一、WiFi通信持續升級迭代,新時代大幕快速拉開
WiFi通信是家庭場景重要的通訊方式之一,如同傳統蜂窩通信持續從2G、3G、 4G到5G的升級來提升通信速度,WiFi通信及相應芯片也持續升級以達到更高的網速。自1997年WiFi首次向消費者發布,WiFi標準一致在升級迭代,其升級的方向主要圍繞三個維度,即頻段數目增多、帶寬增大和吞吐量增大,基本上每間隔5-6年,最大 吞吐量都會實現一次較大幅度的提升,來實現網絡通信速度的提升。
WiFi通信作為目前通信速率最快且通信成本最低的通信方式,其用量廣泛且應 用場景多樣。根據TSR統計,WiFi芯片2020年受到疫情影響,出貨量略有下滑,預 計出貨量約為32.9億顆,2021年后重歸成長。同時從下游應用場景來看,WiFi芯片 出貨量基本跟下游場景的出貨量正相關,即手機、平板、筆記本、路由器為主要的 應用場景。
二、從下游市場看,WiFi-FEM的旺盛需求
(一)智能手機:WiFi-FEM 高彈性增量市場,量價齊升迎來成長好光景
WiFi無線連接方式是智能手機在室內場景最核心的無線連接方式,WiFi芯片是 智能手機的標配芯片。智能手機是一個具備多個無線連接方式的終端系統,主要包 括蜂窩通訊(5G、4G)、WiFi芯片、藍牙芯片和GPS芯片等。同時從智能手機用 戶的用戶習慣來看,往往在戶外場景以4G、5G蜂窩通信方式為主,在家庭室內以及 辦公場所,WiFi通信依然是智能手機最主流的無線連接方式。
WiFi6通信在智能手機中滲透率逐漸提升。從品牌手機端我們也看到了旺盛的需 求趨勢,首先蘋果是行業WiFi6加速滲透的重要推動者,自2019年的IPhone11之后 蘋果便積極把WiFi6作為智能手機的標配WiFi連接趨勢,逐漸培養著消費者的消費習 慣。同時智能手機逐漸走向存量市場,差異化較小的安卓廠商競爭逐漸激烈,網絡 連接作為手機重要的日常功能成為智能手機性能升級的關鍵指標,因此WiFi在高端 安卓手機甚至是中低端機型當中均呈現加速滲透的趨勢,目前小米11青春版、紅米 K40和Reno5等2000-3000元價位的手機已經逐漸配置WiFi6通信方式。
智能手機中通訊連接方案主要分為兩種,一種是蜂窩通信方式(5G通訊主要變革模塊),包括5G、4G LTE、3G WCDMA、2G GSM通信方式等,第二種是WiFi、 藍牙、GPS通信方式,以滿足不同場景下的應用需求。其中針對蜂窩通信方式,智 能手機里有單獨的信號鏈路和射頻前端,針對WiFi通信方式,也有單獨的信號鏈路 和射頻前端,即WiFi通信的射頻前端市場在手機中是區別于蜂窩通信的另一個市場。
同時WiFi通信區別于藍牙通信和GPS通信,GPS通信以接收信號為主,因此不 需要功率放大器,僅僅需要低價量的開關和LNA,協議更新換代逐漸停滯,藍牙通 信以短距離為主,因此僅僅需要低功率增益CMOS工藝的LNA和PA為主,往往直接 與數字電路集成,因此并沒有給予射頻前端廠商布局的機會。
早期在WiFi4時代中(僅2.4GHz頻段),功率放大器(PA)和低噪聲放大器(LNA) 主要采用CMOS工藝設計,直接集成在WiFi的收發機芯片電路當中,因此2.4GHz頻 段不需要外置的PA、LNA和FEM電路。來到WiFi5時代,由于高頻的5GHz信號衰減 較高,因此往往外掛FEM電路來提高發射的信號增益,保證遠距離通信的效率。因 此在WiFi5時代的智能手機中,WiFi-FEM逐漸成為智能手機中的增量芯片,逐漸成 為傳統射頻前端芯片廠商的新增市場。
WiFi6滲透將持續提升智能手機WiFi-FEM市場空間。智能手機中的WiFi6需要同 時覆蓋2.4GHz和5GHz頻段,且以2×2 MIMO方式為主,即2.4GHz有兩路發射和接 收,5.0GHz有兩路發射和接收。5GHz頻段信號衰減快,5GHz FEM產品基本成為 標配,2.4GHz出于提高發射功率或者線性度需求,2.4GHz FEM滲透率逐漸提升。同時由于智能手機出貨量更大,智能手機的WiFi-FEM相比于路由器市場市場空間更 大,基于原有的客戶群,傳統的射頻前端廠商更容易實現快速滲透。
(二)路由器:WiFi-FEM 最基礎戰場,量價齊升迎來成長好光景
路由器是連接兩個或多個網絡的硬件設備,在網絡間起基礎網關的作用,是讀 取每一個數據包中的地址然后決定如何傳送的專用智能性的網絡設備。類似于家庭 里面的“小基站”功能,可以為家庭內的聯網設備提供無線連接的功能,同時正如 戶外通信基站正在經歷從4G到5G以及Massive MIMO的變革,家庭內的路由器也逐 漸從原來的WiFi4升級到WiFi6同時進行著通道數目和天線數目的MIMO升級。
