最新版中国中国滤波器行业现状及发展投资策略分析报告.docx
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最新版中国中国滤波器行业现状及发展投资策略分析报告
2017年中国滤波器行业发展分析报告
2017年6月出版
1、终端滤波器放量，市场需求成倍增长
1.1、射频前端技术的发展支撑起现代无线通信，滤波器地位重要
从早期只负责通话、短信，智能手机等具备随时联网功能的智能设备已经成为人
们生活的一部分，并承载着以百万量级第三方应用为代表的更多功能。
上述进步除了
归功于现代移动处理器的快速发展以及传感器技术的进步，更高接入带宽、结构更为紧凑的无线通信模块是这一切得以实现的关键因素（参见图1中智能设备的主要核心组成部分）。
图表1：
智能手机内部核心模块以及射频前端模块的重要位置
根据思科VNI2016对于全球移动互联网的估计，到2020年，全球移动互联网的数据量将会达到30.6EB每月（1EB=1百万GB），是2015年的8倍，即未来五年年增长率将达到53%。
图表2：
全球移动互联网的数据量增长趋势（单位：
EB每月）
图表3：
4G激增的频带数量和频带的碎片化对射频模块的设计带来挑战和机遇
提升接入带宽最直接的办法是提高手机所支持的接入频段的数量。
随着移动无线应用和数据总量的高速增长，移动领域对新频带的需求从未如此迫切。
3G网络早期使用的频带只有5个，而近年来已经投入使用的4G频带已达到42个，未来随着4G技术的演进以及5G标准的落地，更多频带会被挖掘利用。
尽管要在一台智能手机上支持全世界所有的频带不现实，但是作为一台功能丰富
的国际通用手机，可能需要过滤最多15个频带上的2G、3G和4G收发通路，此外还
有Wi-Fi、蓝牙和全球导航卫星系统（GNSS）。
对于同时支持如此之多不同频率数据的通信，如何避免信号之间的串扰是一个亟需克服的技术问题。
图表4：
不同蜂窝网接入技术所使用的频带个数
现代移动设备的无线通信模块主要包含射频前端模块，射频收发模块，以及基带信号处理器部分。
其中，射频前端负责射频收发、频率合成、功率放大，能够保证手机在不同频段下通信功能的实现，该模块主要包括：
天线开关，双工器，功率放大器，以及滤波器。
其中滤波器作为对信号有处理作用的器件和电路，被称为频率“筛子”，它可以使信号中特定频率成分通过筛选进入，并同时极大抑制其他频率、无关信号的干扰，其实质就是一个选频电路。
一般而言，滤波器由输出信号和输入信号两个端口组成，目前射频滤波器大部分被集成在射频前端模块中，作为其重要组成部分，负责对系统所接收和发送的不同频段的射频信号进行滤波，每个滤波器覆盖相应的频段，其数量随着手机通信频段的增加而增加。
而其中双工器的作用在于使得设备可以同时具备收、发功能，其内部原理等效于两个滤波器。
因此后续我们谈到的滤波器将是一个广义的概念，即同时包含滤波器和双工器。
图表5：
移动设备射频通信模块示意图，以及前端模块（FEM）内部核心部件
为了支持持续增加的接入频段的信号，同时隔离这些信号之间的干扰，现代通信的射频前端模块需要使用或者集成大量的滤波器以及双工器。
这样一部手机可能需要
30至40个滤波器，这些滤波器部分集成于前端模块，部分与天线开关集成。
1.2、四大因素驱动滤波器市场增长，通信标准为主导
现代移动通信对滤波器技术提出了两点要求：
1，更高的滤波器性能以减少多频段带来的干扰；2，更小的体积以满足智能设备对轻薄的需求。
而目前就滤波器技术发展来说，声学滤波器是唯一的解决方案：
声学滤波器综合了低插入损耗与良好抑制性能，可以达到大带宽，并且与传统空腔滤波器和陶瓷滤波器相比，其体积只有前者的零头，即声学滤波器实现了体积和性能两方面的综合需求。
目前声学滤波器按照工艺类型可以分为两类工艺：
SAW（Surfaceacousticwave）以及BAW（bulkacousticwave）工艺。
后者性能更优秀，但是相应成本较高，正因为这个原因，二者互相补充同时出现在一个设备中。
