümleri ve çözmek için düşük kayıplı ayar.
Anten ayarlama miktarı hızla artıyor. 5G 4x4 MIMO ve 8x8 MIMO mimarileri anten sayısını artırdığından ve anten tasarımının zorluğunu artırdığından, anten ayarlama anahtarlarının miktarı hızla artmakta ve anten bant genişliğini artırmak için daha fazla açıklık ayarı ve anten radyasyon verimliliğini artırmak için daha fazla empedans ayarı gerektirmektedir. Anten ayar anahtarı pazarı, 2018'de 450 milyon dolardan 2025'te 1,23 milyar dolara çıkacak. Şu anda, diyafram ayarlayıcıları toplam hacmin% 75'inden fazlasını oluşturuyor, ancak empedans ayarlama pazarı hızla büyüyecek ve 2025'te tüm anten ayarlama anahtarı pazarının% 70'ini oluşturacak.
Anten ayar anahtarı teknolojisi yolu SOI, ana görüştür ve RF MEMS'in payı giderek artacaktır. SOI ana teknolojidir ve Qorvo (Qorvo, mevcut ayar pazarının% 70'ini oluşturur) ve Skyworks gibi büyük üreticiler tarafından kullanılır. Cavendish Kinetics (CK) gibi üreticilerin RF MEMS proses kayıpları çok düşüktür, piyasa tarafından kabul görmüştür ve payı giderek artmaktadır.
(5) LNA: Alıcı kanal arttıkça istikrarlı büyüme
LNA pazarı, özellikle yeni eklenen alıcı kanallar nedeniyle istikrarlı bir şekilde büyüyecek . LNA, esas olarak alıcı-vericiye giden hattaki SNR'yi azaltmak için sinyal alırken küçük sinyalleri yükseltmek için kullanılır. 3G / 4G durumunda, bazı LNA'lar RF alıcı-vericiye entegre edilmiştir ve ayrı bir LNA yoktur.Bu nedenle LNA pazarı küçük bir alana sahiptir. 2017'de hızla büyümeye başlayacaktır. LTE Adv Pro ve 5G Sub-6 GHz'nin daha katı gereksinimleri nedeniyle, Ana frekans bandı iletişiminin bir LNA'ya sahip olması gerekir.
LNA'da şu anda SiGe hakimdir.Uzun vadede, özellikle milimetre dalgasında, SOI tabanlı LNA ana akım haline gelecektir. Şu anda, iPhone gibi ana akım cep telefonlarındaki LNA, çoğunlukla Infineon ve Skyworks'ten geliyor ve SiGe'den üretiliyor.İyi performans, düşük maliyet ve daha iyi entegrasyon nedeniyle, SOI LNA muhtemelen LNA trendine, özellikle de milimetreye mal olacak. dalga. SOI LNA ve SOI anahtar modülleri 2017 yılında kullanılmıştır.
3. 5G cep telefonu RF ön uç yarı iletkenlerinin değerinin bölünmesi ve hesaplanması
5G RF son değişiklikleri
- 5G'de yeni eklenen 4X4 MIMO, en az 4 antenin eklenmesini gerektirir ve ilgili anten ayarlama anahtarları ve diğer anahtarlar artar. Alma çeşitliliği modülü artacaktır.
- Daha fazla frekans bandı, daha fazla CA, daha fazla anahtar, birleştirici ve çoklayıcı (filtre) gerektirir.
- 5G Sub 6G ayrıca 1 veya 2 UHF PAMiD modülü gerektirir (örneğin, n77 / n78 ve n79'u desteklemek için, n41 ek bir tane gerektirir), DRx (çeşitlilik modülünü alır) ve 1T4R durumunda diğer anahtarlar, ayar vb. Aşağı da artması gerekiyor. 2T4R durumunda, 6GHz'in altında bir dizi UHF PAMiD modülü eklemek gerekir.
- Milimetre dalga (mmWave) için genellikle 3-4 mmWave modülleri gereklidir.
- Filtrelerin, anahtarların ve antenlerin sayısı da artacaktır.
4G ileri teknoloji telefonların ve amiral gemisi telefonların mevcut RF ön uç değeri 12-20 ABD dolarıdır. Gartner verilerine göre, 4G ileri teknoloji cep telefonu RF ön ucu yaklaşık 12,5 ABD doları, 4G amiral gemisi RF ön ucu yaklaşık 19,2 ABD doları ve LTE amiral gemisi / üst düzey akıllı telefon RF ön ucu yaklaşık 12-20 ABD doları değerindedir.
