射频前端功率放大器（PA）龙头厂商唯捷创芯研究报告

射频前端功率放大器（PA）龙头厂商唯捷创芯研究报告一、唯捷创芯：国内射频前端PA龙头唯捷创芯专注于射频前端领域，是国内PA模组龙头厂商。公司成立于2010年，深耕射频前端功率放大器芯片，2015年挂牌新三板，公司发展前期以传音股份、联想等终端品牌厂商为主要销售对象，2016-2018年开始进入转型期，大力拓展手机头部厂商，并在2018-2021年间陆续导入小米、OPPO、VIVO、荣耀等品牌客户。从产品结构看，公司目前的产品主要为PA模组、射频开关、WiFiFEM等。2021H1PA模组、射频开关、Wi-Fi射频前端模组、接收端模组的收入占比分别为97.27%、0.90%、1.61%、0.22%。公司产品广泛应用于智能手机、平板电脑、智能穿戴设备等移动终端，以及无线宽带路由器等通信设备。其中公司射频功率放大器模组的终端客户主要为手机品牌厂商，已覆盖小米、OPPO、vivo等全球多家主流手机品牌。通过导入安卓大客户，2018-2021收入规模快速增长。2016年以前公司以波导等小客户为主，2017-2018年，公司一方面提升产品性能，对标国际水准，另一方面开展品牌手机大客户的产品认证和供应链导入工作，2018-2021年，公司逐步导入了小米、华为、OPPO、VIVO、荣耀等手机大客户，实现了收入水平快速提升，2018-2021年公司整体营收从2.84亿元快速增长到35.09亿元，CARG+131%。公司是4GPA龙头，5G模组、高集成度模组占比快速提升。公司产品不断升级，以2GPA产品起家，2013、2015年分别推出3G、4GPA产品，并成为国内4GPA出货量最大的厂商。公司在4G射频功率放大器模组出货量稳步提升的同时，同步注重5G射频功率放大器模组、射频开关、Wi-Fi射频前端以及接收端模组的研发与量产工作，2019年我国正式开启5G商用，公司在2019年推出了5GPA模组并于2020年规模量产销售，目前公司的5G射频前端产品已经应用于知名终端客户的中高端产品。随着来自大客户、5G、高集成度产品的收入占比提升，2021年公司毛利率显著改善。公司2018~2021年毛利率逐步提升，分别为21.89%、18.04%、17.92%、27.76%。2019年公司处于向头部手机厂商批量供货的第一个年度，因巩固市场地位、产品迭代升级等因素，公司对成熟产品进行了一定幅度降价，造成了当年度公司总体毛利率的下降。2020年公司产品逐步迭代，总体销售单价有所提升，但由于产业链产能紧张等影响，封测单位成本有所上涨，综合毛利率相对稳定。2021年1-6月由于头部厂商市场需求较大，公司成熟产品销售单价保持稳定，同时5G及高集成度PA模组、Wi-Fi6模组等高单价产品销售收入占比进一步增加，总体产品销售单价提升较快，带动了公司毛利率快速上涨。公司近几年净利率受股权支付费用影响较大。2018-2021年公司经营性利润持续增长，但由于公司确认了大额的股份支付费用并作为经常性损益，对公司净利润金额影响较大，2021年公司归母净利润为-0.67亿元，2018-2021H1公司分别确认了1094万、3804万、1.73亿、2.68亿元的股权支付费用。若剔除股份支付影响，公司扣除非经常性损益后归属于母公司股东的净利润于2019年转换正，2020年为7273万元，2021H1为2.51亿元.。公司采用Fabless模式，与产业链顶尖供应商达成长期稳定合作，主要晶圆供应商稳懋、台积电、格罗方德等是GaAs、CMOS、SOI晶圆制造行业中的领军企业；主要基板供应商珠海越亚具有世界领先的“铜柱法”无芯封装基板技术和精密的工艺制程；SMD原材料主要由全球一流厂商村田提供；封装测试厂商除唯捷精测外，主要为长电科技、苏州日月新、甬矽电子等。二、PA是射频前端重要器件，5G及WiFi6驱动价值量提升1、射频前端是无线通信的模块核心组件，PA是射频前端的重要器件射频前端（RadioFrequencyFront-End，RFFE）是无线通信模块的核心组件。无线通信模块主要包含天线、射频前端、主芯片三部分，用于信号发射、信号接收过程中二进制信号和无线电磁波信号的相互转换：在发射信号的过程中将二进制信号转换成高频率的无线电磁波信号；在接收信号的过程中将收到的电磁波信号转换成二进制数字信号。