目前SAW滤波器市占率最高的日本村田公司，近年来其营收因为移动通信的发展相比2011年翻了一番，其SAW市占率达到~50%，并成为公司发展最突出的一部分。
在移动市场尤其是移动手机业务增长放缓的趋势下，其SAW业务表现尤为抢眼。
结合该公司当前50%市占比，可以保守推断目前SAW市场总量约为20亿美元。
图表6：
村田压电业务（主要贡献为SAW滤波器）发展趋势（单位：
亿美元）
在射频前端所有的部件（滤波器、功率放大、射频开关以及其他射频元件）中，目前滤波器将占据成本中的50%。
根据MobileExperts2015年12月的报告，2015年射频前端的市场规模大小约为100亿美元，且该市场将以年均13%的增长率发展，到2020年市场总量将达到180亿美元。
图表7：
手机支持频带数量增加对射频器件厂商带来机遇
而随着4G技术的普及、持续演进、5G中低频带标准的落实、应用，滤波器市场总量较之其他部件有着更快的增长率，约为21%。
因此射频滤波器将在整个射频前端模块中占据更高的份额。
射频前端模块2020年市场总量将达到130亿美元。
而声波滤波器（包含SAW以及BAW工艺）作为4G+中的滤波器核心技术，其市场总量将占据滤波器市场的主要部分。
考虑到SAW工艺与BAW工艺滤波器互相填补市场共存的现实，目前对于二者市场价值占比估计约为1:
1（综合成本和使用量），因此2020年SAW滤波器市场将达到65亿美元，即目前的三倍多。
图表8：
未来射频前端模块以及射频滤波器市场总量变化趋势（单位：
十亿美元）
射频滤波器的高速增长主要由以下市场因素推动：
●4G渗透率的持续增长；
●4G-LTE技术的持续演进；
●物联网步入快速发展阶段，推动对于4G接入需求；
●5G在中低频的覆盖进一步带动滤波器需求；
随着5G标准的逐步落实，未来网络将是4G/5G共存，低频高频通信共存，这里结合以上四点因素作出分析：
驱动因素之一：
4G渗透率持续增长
根据IDC2016年11月的统计数据，全球智能手机的出货量为14.5亿部，相比去年增长率只有0.6%，与之对应的是4G手机21.3%的年增长率，达到11.7亿部。
其中新兴市场（除日本之外的亚太，以及拉美等国家）中的表现较为耀眼，其中61%出货量为4G手机，而成熟市场如北美、西欧、日本则延续之前的高4G普及率。
根据IDC的预测，4G手机在新兴市场的出货年增长率将达到9.91%。
图表9：
4G手机市场出货量（单位：
亿）估计
StrategyAnalytic针对基带芯片市场最新（2016年10月）的统计指出，2G、3G基带芯片出货量持续下降，与之形成对比的是，LTE基带芯片以两位数百分比持续增长。
同时，2016年第一季度和第二季度中，LTE基带芯片的出货量首次占据了超过50%的比例。
根据全球最大的SAW供应商日本村田的统计，目前2G以及3G手机的出货量急剧下降，而与之对应的是4G手机出货量的大幅增长。
图表10：
4G手机出货量（单位：
亿）及其渗透率持续增长
据中国信息通信研究院2016年10月国内手机市场运行分析报告，4G手机出货量
3885.9万部，上市新机型70款，同比分别增长19.1%和55.6%，占比分别为91.8%和
89.7%。
1-10月，4G手机出货量4.08亿部，上市新机型1045款，同比分别增长18.6%
和16.5%，占比分别为92.2%和85.6%。
10月份出货的4G手机中，全网通手机占比72.0%。
即当前的业界发展趋势是，虽然智能手机出货量增长势头放缓，但是4G手机的出
货占比在提高，进而带动未来五年移动射频产业的发展。
手机中需要的滤波器数量与所支持的频带数量成正比。
4G手机两位数的出货增长率将直接带动滤波器市场的扩大。
表格1：
当前4G频带划分
作为未来市场发展的风向标，iPhone占据高端市场的同时，其4G技术的采用情况可以看作近些年4G普及趋势。
目前最新的全网通iPhone7支持23个4G频段，意味着其中包含的滤波器（加上对前代制式、Wi-Fi、GPS等接入的支持）保守估算将超过
50个。
图表11：
历代iPhone对与4G频带的支持.