路由器中的核心無線連接芯片組成包括Tx/Rx收發機芯片、射頻前端芯片,伴隨 著WiFi6對于發射功率以及線性度性能指標要求更高,WiFi-FEM單價呈現翻倍式提 升,同時伴隨著多天線MIMO的應用,單路由器使用的WiFi-FEM用量也提升顯著。因此路由器作為WiFi-FEM應用的最基礎場景,正在經歷量價齊升的成長好光景。
路由器是家庭、工作和工業場景最核心最基本的網關設備,正如沒有5G基站建 設基礎,配置5G芯片的智能手機無法進行5G通信一樣,路由器的通訊方式的升級是 手機WiFi可以實現更高網速的基礎。因此各家路由器供應商的新品路由器也逐漸配 置WiFi6通信能力,且天線數目逐漸提升。目前WiFi6功能的路由器的價位也逐漸下 滑至200元價位,預計后續價位會持續下探,加速家庭WiFi6通訊場景的落地。
路由器作為家庭和辦公場景重要的網關和通信信號源,其通信制式變革的速度 會優先于智能手機,因此WiFi6在智能手機中的滲透率會更為快速。
家庭和工業路由器產品的生命周期較長,一般家庭主動購置和更換家庭路由器 的意愿相對較低,往往家庭路由器購置和更換是由供應商推動的,因此整個WiFi6路 由器的滲透率推動以及品牌和上游芯片格局會受到運營商的影響,因此競爭格局往 往更為穩定。同時整個路由器全球全年出貨量相比手機量級要小很多,因此對于上 游芯片廠商的晶圓代工產能和封測產能的需求壓力不大,對于早期沒有產能優勢的 中小型企業更為友好。
三、WiFi-FEM 的產品形式以及競爭格局
WiFi-FEM指的是用于WiFi通信將一系列射頻前端電路例如功率放大器(PA)、 射頻開關、低噪聲放大器(LNA)、濾波器和雙工器集成在一起的小模組。根據行 業市占率領先者Qorvo官網披露的產品形式,我們可以看出當前階段針對于WiFi通信 的2.4GHz以及5.8GHz頻段,集成功率放大器、射頻開關以及低噪聲放大器依然為 WiFi-FEM產品主流的產品集成方式。
競爭格局以海外龍頭企業為主,國產替代空間廣闊。根據產品集成的方式,因 此我們可以判斷WiFi-FEM的設計核心主要為PA(功率放大器)和低噪聲放大器 (LNA),因此行業早期主要玩家以Skyworks和Qorvo等海外主流射頻前端設計企 業為主,根據立積電子法說會預計市占率在40-50%與30-40%之間。同時在國產替 代趨勢之下,國內路由器客戶、運營商客戶對非美供應商采取積極態度,因此中國臺灣 立積電子在國產路由器客戶拓展順利,預計全球市占率在15%左右。
同時我們看好短期行業產能緊缺情況下,國內Fabless射頻前端IC設計廠商基 于第三方Foundry代工產能與原有下游客戶群的WiFi-FEM國產替代的新機遇下的表 現。射頻前端芯片不同于數字芯片以及模擬芯片,其工藝制程的使用較為特殊以及 分散,不同射頻芯片所需要的設計和代工制程不同。因此對于射頻前端芯片廠商需 要具備多種工藝代工資源,以保證自身產品性能驗證通過后在客戶端實現穩定的供給。
以WiFi-FEM集成的功率放大器、低噪聲放大器和射頻開關為主,射頻功率放大 器的主要技術指標就是輸出功率、線性度與效率。GaAs工藝能為PA提供最佳的應 用性能,是PA的主流工藝,WiFi連接模組推動了基于SiGe工藝的PA進一步發展與 應用。無論是分立器件還是集成在射頻模組中,5G的高頻段應用都對LNA提出了新 的要求。LNA的增益和噪聲系數都需要提升以滿足應用的要求,RF CMOS、SiGe 和RF SOI工藝都是LNA的主流工藝。射頻開關的重要指標是可靠性,RF SOI是射頻 開關的主流工藝,將長期占絕對的市場份額。
5G與WiFi6賽道齊同高景氣,賦予IDM模式海外巨頭較大產能壓力,國內廠商 國產替代機遇明顯。由于智能手機5G PA模組與WiFi-FEM均需要用到GaAs工藝的 功率放大器電路,因此在5G手機加速滲透以及WiFi6加速滲透(尤其是出貨量較大 的手機市場WiFi6滲透)的雙重作用下,給了海外射頻前端龍頭廠商較大的產能壓力。(Skyworks和Qorvo均為IDM廠商,其GaAs部分產能利用自己的自有工廠進行代工, 考慮到正常的建廠擴產周期,短期內擴張彈性較小)因此預計Skyworks和Qorvo會講主要產品重心布局于高毛利率的5G移動通信發射模組,因此WiFi-FEM市場有望 給予國內射頻前端廠商“彎道超車”機會。
審核編輯 :李倩
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原文標題:WiFi6注入煥新活力!5G射頻廠商同步受益!
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