5G akıllı telefonların RF maliyeti başlangıçta yüksekti ve önümüzdeki yıl 30 ABD dolarının altına düşmesi bekleniyor. . 5G RF ön yüzün başlangıç fiyatı çok yüksek. 5G sub 6'nın 2T4R amiral gemisi telefonunun şu anki fiyatına göre değeri 37 ABD doları kadar yüksek olacak. Hesaplamalara göre orta-üst düzey cep telefonlarının 2020 veya 2021 sonu itibariyle 28 ABD dolarına düşmesi bekleniyor. , 5G penetrasyon oranı düşmeye devam ediyor ve RF front-end değerinin 20 $ 'ın biraz üzerine düşmesi bekleniyor.
4. Rekabet modeli: denizaşırı oligopol, yerli üreticiler geliştirme fırsatlarına öncülük ediyor
1. Sürekli birleşmeler ve satın almalar: RF ön uç modülerleştirme trendi + ana bant üreticileri ön uca doğru uzanıyor
Modülerleştirme eğilimi, RF ön uç üreticilerinin ürün kategorilerinin genişlemesini sağlar. Modülerleştirme eğilimi altında, çeşitli RF üreticileri, Murata'nın Peregrine'yi satın alması, Qorvo'nun RFMD ve TriQuint'in birleşmesiyle oluşması, Skyworks'ün Panasonic'in bir yan kuruluşunu satın alması ve Güney Kore'nin MEMS çözümünün TC-SAW ve FBAR teknolojisini satın alması gibi çeşitli satın almalar yoluyla ürün hatlarını geliştirdiler. .
Qualcomm, MediaTek, Spreadtrum ve diğer AP / ana bant yonga şirketleri, RF ön uçlarını konuşlandırdı . Qualcomm, PA üreticisi Black sand'ı 2014'te satın aldı ve 2016'da TDK ile ortak girişim şirketi RF360'ı kurdu; MediaTek, erken bir radyo frekansı PA yan kuruluşunu kurdu, 2015'te PA şirketi Airoha'ya yatırım yaptı, 2019'da vanchip'in hissedarı oldu ve Airoha'yı feshetti; Spreadtrum, RDA ile birleşti.
2. Mevcut rekabet ortamı: ABD ve Japon şirketleri, pazarın% 90'ını kaplayan bir oligopole sahiptir
RF ön ucuna şu anda IDM hakimdir ve Amerikalı üreticiler başı çekmektedir. İlk beş: Murata (IDM), Skyworks (ID M), Qorvo (ID M), Broadcom / Avago (Fabless, filtreler hariç), Qualcomm / TDK Epcos (Fabless).
- İlk kademe: Amerikan imalatçıları Broadcom, Qorvo, Skyworks, Murata, orta ve üst düzey pazarlara hakim;
- İkinci kademe: Japon üreticiler TDK, Taiyo Yuden;
- Üçüncü kademe: Hantai Lu Fabrikası, düşük kaliteli pazar
3. Geleceğin modelini değerlendirmek: Modüller gizli olanlardan daha iyidir, milimetre dalgası yeni oyuncular getirir ve yerli üreticiler fırsatlar yaratır
5G gibi teknik yükseltmeler, RF ön uçlarının zorluğunu artırdı ve önde gelen üreticiler genel olarak nispeten istikrarlı bir konuma sahipler. RF ön uç modülerleştirme trendi altında, birden fazla ürün kategorisine sahip üreticiler daha büyük avantajlara ve daha yüksek teknik ve müşteri engellerine sahip olacaklar.
- 5G düzen yolu 1: Gelişmiş 4Gà5G sub6Gà5G mmwave'den; Broadcom / Avago, Skyworks, Qorvo ve Murata tarafından temsil edilir.
- 5G düzen yolu 2: Qualcomm tarafından temsil edilen 5G mmwave'e doğrudan kesin. Daha önce tartıştığımız gibi, mevcut anahtarlama ve ayarlamaya ek olarak, milimetre dalganın daha fazla silikon tabanlı süreçler (üst düzey SOI gibi) kullanması ve milimetre dalgalı silikon tabanlı işlemlerin Intel, Samsung ve Huawei'yi (HiSilicon) RF ön uçları haline getirmesi bekleniyor. yeni oyuncu.
- Yerli üreticiler : Sürekli yerli ikame konusunda iyimser, modülerleştirme kabiliyetine sahip üreticiler veya modülerleştirme kabiliyetine sahip üreticilerle işbirliği yapma konusunda iyimseriz.
5. Yatırım önerileri (atlandı)
Ek: Yurtiçinde ve yurtdışında RF ön uç şirketlerinin tanıtımı (atlandı)
...
Hatırlatma: Orijinal belgeye ihtiyacınız varsa, bu raporu aramak ve indirmek için gelecekteki düşünce kuruluşu www.vzkoo.com'a giriş yapabilirsiniz.
En son içeriği zamanında almak için herkese açık "Future Think Tank" hesabını izleyin.
(Rapor kaynağı: Guojin Securities; Analist: Fan Zhiyuan)