驱动因素之二：
4G-LTE技术的持续演进
4G-LTE（Longtermevolution）作为当前主流无线接入制式，是一种长期演进中的技术。
而随着新标准（Cat6、Cat9、Cat11）的不断落实和应用，应用中通信的接入带宽将持续提高。
这些不断落实的新标准中，比如载波聚合（CA，carrieraggregation）以及MIMO技术，即进一步大幅度提高所使用的滤波器数量。
载波聚合CA可比喻成两个独立的车道（载波），现在合并成双车道，这样单位时间里，向一个方向的车流量（类比手机的上/下载速率）就可以很大了，载波聚合则需要有与前端配合的多工器（原理类似复用器和滤波器），即进一步加大对于滤波器的需求。
对于多载波聚合，每一个频谱两端都需要一个滤波器，也就是每增加一个频谱，需要增加两个滤波器。
并且，上面还需要增加一个开关器件。
多载波聚合，对于基站厂商来说，它的频谱利用率非常高。
但是对于手机厂商来讲的话，就要集成更多的滤波器和开关。
图表12：
未来载波聚合的应用趋势
结合4G技术的普及以及4G技术的不断升级等因素，LinleyGroup于2015年预计随着蜂窝网制式的进步，以及MIMO技术的应用，高端手机内使用的滤波器数量将达到100个左右，而这将都由声学滤波器担当重任。
图表13：
智能手机内部集成滤波器个数
驱动因素之三：
物联网对于网络连接如4G技术的需求虽然智能手机目前仍然贡献了4G接入的绝对数量，但是未来物联网对于接入的需
求不可忽视。
根据麦肯锡预测，参与全球物联网市场的市场规模在2025年左右达到3.9至11.1万亿美元，在汽车、都市、外部应用、个人、工作场所、零售环境、工厂、办公室、家庭等领域产生千亿级市场。
根据IDC预测，2020年全球物联网市场规模将从
2014年的6558亿美元增长至1.7万亿美元，同时全球所使用的物联网终端数量将达
208亿。
根据市场预测，我国未来几年物联网增速起底30%，2018年左右物联网市场规模将超1.5万亿。
未来的互联网将呈现更为多样化的趋势：
这其中不仅包括传统的智能手机、平板以及PC，还包括物联网中的M2M（MachinetoMachine）部分。
M2M包含了建筑物安
防，智能监控、维护，智能家居，智能汽车，健康医疗，个人消费电子如可穿戴设备
等。
实时互联带来的远程数据获取，将对工业监测以及医院、专业医护带来极大的帮助，这也使得M2M技术应用变得更为普遍。
根据思科2016年对于移动互联网未来五年预测白皮书，M2M连接数量不仅将以38%的年增长率快速增加，从2015年6亿到
2020年的31亿，且其所使用的连接技术演进将与移动设备类似，即从2G到3G以及
4G过渡的趋势。
图表14：
M2M连接数目（单位：
十亿）增长趋势以及连接技术占比
无线连接设备总体数量仍然将以稳定的速度增长，思科预计在未来五年，该年增长率将达到8%，从2015年的79亿到2020年的116亿。
而在所有无线连接设备中，M2M设备数量较智能手机呈现出了更快的增长速度，从2015年仅占整体比重的
3%到26%。
即，未来智能设备如智能手机，与高速发展的物联网将共同带动4G的市场需求。
而这将进一步带动无线设备中的射频器件市场的发展。
图表15：
未来互联网中设备的增长趋势（单位：
十亿）以及不同设备的占比
驱动因素之四：
5G的频谱覆盖中低频对射频滤波器的需求当前，国际电信联盟（ITU）已完成5G愿景研究，确定了5G命名、典型场景和关
键能力指标体系，并正式发布了IMT-2020（5G）工作计划。
国内外主流企业已经达成共识，将在国际主流移动通信标准组织3GPP制定全球统一的5G标准。
根据3GPP工作计划，2016年初将启动5G标准研究，2018年6月将完成第一版5G标准，2019年9月将完成5G标准版本的制定。
