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5G时代下电子元器件产业面临的机遇与挑战

2019-11-05 11:57
来源: 与非网

10 月 30 日至 11 月 1 日,第 94 届中国电子展在上海新国际博览中心盛大召开。展会涵盖上游基础电子元器件到下游产品应用端全产业链,汇聚 800 多家厂商和数万名买家、观众参加。

为进一步推动我国电子元器件的产业发展,促进新型电子元器件的技术进步与应用水平提高,在 5G 商用爆发前夕,2019 中国 5G 新型电子元器件创新发展论坛在展会期间如期举办,论坛围绕 5G 产业重点展示关键元器件及设备,旨在助力电子元器件行业把握发展机遇,实现跨越发展。

中国电子元件行业协会秘书长古群介绍了 5G 时代下电子元器件产业面临的机遇与挑战。古群认为,在当前不稳定的国际贸易关系局势下,分析 2018—2019 年中国电子元件行业发展情况可以看到,被美国加征关税的电子元件产品的出口额占电子元件出口总额的比重仅为 10%,中美贸易对电子元件产业影响有限。

“回顾过去一年国内电子元器件产业运行情况,上半年市场低迷、部分外资企业产线转移、中小企业经营困难,开工不足等都是显而易见的消极影响。但随着电子元器件产业受到政府高度重视、下游企业与元器件产业的黏性增强、下游 5G 产业发展前景明朗等利好因素的驱使下,我国电子元器件行业下半年形势逐渐好转,骨干企业发展平衡、产线转移步伐减缓以及行业集中度提高,进一步倒逼企业转型升级。”对于 2018—2019 年国内电子元器件产业运营情况,古群总结道。

面对 5G 大规模商用,中高频器件的国产化之路在何方?

不难理解,中高频器件即应用于 5G 中频(Sub-6GHz)和高频(毫米波 mmWave)频段的射频器件,包含功率放大器(PA)、滤波器、天线、低噪声放大器(LNA)、射频开关、射频收发器等器件。

随着 5G 通信的发展,5G 基站、载波聚合、Sub-6GHz 以及毫米波频段的发展和成熟,将大幅度拉动功率放大器(PA)、滤波器、低噪声放大器(LNA)、开关、天线等中高频器件的市场需求。

“当前国内芯片行业发展迅速,我国 5G 产业发展已走在世界前列,但在整体产业链布局方面,我国企业主要处于产业链的中下游。在产业链上游,尤其是中高频芯片和器件等核心环节,技术和产业发展水平远远落后于国外。尤其是射频芯片、模组仍严重依赖进口,射频前端市场被 Qorvo、Skyworks、博通等企业垄断。”广东省未来通信高端器件创新中心首席架构师樊永辉在论坛上表示。

5G时代下电子元器件产业面临的机遇与挑战

从上图可以看到,通信射频前端市场规模不断扩大,发展趋势良好,但此类器件技术和市场目前被国外大厂掌控和垄断。中高频核心器件是实现 5G 通信网络的核心与关键之一,面对我国 5G 产业发展的制约瓶颈,实现国产射频器件技术与市场的突破成为 5G 时代下的重要任务和目标。

据工信部调研数据显示,滤波器和天线具有国产化供应链基本能力,但功率放大器供应链弱小,中高频核心器件是我国 5G 领域主要短板。因此,面对“关键核心技术缺失”、“产业上下游协同不足”的行业现状以及“sub-6G 中材料和工艺不足”、“毫米波领域设计能力分散、制造产能稀缺”的技术现状,紧扣 5G 中高频核心器件设计、制造、测试和应用等各环节关键技术,以器件设计为核心,垂直应用为引擎,整合产业链优势资源,弥补通信产业链缺失环节,实现中高频核心器件前沿和共性技术研发供给、转移扩散和首次商用化等众多举措成为我国争夺未来通信技术国际制高点提供有力支撑,也为打破国外技术壁垒提供了新的可能和机遇。

此外,对于中高频器件未来的发展与技术路线,樊永辉总结道:“以 SiC 为衬底的 GaN 的功率放大器将是宏基站的主要技术。

Si 基 GaN 功率放大器有望被应用于微小基站以及高频段的手机中,取决于 8 寸硅工艺能力以满足大规模市场需求及降低成本;

基站滤波器的主要技术仍将是陶瓷介质滤波器;在手机中,在 sub-6G 频率范围内将以 FBAR 为主,在更高的频率,需要开发基于电磁波的滤波器技术;

5G 时代,中高频器件总的趋势是小型化、模块化、更高的频率与集成化。”

5G 时代,国产滤波器面临的机遇和挑战?

对于滤波器部分,北京航天微电科技有限公司南京分公司副总经理林树超在论坛上进行了分享。

林树超表示,随着 5G 时代的到来,波器在通信终端中的应用方面:滤波器在单个终端的使用数量从 2007 年的 5 个到如今超过 90 个;成本从 3G 终端的 1.25 美元到如今超过 15 美元。可以看到,在 5G 时代,滤波器的使用数量和成本都有了较大提升。

据 Yole Development 数据显示,预计 2023 手机射频前端市场规模年将达到 352 亿美元,年复合增速达 14%。其中,滤波器市场规模最大,2023 年 225 亿美元,年复合增速达 19%。

在滤波器的应用方面,5G 基站中,功率超过 5W 的主要采用介质滤波器替代腔体滤波器(功率容量高);5G 基站中,功率 5W 以内的主要采用 SAW/BAW 滤波器(选择性好)。此外,随着物联网的成熟,预计到 2022 年,全球将有 1,000 亿(中国 200 亿)个无线物联网节点,每个节点至少用滤波器 10 颗,将达到 10,000 亿颗的市场规模;在国防领域,军用通信器材、卫星导航、电子对抗系统、雷达系统等领域对滤波器需求旺盛;领先国家限制我国进口半导体核心器件,国内自主知识产权生产厂家面临我国军用装备市场的广阔机遇。

纵观滤波器产业全球市场格局,可以看到 SAW/BAW 滤波器市场均被美日等国外大厂占据,国内企业占比极低,甚至为零。

面对差距,要加强在关键技术(诸如“仿真设计软件(FEM/BEM、COM、EM)、微纳米加工技术(0.25 微米工艺)、封装技术(SMD-CSP-WLP-Film)、设备(光刻、镀膜、溅射)、人才(声学、射频)等”)方面的投入和重视。除此之外,我国滤波器产业还面临着来自于交叉学科、专利壁垒、重资产投资、技术快速迭代以及人才稀缺等近乎全方面的压力和挑战。

困难依旧,仍当发展。在全方位的包围和垄断之下,寻找突破口才是国产厂商突围的关键所在。

“5G 技术的发展、消费产品需求带动、供应链危机”成为了如今摆在国产企业面前,可遇不可求的机遇。

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