射频前端滤波器产业105页深度研究报告

（报告出品方/作者：方正证券，陈杭）

滤波器是射频前端领域规模最大子行业。市场规模预测：根据Resonant统计，2016- 2020年全球射频滤波器市场规模从50亿美元增长至150亿美元。2016年至2020年平均 复合增长率为31.6%，2020年至2025年平均复合增长率为15%，预计到2025年市场规 模有望超过302亿美元。

一、射频前端概览

1.1 射频、射频模块

射频：可以辐射到空间的电磁频率，频率范围在300KHz～300GHz之间。

射频模块：用于发射/接收两个装置之间的无线电信号，是无线通信设备实现信号收发的核心。

1.2 手机射频前端分立器件及功能

手机的通信模块主要由天线、射频前端、基带处理器等组成。

射频前端（RFFE）：包括接收通道和发射通道两大部分。一般 由射频开关（Switch）、射频低噪声放大器(LNA, Low Noise Amplifier)、射频功率放大器 (PA，Power Amplifier)、双工器 (Duplexers)、射频滤波器(Filter)、天线调谐器(Antenna Tuners)等组成。

射频开关（Switch）：通过将多路射频信号中的任几路连通， 实现不同信号路径的切换，包括接收与发射的切换、不同频段间 的切换等，以达到共用天线、共用通道的目的。主要包括移动通 信传导开关、WiFi开关、天线调谐开关等。

天线调谐器（Tuner）：连接发射系统与天线的一种阻抗匹配网 络，使得天线在所应用频率上辐射功率最大。

1.3 接收通道、发射通道的射频前端器件构成

发射通道：基带芯片（将语音、视频、数据基带信号调制为中频信号）→混频器（将中频信号搬移到所 需的发射频率）→射频收发器→开关→功率放大器→滤波器/双工器→开关→天线发射信号。

接收通道：发射通道的逆过程。天线（接收电磁波信号）→开关→滤波器（滤掉不需要接收的信号）→ 低噪声放大器（放大接收的微弱信号+最小化噪声影响）→解调器（把接收的信号解调到较低的频率）。

二、滤波器产品细分

2.1 射频滤波器产品细分总览

射频滤波器主要应用于移动端和基站端两大场景，技术、成本、功率要求不同。手机滤波器对体积、价格较为敏感。基站滤波器要求大功率和高稳定性。手机滤波器主要为声学滤波器，基站滤波器主要包括金属腔体滤波器和介质滤波器。

2.2 衡量滤波器性能的主要指标

Q值、带宽、阻带抑制度、插入损耗、延迟时间等是衡量滤波器性能的指标。• Q值和插入损耗是选择滤波器的最常用、最主要的性能指标。不同终端（手机、基站）对滤波器性能的要求不同。市场对滤波器的选择往往是综合性能指标数值、终端应用要求和成本因素综合考量的结果。

2.3 移动端滤波器主流技术路径：声学滤波器

声学滤波器可细分为表声波滤波器（SAW滤波器）和体声波滤波器（BAW滤波器）两种。

SAW滤波器可进一步细分为普通SAW、TC-SAW、I.H.P-SAW。

BAW滤波器可进一步细分为BAW-SMR、FBAR、XBAR。

2.4 超高频场景：移动端滤波器其他技术路径

总体来看，TC-SAW用于低频段和中频段，BAW一般用于中频段和高频段。在5G Sub-6G频 段中，BAW-SMR和FBAR为主流技术。

在超高频段，需要采用XBAR、LTCC、IPD（Integrated Passive Device）等技术。

三、射频前端模组化趋势

3.1 射频前端模组化 

为什么需要模组化： 多频段导致射频设计复杂程度增加，所需射频前端器件 数量不断增加 。PCB板空间布局受限。

射频前端模组： 射频开关、低噪声放大器、滤波器、双工器、功率放大 器等两种或者两种以上的分立器件集成为一个模组，从 而提高其集成度与性能并使其体积小型化。

模组化封装工艺： 电子封装结构向高性能、高集成度、低成本的3D微系统 方向发展。

驱动因素： 提高性能；异质集成；成本控制。

3.2 射频模组和分立器件的市场规模

整个射频前端市场包含分立器件与射频模组两 大组成部分。

4G较3G射频前端产品基本没有变化，4G通讯 模组包含天线、射频前端、收发器和数据机等 四个主要的模组。

5G大部分产品都是以模组化形式出现，分立器 件市场份额将会减少。5G Sub-6GHz频段，射 频前端模块将由分立器件转向模组形式。

据Yole预测，2025年射频前端整体市场规模达 到258亿美元，射频模组市场将达177亿美元， 占总市场规模68%，年均复合增长率为8%；分 立器件仍将有81亿美元的市场规模，占总市场 规模32%，复合年增长率将达到9%。