现在的共识是未来5G将与4G网络并存，并在4G现有频谱的基础上拓展中间频率的覆盖，这部分都需要使用到声学滤波器。
而6GHz以上高频毫米波波段，则需要其他滤波技术实现。
3GPP、WRC和其他行业组织已经开始定义5G。
目前看来，5G将具有一个统一、灵活的端对端动态控制架构，工作波段覆盖6GHz以下的无线电频率，包括传统4G和Wi-Fi，而且还可以统一控制新毫米波段6GHz以上的无线电频率。
如果按设想工作，5G将为任何人和任何事物在任何地点和任何时间提供近乎无限的数据分享能力。
●第1阶段将在2018年下半年完成。
第1阶段将列入3GPPRelease15。
这有望为6GHz以下的蜂窝网络定义新的空中接口，这将最终取代4G。
●第2阶段将在2019年12月完成并提交给IMT2020，届时将列入3GPPRelease
16。
这预计将包括6GHz以上的频段，有可能一直扩展到100GHz。
5G的低频带和中间频带的发展势必将带动新一轮的射频元件包含声学滤波器的市场需求。
图表16：
5G所覆盖频段中的低频和中频将带来持续的声学滤波器市场需求
1.3、声学滤波器产业链以及国际巨头公司
目前声学滤波器市场主要由美、日厂家主导，主要供应关系如下图所示。
目前这
些厂家主要是：
●Avago：
中文名，安华高，在美国与新加坡设有总部，2015年收购博通
（Broadcom），并统一为博通，在BAW工艺上占据领先地位，具备生产滤波器元件以及射频前端模块的能力；
●Qorvo：
总部美国，于2014年由TriQuint与RFMD合并而成，兼具SAW/BAW
工艺，并具备生产射频前端模块能力；
●Skyworks：
中文名，思佳讯，总部美国，2016年收购日本松下滤波器部门进而具备SAW生产工艺，同时在射频前端模块具备较大优势；
●TDK：
总部日本，早期为东京电气化学株式会社，后为TDK株式会社，2008
年收购欧洲公司EPCOS进入声学滤波器产业；
●Murata：
中文名，村田，总部日本，在SAW工艺以及市场上占据领先地位，占据50%SAW出货市场；
●TaiyoYuden：
中文名，太阳诱电，总部日本，具备SAW/BAW生产工艺，少量出货BAW产品；
该产业的上游为晶圆提供商。
下游为前端模块生产商、设备制造商。
设备制造商目前主要是智能手机生产商如苹果、三星、华为等。
为了实现更大的协同效应和市场效益，近些年行业的整合使得部分公司（安华高，Qorvo，Skyworks）兼具生产独立的滤波器和前端模块的能力。
而日本企业如TDK、村田、太阳诱电目前仍主要生产滤波器元件本身，他们除了直接向设备制造商提供集成式的滤波器之外，也向射频前端模块生产商提供滤波器元件生产的外包服务。
图表17：
移动设备射频通信模块部分产业链示意图
2、滤波器技术及产品类型详细分析
几次技术应用的潮流引领了声波射频滤波器技术的发展，而SAW滤波器可以说是
军用转民用的技术典范。
早期国内的SAW滤波器仅用于国防如雷达、通信等方面需求；而该技术的第一次民用，即用于彩电产业，带动了部分民营企业的发展。
九十年代中期，随着2G通信中GSM、CDMA以及GPS导航对SAW滤波器的大量应用，促进了该技术的第二个繁荣期的诞生。
到这个阶段，声表面波技术真正成熟起来，它进入了许多通信领域：
无线通信（电台）、卫星导航（GPS、北斗）、微波通信（广播）、移动通信（2G、3G、4G的基站、移动终端）。
声波射频滤波器在小型化和高频通信的优势在移动通信快速发展的同时又一次绽放光彩。
表格2：
常见可集成式射频滤波器技术比较
相较于传统LC滤波器、多层陶瓷滤波器，声学滤波器能够提供低插入损耗，以及非常高的滤波Q值；而其基于晶圆的制备工艺使得它可以被大批量生产，进而成本得
以降低；同时声学滤波器能够保持较小的体积（其体积重量分别是陶瓷介质滤波器的