射频前端产业链从上游到下游依次为：原材料、射频前端分立器件、射频前端模组、移动通信设备，射频前端模组普遍外包给SiP封装厂商进行封装。射频前端对手机无线通信性能至关重要。射频前端决定了移动终端可以支持的通信模式、接收信号强度、通话稳定性、发射功率等重要性能指标，直接影响终端用户体验。除通信系统以外，手持设备中的无线连接系统（WiFi、GPS、Bluetooth、FM和NFC等）对射频前端芯片也有较强的需求。无线通信技术升级带动射频前端需求增长，5G和WiFi6是近几年主要增长点。无线通信传输包含众多技术，按照传输距离可以分为近距离和远距离无线通信技术，手机支持的近距离无线通信技术包含WiFi、蓝牙、GPS、NFC/RFID、UWB、Zigbee等；远距离无线通信技术包含2G、3G、4G、5G等蜂窝移动通信技术。不同通信制式对应的射频前端互相独立，5G射频前端是新增市场。信号传输分为接收、发射、分集接收三条通路，蜂窝移动通信（3G/4G/5G）、WiFi、蓝牙、GPS等都具备独立的无线通信模组和信号传输路径。也就是说，5G与WiFi的射频前端、天线不能公用、是两块独立的市场。其次，4G与5G之间也有独立的射频前端和天线，未来很长一段时间5G手机都将会兼容4G，因此5G射频前端及天线是一块独立的新增市场。射频功率放大器（PA）的工作原理是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流，经过不断的电流/电压放大，从而完成功率的放大。在智能手机等终端设备中，PA芯片通常与其他射频前端芯片集成为模组产品进行应用。PA模组在射频前端中价值占比高。2019年，射频功率放大器模组的市场规模为53.76亿美元，为射频前端市场规模最大的细分产品领域；2019年至2025年，PA模组市场规模预计将保持11%的年均复合增长率，于2025年将达到89.31亿美元，仍为射频前端市场中规模占比最高的细分产品。2、5G驱动射频前端市场规模增长，PA用量及技术难度提升5G分为Sub6GHz（FR1）、毫米波（FR2）。由于毫米波频率高、波长短，相比之下信号分辨率、传输安全性以及传输速率更优，同时更宽的带宽可以避免低频段的拥堵；但是毫米波传输损耗大、距离短，基建成本很高。而Sub6GHz的基建投入远小于毫米波，可以在原有的4G基站上部署5G设备，同时在速率、时延等指标上Sub6GHz已经可以满足当前大部分应用。Sub6GHz为商用主流频段，毫米波在特定环境应用，主要应用于体育场馆、会议中心、地铁站等人流量大、对信号传输速率要求高的地区。5G频段按照频率，可以进一步分为毫米波（mmWave）、超高频（UHB）、高频（HB）、低频（LB），其中高频（HB）和低频（LB）的频率在3GHz以下，与原有的3G/4G频段接近。超高频是指3GHz~6GHz之间的频段——n77、n78、n79。国内销售5G手机至少支持2个5G频段——N41和N77/N78，高端机会支持更多5G频段，比如iPhone12

（A2408）支持17个5GNR频段，华为Mate405G版支持9个5GNR频段。5G智能手机渗透率持续提升。根据YoleDevelopment的统计及预测，2020年全球5G智能手机出货量为2.14亿部，到2025年全球4G智能手机出货量为6.85亿部，5G智能手机出货量为8.04亿部，2020-2025年5G智能手机的年均复合增长率将高达30%。近几年5G与WiFi6成为手机射频前端市场增长驱动力，根据Yole对2020~2025年全球不同通信制式对应的手机射频前端市场规模的预测，5G（Sub6GHz）、5G毫米波射频前端市场规模复合增速分别为41%、48%，WiFi6连接芯片市场规模复合增速达到13%。5G在通信频率、频段数量、频道带宽和复杂技术应用等方面相较4G均存在一定变化，对PA的设计提出更高的要求。因此，5G通信技术的大规模普及和应用将导致射频前端器件特别是PA的设计难度大幅度提升，需引入新的设计技术、理念及采用新的晶圆制造工艺、模组封装工艺等新技术予以应对。