3.3 射频模组主要集成方案

发射端模组

射频模组按照功能可分为发射端和接收端。

发射端射频模组主要包含FEMiD、PAMiD、LPAMiD等类型。

接收端模组

接收端分为主集和分集。

主集模组特点：需要集成接收端Rx器件，一般和发射链路Tx共用双工器。

分集模组特点：只存在于接收链路，射频器件相对较少，不包含双工器。

四、滤波器行业未来成长动能

量增逻辑：

（1）5G驱动—移动端

移动端

5G换机滤波器用量提升：4G手机滤波器用量约为40个，5G手机增加至70个。

5G手机渗透率快速提升：根据信通院数据，2021年1-3月，国内市场5G手机出货量 6984.6万部、上市新机型64款，占比分别为71.3%和52.5%。

（2）5G驱动—基站端

基站端

5G基站采用AAU和mMIMO技术：

AAU：AAU技术使传统的基带处理单元（BBU）与射频拉远单元（RRU）分离方案演变为天线与射频单元融合的一体化 有源天线方案，天线和射频单元的集成化程度升高，基站滤波器向高集成度发展。

5G的Massive MIMO技术：

4G时代，基站天线通常采用2T2R（2发2收，即2根发射天线，2根接收天线）的2通道天线或4T4R的4通道天线方案， TDD制式最多采用8T8R的8通道天线方案。

根据当前5G通信基站的主流天线架构，每个宏基站安装3面天线（即3个AAU模块），天线通道方案是64T64R，即一个 AAU有64个收发通道，每座宏基站对应有192个通道，共需192只滤波器。未来可能出现128T128R的128通道天线方案。

通道天线的激增促进基站滤波器数量需求的增长，基站总体重量增大铁塔负荷加重。单个铁塔的可利用面积稀缺，结合铁 塔载重和抗风面积等客观条件限制，天线和射频单元将向小型化、轻量化发展。基站滤波器作为射频单元重要部分之一， 小型化和轻量化是必然趋势。

五、滤波器产业链分析

移动端滤波器芯片产业链—上游：软件与材料供应商

滤波器研发期成本包括人力成本、EDA软件 费用、试生产费用。试生产费用又分为流片 成本和封测成本。

EDA软件是芯片研发的关键工具，用于芯片开 发和模拟。滤波器研发企业采购EDA软件的费 用约为300万元/年。EDA主要供应商美国 Synopsys、Cadence、Mentor占全球市场份 额约80%，国内EDA软件市场份额不足1%。

压电材料：受到压力作用会在两端面间出现电 压的晶体材料，是制作手机用声学滤波器SAW 和BAW的重要原材料。SAW滤波器只能用钽酸锂（LiTaO3，简称LT） 和铌酸锂（LiNbO3,简称LN）特殊晶体作为压 电晶片材料，具有热电、压电、光电等性能。BAW滤波器除了LT和LN外，常用的压电材料还 有PZT（lead zirconate titanate）、AlN（ aluminum nitride）和ZnO（zinc oxide）。

六、行业竞争格局及国产替代分析

6.1 移动端滤波器竞争格局

移动端滤波器市场准入门槛高，行业集中度较高，日本厂商主导SAW，美国厂商主导BAW。

SAW：Murata、TDK、Taiyo Yuden三家日厂主导，Murata与TDK约占全球市场份额的60-70%。

BAW：Broadcom、Qorvo两家美国厂商主导，两家企业占有全球90%以上市场份额。

双工器市场：Murata、Broadcom、RF360主导。

6.2 全球射频前端产业并购趋势

Broadcom、高通、Skyworks和Qorvo是四家具备完整射频前端模块生产能力的厂商。 射频模组化趋势下，厂商的射频前端全产品布局要求愈发提高，预计将驱动行业并购整合继续推进。

报告节选：

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