1/40和1/30），且其体积随着工艺的进步可以得到进一步降低，进而实现单片多频带滤波以及与其他前端模块器件的集成。
图表18：
基于晶圆工艺的声学滤波器制备流程
2.1、两种声学滤波器技术SAW与BAW对比
声学滤波器工艺根据其设计分为声表面波（SurfaceAcousticWave，SAW）以及声
体波（BulkAcousticWaves，BAW）工艺。
BAW工艺可以提供更好的高频性能、滤波特性（更高Q值，以及边带损耗），以及更稳定的温度特性，当然其成本也相应更高。
表格3：
SAW与BAW工艺性能对比
BAW与SAW相比可以提供更好的滤波特性，如高Q值，对应的高隔离度，且BAW工艺能够提供更好的高频特性（可到6GHz，目前某些SAW供货商仅可以提供性能优秀的工作在2GHz以上的SAW滤波器，如日本村田），以及更高的功率承受能力。
BAW技术广泛应用于频率高于1.9GHz的新型LTE频带中，以及某些对干扰敏感的频带，如2.4GHz与Wi-Fi频带靠近的4G频段。
而SAW的独特优势在于其低制备成本，电平衡输出能力（简化电路设计），单个衬底切片上可集成多个滤波器。
图表19：
SAW与BAW两种不同声学滤波器实现工艺
2.2、体声波滤波器工艺FBAR与SMR-BAW对比
目前BAW工艺有两种实现方式：
薄膜体声波谐振器（FBAR，filmbulkacousticresonator）以及固体装配型体声波谐振器（BAW-SMR，solidlymountedresonator）。
二者主要的区别在于声能的反射方式上的区别：
FBAR依靠一个支持层与衬底之间的气腔实现能量反射，而BAW-SMR依赖衬底之上的布拉格反射板实现能量的反射。
在工艺上，FBAR更接近MEMS，而SMR更接近于集成电路的实现方式。
FBAR工艺能够提供相对较好的能量反射，因此FBAR可以提供更大的带宽，即稍好的滤波性能，但是该差距不大。
而对于BAW-SMR型滤波器，因为其结构中有一条导热通路通向衬底，可以很好地通过衬底散热。
而FBAR由于谐振器每面都有气隙，因此导热能力较弱。
以Qorvo公司为代表的BAW-SMR滤波器供应商可以提供接近零温度漂移的滤波器。
图表20：
BAW两种不同声学滤波器实现工艺
下表展示了两种滤波器的特性对比：
表格4：
SAW与BAW工艺性能对比
图表21：
SAW与BAW未来在4G技术实现中将共存互补
2.3、两种技术互补共存占据市场高低端
实际系统中一般根据需要混合使用（如在LTE的Band22、25、3、2、7频带处，对滤波器的边带特性要求较高，因此需要使BAW工艺滤波器，同时2.4GHz附近存在Wi-Fi信号与部分LTE频带信号，因此需要针对Band40、41使用BAW，其余频带为了降低系统成本，可考虑使用SAW工艺滤波器）。
尽管SAW工艺的发展持续进步，在某些关键参数上仍然不能与BAW匹敌。
例如日本村田公司能够出品性能很好的SAW滤波器，而且被应用到2GHz以上传统被认为不适合SAW工艺的频段，但是其隔离度仍与BAW工艺存在巨大的差距，该差距可以达到20dB，即两个数量级的能量隔离度。
因此在未来较长时间内，二者将因为各自的特点以及成本因素共存与一个系统中。
上图给出了Qorvo公司对于其公司产品的对应选型建议。
BAW工艺滤波器相较于SAW工艺滤波器具备更高的利润，且存在较高的市场准入门槛，目前该市场由Avago与Qorvo主导。
而SAW工艺目前有日本的三家公司：
村田、TDK、太阳诱电主导。
3、国际市场：
巨头产业持续整合，迎接下一轮发展
3.1、市场发展成熟，国际品牌主导
目前声学滤波器市场由国外的几大厂商主导：
Avago，Qorvo，Skyworks，TDK株
式会社，村田（Murata），太阳诱电（TaiyoYuden）。
