射频前端市场普遍不被公众所熟知,然而,无线通信却无法忽视它的存在,作为信号翻译不可或缺的工具,如今却被国际厂商牢牢掌控。该怎样突围?亟待以唯捷创芯为代表的国产厂商去突破与解决。
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“华为是全球5G技术的领导者,同时也是通信技术领域里的引领者,这两年来美国对华为的四轮制裁,限制了华为5G手机的发展,华为5G芯片也只能当4G来使用。”
在2021年华为冬季新品发布会上,消费者业务CEO余承东曾这样表述。
5G芯片只能当4G来使用的背后,不得不提及射频前端被“卡脖子”问题。在无线通讯中,射频前端与基带、射频收发器和天线共同实现无线通讯的两个本质功能,即二进制信号与电磁波信号之间的双向转化,据集Yole数据,射频前端市场由海外厂商垄断,导致了华为5G手机受挫。
如今,华为新款手机网络测试结果已然达到5G水平,其背后将代表着国产5G射频芯片产业的崛起,作为射频前端市场中的一员,唯捷创芯(688153.SH)在“卡脖子”问题上,致力提供高性能产品解决方案。
专注射频前端市场
如图表1所示,射频前端指的是射频收发芯片与天线之间的模块,包括PA模组(射频功率放大器模组)、LNA模组(接收端模组)。PA模组将调制电路所产生的射频信号功率放大,以输出到天线上辐射出去,而LNA模组主要用于通信系统中将接收自天线的信号放大,以便于后级的电子设备处理,两者之间的通力合作最终实现了无线电磁波信号的发送与接收,若是没有射频前端,手机等移动终端设备将无法拨打电话和连接网络,失去无线通信功能。因此,射频前端在无线通信领域里承担着不可或缺的作用。
唯捷创芯作为国内最早一批专注射频前端芯片研发、设计、销售的集成电路设计企业,近些年来一直深耕自身专业领域,据2022年年度报告披露,公司研发投入4.62亿元,占营业收入比例为20.19%,同比提升6.88%,研发人员353人,占公司总人数的比例56.94%,其中,硕士及以上学历人员149人,占总研发人员比例为42.21%。通过高度重视技术研发,让公司积累了近30项核心技术优势,在研项目也有12项。其中,在研项目主要以5G射频前端项目为主,整体研发项目预估投入资金规模为9.83亿元,累计已完成投入资金为6.53亿元,项目资金投入完成率为66.43%。另外,截至2022年底,公司已经拥有43项发明专利、12项实用新型专利和108项集成电路布图设计,以技术为核心构建的行业壁垒优势正逐步凸显。
现阶段唯捷创芯对外销售的产品主要分为PA模组、Wi-Fi射频前端模组和LNA模组,均属于射频前端范畴内的芯片模组产品。PA模组方面,随着无线通信技术从4G迭代至5G,相关产品的研发投入也在逐步提升,2020年公司成功推出L-PAMiF①产品,并在2021年实现高集成度L-PAMiF模组大批量出货,2023年上半年L-PAMiD②产品批量出货,同期在行业内率先推出3.4V低压L-PAMiF射频架构产品,帮助终端客户降低系统成本和设备运行功耗,具体产品已经应用于小米、OPPO和Vivo等知名终端手机品牌,完成了国产射频前端产品向高集成度模组的突破。从营收结构看,2022年PA模组营业收入20.05亿元,占主营业务收入比例为88.49%,是公司核心业务和收入来源,具体成熟产品覆盖2G至5G,其中,5G产品营业收入占PA模组产品营业收入的44.32%。
LNA模组方面,为了扩展射频前端芯片产品线,唯捷创芯在2021年成功推出LNA模组,产品包括LNA Bank③、L-FEM④及开关等产品。LNA Bank产品通过设计优化完成了迭代更新,第三代产品已正式量产出货,第四代产品也在研发设计中,L-FEM的成熟产品处于大规模量产阶段,新一代产品已在研发验证中,产品的性能良好、集成度较高,已经开始向头部手机厂商大批量出货,其次,新产品也在持续研发验证当中,预计在2023年底正式推出,届时公司LNA模组产品线将进一步完善,实现中低端机型与高端机型多样化产品解决方案的全覆盖。在2022年里,公司LNA模组业务实现营业收入2.61亿元,占公司主营业务收入比例为11.51%,与PA模组业务相辅相成,共同巩固了公司在射频前端的市场占有率。
