类脑智能技术及应用国家工程实验室
首先惯例科普:
滤波器,可以理解成对波进行过滤的器件。从1G到5G,传输信号都是有固定频率的,滤波器可以通过电容、电感、电阻等元器件的组合,移除信号中不需要的频率,同时保留需要的频率,从而保障信号能在特定的频带上传输,消除频带间相互干扰。
一般而言,每个滤波器只针对专门的频率。(划重点)
分析5G时代滤波器的市场空间,就要分两端分析,分别是基站端和手机端。
手机端
5G手机肯定要向下兼容4G/3G/2G,所以前代频段的滤波器不能少,再多增加5G频段的滤波器。每个频率至少一个发射及一个接收的滤波器,而5G频段现在国内就有划分有5个,加上欧洲美国划分的5G频段,全球可能最终会在10个频段左右。而频段之中具体的频率选择各国运营商也会有自己的选择,那么保守估计对射频滤波器的需求将是4G时代的1.7倍以上。
而且在之前《5G产业链投资机会:PCB板块》中提到过,5G速度快的原因就是频率高,高频就要求各类元器件的质量要求大幅提高,自然价格也就更高。对PCB是如此,对直接作用于传输信号的滤波器更是如此,制作难度更大,成本更高,自然价格也将比4G时代要高。
基站端
手机端需要滤波器,基站端更是如此。在《5G产业链投资机会:PCB板块》介绍过,5G基站的总量可能要达到4G基站的3.3—4.6倍,基站数量增多本身对滤波器需求就要成倍增加,加上5G采用MIMO(Multiple Input Multiple Output)多天线技术方案,基站端采用64根天线,是4G时代TDD8通道的8倍,FDD4通道的16倍,保守按照一个通道一个滤波器计算,5G单基站滤波器用量将是4G时代的数倍到十数倍。
这样叠加基站数量和单基站用量增加的因素,最终5G时代滤波器的需求量最低也是4G时代的26倍,最高可能达到70余倍。
需要注意的是,5G时代的滤波器与4G时代有所不同。
5G之前,广泛应用的是金属同轴腔体滤波器,其原理是通过不同频率的电磁波在同轴腔体滤波器中振荡,与滤波器频率谐振的电磁波得以保留,其余频率在振荡中耗散掉。
金属同轴腔体滤波器示意图
但金属腔体滤波器存在尺寸大、介电损耗大、温度稳定性差、成本高等缺点。而5G时代,由于基站天线数量巨幅增加,金属腔体滤波器存在尺寸大、介电损耗大、成本高等缺点完全不能接受,使得基于低温共烧陶瓷技术的陶瓷介质滤波器成为5G时代的主流。其尺寸最小、介电损耗小、温度稳定高、成本小(是金属腔体滤波器的1/3左右)的特点简直就是为5G准备的。
陶瓷介质滤波器与金属腔体滤波器的比较
介质滤波器制造工艺流程主要包括陶瓷粉料配方、压制烧结、调试研磨、检验包装,其中最有技术门槛的部分在于陶瓷粉料配方以及滤波器制造工艺部分,陶瓷粉料配方决定介电常数,制造工艺决定选频的性能。目前产业链参与厂商较多,同时拥有上游陶瓷粉料配方、拥有成熟的制造工艺的国内屈指可数,具有一定的投资价值。
5G滤波器是射频前端芯片组合中销售额占比最高的部分,随着5G时代的到来,手机终端中使用的滤波器数量最多会高达上百个(包含5G频段、WIFI、GPS、蓝牙等),基站端滤波器用量更是可能达到4G的数十倍,市场空间广阔,景气度至少贯穿整个5G建设周期,预计为3-5年,建议关注国内相关上市公司。