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      一體化電感 濾波器5G驅動需求上行市場研報

      2021-03-17

      ——轉自5G行業觀察


            5G按期部署,推動了通訊、消費電子、汽車電子、新能源、物聯網及模塊、工業互聯網等多應用領域產業線全面發展。5G時代對于通信元器件均提出更高更多要求,5G手機終端對于電感、濾波器、天線等產品的用量較4G手機大幅增加。


            目前,電感、濾波器等電子元器件下游市場均被國外廠商壟斷,由于技術實力、規模等多方影響,國內市場在電子元器件市場上處于弱勢地位。終端廠商考慮到供應鏈安全的問題,未來會選用國產電感及射頻前端等元器件,預計未來中高端國產電子元器件行業將迎來持續的繁榮期。


            電感是電子線路中不可缺少的三大基礎電子元器件之一。其工作原理為當導線內通過交流電時,導線內部及周圍產生交變磁通,由楞次定律可知該磁力線會阻止原本磁力線的變化,所以具有濾波、振蕩、延遲、陷波等功能,還有篩選信號、過濾噪聲、穩定電流及抑制電磁波干擾等作用。它與電阻器或電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等,應用非常廣泛。

       



      電感基本原理


            電感是電子線路中不可缺少的三大基礎電子元器件之一。其工作原理為當導線內通過交流電時,導線內部及周圍產生交變磁通,由楞次定律可知該磁力線會阻止原本磁力線的變化,所以具有濾波、振蕩、延遲、陷波等功能,還有篩選信號、過濾噪聲、穩定電流及抑制電磁波干擾等作用。它與電阻器或電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等,應用非常廣泛。


      電感產品基本分類


            根據用途不同,電感可以分為高頻電感、功率電感(主要為電源類電感)、一般電路用電感。高頻電感主要用途包括耦合、共振、扼流;功率電感主要用途包括變化電壓和扼流;而一般電路用電感提供廣泛的電感范圍和尺寸,用于聲音、視頻等普通模擬電路、共振電路等。根據工藝結構不同,電感可分為繞線型、疊層型、薄膜型和一體成型電感,其中一體成型電感具有更小的體積、更大的電流、更強的抗電磁干擾、更低的阻抗、更穩定的溫升電流特性。


      電感產品分類


            “疊層片式電感器”由鐵氧體層和內導體層交互疊加構成。其工藝流程為,將制好的鐵氧體(如NiMnZn)粉漿料,采用流延或濕式印刷法制成厚約10μm~30μm的鐵氧體膜,再用銀漿在鐵氧體膜上印刷導電線圈,經交替印刷,使其形成疊壓。穿孔連通各層導電線圈,形成一條螺旋式線圈,重復制作數十層的疊層結構。再通過后續加工,使其成為具有獨石結構的疊層片式電感。其工作時,電流在印刷出來的導體材料(銀、銅等)中流動。

      “H型陶瓷繞線電感器”采用H型陶瓷芯,通過繞線、焊接、涂復、環氧樹脂灌封等工藝制成。其電極已預制在陶瓷芯體上,制造工藝更為簡單,而且可以進一步小型化。



      電感行業國產替代紅利逐步顯現


            電感位于產業鏈中游,電感器廠商議價能力處于弱勢地位。上游原材料包括電極銀漿、鐵氧體粉、介電陶瓷粉、磁芯、導線、其他金屬粉末,下游電感廣泛應用于通信設備、消費類電子產品、汽車電子、航天軍工等。上游磁性材料行業技術壁壘較高,市場集中度高且客戶穩定性強;電感產品同質化現象嚴重,產品可替代性強,電感器下游購買者可選范圍廣,因而電感器廠商針對下游廠商在議價方面處于弱勢地位。

            全球電感市場競爭格局由國外及中國臺灣廠商主導,中國大陸廠商積極切入。海外廠商成立時間長,技術發展更加成熟,產品布局更早轉向高端及新應用領域。在功率電感細分領域,目前全球主要的手機制造商均開始采用一體成型電感的方案。中國臺灣廠商奇力新即因聚焦微型一體成形電感擴產,迅速匹配下游多應用領域的高端市場需求,2018年市場占有率排名躍居全球第三位。電感在我國起步較晚,但一直是國家大力支持發展的行業。在5G、汽車電子、智能手機共促下,未來電感國產高端化紅利將顯現。