Wi-Fi射频前端模组方面,凭借传输速度快、建设成本低等特点,Wi-Fi技术已经渗透于人们日常生活之中。根据Techno Systems Research预测,2025年支持Wi-Fi 6的手机占比将超过60%,支持Wi-Fi 6的路由器占比将超过90%,平均用量及单颗产品价格都将有所提升,公司现阶段已经实现Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E模组销售,其技术达到国际先进水平,Wi-Fi 7也已经推出第一代,后续迭代产品也在研发当中,进一步缩小与全球领先厂商在Wi-Fi 7射频前端模组的差距,让公司有望享受Wi-Fi射频前端芯片不断升级迭代带来新的行业机遇。
国产替代正当时
无线通信技术从4G发展到5G时代,射频前端技术需要不断进化,才能更好地支撑网络速度的提升。相比4G,5G在频率、频道数量、频道带宽等方面均提出了新要求,如通信最高频率从2690MHz提高到5000MHz、新增频段带宽20MHz提升至100MHz,给射频前端产品设计、工艺带来了新的挑战,不过,5G产品相应地射频前端配件用量也出现大幅提升,如图表2所示,5G产品在滤波器、PA模组、开关、调谐器、LNA等器件的用量上与4G相比,均出现了不同程度的增加。其中,PA模组、开关及LNA器件的增长率达到80%以上,而滤波器、调谐器器件的增长率翻倍,具体分别为100%、133%。用量增长的同时也带来价值量的提升,以PA为例,据华经产业研究院数据,4G终端中PA单机价值量约3.25美元,而5G终端中PA单机价值量提升至7.5美元以上,同比增长131%以上。
中国信通院数据显示,2022年中国5G手机出货量为2.14亿部,占同期手机出货量的78.8%,市占率逐步提升,5G手机俨然成为了当下射频前端市场最大的需求增量,在5G手机产能增长推动下,据Yole数据,2019年全球移动射频前端市场规模为147.69亿美元,2022年提升至192亿美元,CAGR增速达到9.14%,预计2025年市场规模将达到254亿美元,三年CAGR增速为9.78%。
具体来看,射频前端市场细分产品占比前三的分别是PA模组、FEM模组和分立滤波器,占比分别为35.16%、18%和16.65%。占比最大的是PA模组,也是唯捷创芯主要经营的产品,该产品2019年的市场规模为53.76亿美元,预计到2025年将提升至89.31亿美元,CAGR增速为8.83%,值得注意的是,该产品市场主要由海外厂商所主要,全球前五大厂商Broadcom、Qualcomm、Qorvo、Skyworks、Murata合计占据超过80%的市场份额,头部厂商集中效应明显。
不过,唯捷创芯作为国内最早一批扎根射频前端市场的企业,依靠早期技术底蕴在4G时代建立了先发优势,成为国内4G PA模组出货量第一的国产厂商,如今更是开启5G反击,是国内射频市场的中坚力量,也因此绑定了下游知名品牌手机厂商,如小米、OPPO、Vivo等多家知名手机品牌厂商,其产品的性能和产品质量的稳定性与一致性受到了客户的广泛认可,让公司俨然成为了国内优质的供应商之一。
随着5G时代的到来以及国产手机品牌厂商的崛起,带动了国内射频前端市场的需求,但同时也考验供应商架构创新、复杂模组设计、工艺生产等方面的能力,行业门槛不断提高。唯捷创芯正努力从行业跟随者逐步转换为行业引领者,因此,公司加大对5G射频前端产品的投入与研发,致使匹配5G终端的L-PAMiF与L-PAMiD模组产品能够实现大规模量产,同时率先在行业内推出低压3.4V射频架构解决方案,给公司带来更多的竞争优势。只有不断推出性能稳定卓越、具备成本优势的产品,才能够在5G市场竞争中突围,并有能力与国际先进厂商较量。