1）新增频段及频道带宽增加5G全球新增授权频段数量多达50+，传输带宽相对4G变宽。5G手机最直观的变化是支持新的频段，且频率更高、传输带宽更宽，从而提升数据传输速率。全球已授权的频段数量从4G时期的40+增长到90+，根据射频器件巨头Skyworks测算，到2020年5G授权频段数量新增到50个左右，全球2G/3G/4G/5G网络合计支持的频段达到90个以上。4G频段带宽为40-60MHz，5G频段提升到100-200MHz，5G传输带宽从4G的300MHz提升到900MHz、最高达到1000MHz。2）多天线技术（MIMO）4*4MIMO将在5GUHB（高频段，N77/N78/N79）普及。MIMO指的是多输入多输出（MultipleInputMultipleOutput）技术，可以大幅提高信道容量，提高频谱应用效率。4GLTE主要应用2*2MIMO，即基站侧有两根天线，手机侧也有两根下行天线；而5G高频段4*4MIMO成为标配，即基站侧有四根天线，手机侧也有四根下行天线。4G及3GHz以下的5G频段大多数采用2*2MIMO，采用1发射2接收架构（1T2R）；5GUHB采用4*4MIMO，采用1发射4接收（1T4R）或者2发射4接收（2T4R），相应的射频前端用量明显增长。3）载波聚合载波聚合（CarrierAggregation，CA）是为了实现更高传输带宽，从而提升传输速率。载波聚合术可以将2～5个成员载波（ComponentCarrier，CC）聚合在一起，实现更高的传输带宽，提升传输速率。载波聚合最早在LTE-A时代诞生，为了满足LTE-A下行1Gbps、上行500Mbps的峰值速率要求，需要有100MHz传输带宽，而这么宽的连续频谱很稀缺，于是提出了将多个载波单元聚合的技术，最多可以将5个20MHz带宽的4G频段聚合在一起形成100MHz传输带宽，5载波也叫5CC。载波集合技术提升驱动PA用量增长，对PA线性度、功耗和稳定性提出更高要求。实现载波聚合需要多个频段同时通信，射频前端需要支持天线和收发器之间的多条发射/接收路径，同时载波聚合机型需要复杂的滤波器如及联同向双工器、三工器、四工器甚至更高的多工器，一方面，更高复杂度的载波聚合方案将带动更多PA的用量增长；另一方面，根据《微波与光学技术通讯》周刊，5G载波聚合技术需要功率放大器在维持电稳定性的同时增大60%以上的输出功率，线性度需要达到14dBACPR，因此预计未来PA单颗价值量将随性能需求进一步提升。4）高阶调制技术更高的调制阶数可以提升频谱利用效率、提升传输速率，5G将从4GLTE的64QAM提升到256QAM。通信信号的传输是调制、传输、解调的过程，QAM（QuadratureAmplitudeModulation，正交幅度调制）是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式，QAM利用正弦波与余弦波的正交性，可以同时调制两路信号，提高了调制效率。根据QAM的幅度变化等级分为4QAM、16QAM、64QAM、256QAM以及1024QAM等，代表一个调制符号分别可以传送2、4、6、8、10比特的信息，16QAM及以上常称为高阶调制。3、WiFiFEM以PA为核心，WiFi6驱动市场规模增长WiFi是射频前端的重要战场之一。智能手机支持的近距离通信技术包含WiFi、蓝牙、GPS、UWB等，WiFi的特点是传输速度快、距离长、建设成本低，缺点是功耗较高、安全性较低。和蓝牙、GPS相比，WiFi技术迭代较快、射频前端复杂度较高，是射频前端厂商的重要战场之一。2020-2025年，WiFi6在手机中的渗透率持续提升，预计2025年超过60%。2019年iPhone11开始支持WiFi6；

2020年安卓高端机开始支持WiFi6，如三星GalaxyNote20（售价5299起）、华为P40（售价4988起）、OPPOReno5（售价2999起）、小米10（售价3399起）等；预计2021年WiFi6将在安卓机型中进一步下沉到中端机，根据中关村在线搜索结果，WiFi6最低已经下沉到1599元的RealmeQ3Pro。根据TSR的预测，2020年WiFi6手机