      5G推動電感需求進一步提升


            5G迭代,手機終端所需電感數量高速增長,為電感行業發展注入動力。5G支持的頻段總數量將達到91個,所需射頻前端集成度提升,直接拉動其配套電感需求大幅增長。根據中國電子元件行業協會數據,2G、3G、4G手機單機電感用量約為20~30顆、40~80顆、90~110顆,預計5G手機單機電感用量約為120~200顆,相較于4G手機接近倍增。

            5G推動功率電感需求量呈現增長局面。信道方面,5G基站信道數量由4G的32信道轉為64信道;天線扇面方面,5G基站由4G的一個天線扇面轉為3個天線扇面;電感使用量方面,5G基站電感用量從4G電感用量的1100-1300顆提升至1600-1700顆,單基站需求量提高30%以上。



      一體化電感逐漸成為行業趨勢


            隨著智能終端產品需求不斷向“小型化、集成化、大功率化、多功能化”等方向發展,目前全球主要的手機制造商均開始采用“一體成型電感”的方案。一體成型電感是麥捷科技推出的一種小尺寸一體成型功率電感,從村田功率電感產品線可以看出一體成型電感可以滿足在更小尺寸的情況下,保持與繞線電感相當的耐電流特性以及電感量。智能終端產品對于耐電流、節能、抗干擾、溫升電流的要求越來越高,傳統的繞線電感已不能適應下游中高端智能產品的需求。目前在通信行業的各個領域,一體成型電感將會逐漸成為各大客戶的首選。

       


      全球射頻市場仍保持高速增長


            5G商業化的逐步進行,射頻前端市場將迎來高速增長,全球射頻前端市場規模將呈現持續增長。隨著5G商用,其使用的網絡頻段需求遠高于4G的LTE頻段,根據Skyworks預測,單5G手機的射頻前端需求約為25美元,覆蓋約30個頻段,超過70個濾波器。根據QYRElectronicsResearchCenter的統計,從2011-2018年全球射頻前端市場規模GAGR高達13.10%,2019年達到169.57億美元,2020年受到5G商用的影響,全球射頻前端市場將成為高速增長賽道,預計2018-2023年全球射頻前端市場規模GAGR達到16.00%,2023年預計實現313.10億美元。

       


      5G技術推動濾波器需求上行


            濾波器在射頻前端器件中占據最大的份額,領銜射頻前端需求增長。射頻前端技術主要集中在濾波器(Filter)、功率放大器(PA,PowerAmplifier)、低噪聲放大器(LowNoiseAmplifier)、開關(RFSwitch)四個方面。在射頻前端器件市場結構中,濾

      波器約56%,功率放大器其次,占據21%的份額。根據Yole數據預測,2017-2023年濾波器市場GAGR約為19%,超過射頻前端總體平均需求14%。在新基建的促進下,5G基站迎來建設高峰,通訊基站對于電感的單機用量同樣大幅提升,LTCC產品將打開5G 基站市場,公司未來或將受益 5G 基站建設市場。

       


      濾波器是射頻前端最重要的組成部分


            濾波器是射頻前端最重要的組成部分,主要負責發射及接收信號的濾波,頻率選擇,保障信號在不同頻率互不干擾傳輸;可以使信號中特定的頻率成分通過,而極大地衰減或抑制其他頻率成分,相當于頻率“篩子”。

      移動通信終端側以聲學濾波器(SAW/BAW)及低溫共燒陶瓷濾波器(LTCC)為主。濾波器根據實現方式的不同可以分為LC濾波器、腔體濾波器、聲學濾波器、介質濾波器等。在手機無線通信應用中,主要使用小體積高性能的聲學濾波器,根據結構不同,可以分為聲表面波(SAW)濾波器和體聲波(BAW)濾波器。



      濾波器市場海外廠商仍占主導


            射頻濾波器技術壁壘高,美日廠商占據主要市場份額。2018年SAW濾波器市場以日本廠商為主,前3廠商村田、TDK和太陽誘電合計占比82%。器件結構以及薄膜工藝更為復雜的BAW濾波器技術壁壘更高,只有少數國際企業實現量產和商用,其中Broadcom和Qorvo合計市占率超95%。國內濾波器相關企業布局較晚,國內目前尚無大批量生產以及商用的射頻濾波器企業,全球市占率較低。


       

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