其中安华高、Qorvo以及Skyworks为美国公司，在具备滤波器生产工艺的同时也提供前端模块解决方案；TDK、村田、太阳诱电为日本公司，主要生产滤波器。
从下图iPhone7射频模块所使用的芯片可以看出这些品牌的高端市场的主导地位：
图表22：
iPhone7射频模块关键芯片一览
下表为主要生产商其对应产品类型，以及对应优势：
表格5：
主要声学滤波器厂商产品结构以及优势
3.2、竞争激烈，并购、合作是当前趋势
过去十年，半导体产业的整体发展趋势是并购，以谋求产业链整合、优化，以及
利用规模优势获取更多的市场话语权、更低的制造成本。
经历过近期的数次收购和兼
并之后，市场上将存在四家具备完整前端模块生产能力的厂家：
图表23：
移动设备射频通信模块近期并购、合作趋势
1.新的博通（Broadcom）。
2015年，Avago以370亿美元收购博通，进一步完善合并后公司在无线接入领域的统治地位；
2.新的Qorvo。
2014年，TriQuint与RFMD合并为Qorvo。
Qorvo继承了TriQuint
的BAW-SMR滤波器研发生产能力，以及RFMD的SAW研发生产能力。
同时二者的结合使得Qorvo具备了更完善的前端模块生产能力，2015年初针对QorvoCFO的一次采访指出，一款低端手机仅包含的35美分的TriQuint产射频器件，而在两家公司合并之后能为一款高端LTE手机提供价值6美元的射频模块;
3.高通与TDK牵手。
2016年，高通与TDK通过合资企业RF360（30亿美元）实现二者无线通信技术上的互补（TDK于2008年收购EPCOS，获取其完善的声学滤波器生产技术，以提供完整的射频无源器件解决方案），对比Qorvo合并，预计短时间内该动作不会有太多市场影响；
4.Skyworks完成对松下滤波器部门的收购。
该公司与松下于2014年成立合资公司，Skyworks2014年与松下成立合资企业；2016年Skyworks完全收购该合资企业，完成对松下滤波器部门的收购，补全在SAW方面的技术，Skyworks一共支付松下2.25亿美元。
近期传闻Skyworks与太阳诱电在准备在高端BAW产品上的合作，后者虽然掌
握FBAR技术，但是一直未能有大量出货；从上述产业并购、合作可以看到，业界围绕这射频前端积极布局，这与手持设备
对于更为紧凑和功能更为完善的前端模块（FEM）的需求是契合的，而声学滤波器则是前端模块中的重要一环以及很多公司的最后一环。
目前国际上SAW市占率中，Murata约占据50%市场，其次为TDK旗下的EPCOS
（目前已于2016年1月与高通成立合资公司，三年后），以及太阳诱电。
值得注意的是，部分前端模块厂家如Qorvo也生产部分SAW以供给自身前端模块产品，而部分靠外包给其他主要SAW生产商。
图表24：
SAW滤波器出货占比统计
目前BAW滤波器市场基本被Avago以及Qorvo占据。
图表25：
SAW滤波器出货占比统计
3.3、波器技术创新不断，内生和外延发展皆有可能
声学滤波器的发展动力来源于未来射频前端更高的频带数量支持、对应的滤波性能的更高要求，以及更为紧凑而复杂前端模块的设计。
产业合并带来的是更强大的技术整合能力，类似于通过并购（例如Qorvo，Skyworks），合作（高通与TDK）带来的技术整合优势以提供更紧凑、更客户友好的产品设计方案。
与之相对的是滤波器本身的发展方面，在元件的设计方面则少有创新，美国的Resonant针对此提出了一种新的商业模式：
Resonant并不拥有自己的生产车间，而只是通过合作提供产品的设计。
这依赖于该公司本身的技术核心，即提供了一种更为有效的产品设计方法（I
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