微波组件包括微波器件,又叫射频器件,比如滤波器、混频器等等;也包括由微波电路、分立的微波器件共同组成的多功能组件,比如TR组件、上下变频组件等等;还包括一些子系统,比如接收机。
微波组件在军用领域主要用于雷达、通信、电子对抗等国防信息化装备上,而且微波组件也就是射频部分的价值占比越来越高,属于军工中的成长性子领域;另外,在民用领域,主要应用在无线通信、汽车毫米波雷达等方面,属于我国中上游基础器件与技术中自主可控需求强烈的一个子领域,军民融合存在非常大的空间,所以微波组件里面会蕴含着比较多的投资机会。
首先简单汇报一下微波组件的基本概念和发展趋势。微波组件用于实现微波信号的频率、功率、相位等各种变换,其中,微波信号和射频的概念基本等同,就是频率比较高的模拟信号,一般在数十兆赫兹到上百吉赫兹一直到太赫兹;微波组件一般由微波电路、以及一些分立的微波器件组成,技术发展方向是小型化、低成本,实现的技术途径包括HMIC和MMIC,MMIC就是把微波组件设计在一个半导体芯片上,集成度比HMIC要高2~3个数量级,一般一颗MMIC就实现一个功能,未来是多功能集成化,最终把系统级的功能都是实现到一个芯片上,就成了大家所熟知的射频SoC;HMIC也可以看作是对MMIC的二次集成,HMIC主要包括厚、薄膜集成电路以及系统级封装SIP等,厚膜集成电路现在还是比较常见的微波组件工艺,具有成本低、周期短、设计灵活的优点,基于LTCC的3D封装工艺能够进一步实现微波组件的小型化,在军用领域应用逐渐增加。在军用领域,一些用量特别大的芯片可以做成单片的形式,比如相控阵雷达TR组件中的末级功放,用量非常大,做成单片还划得来;像很多小批量定制化的产品就不适合做成单片的,还是以混合集成电路为主。
接下来,汇报一下微波组件的军用市场以及民用市场。
军用市场方面,微波组件在雷达、通信、电子对抗领域的价值占比达到了60%以上,我们估算了雷达、电子对抗领域的微波组件市场空间,在雷达领域,主要估算了我国最主要的雷达研究所的雷达产值,包括中电科14所、38所、航天科工的23、25、35所,航天科技的704所、802所,中航工业的607所等等,我们估计2018这个市场空间在330亿,微波组件部分的市场空间将达到200亿;电子对抗主要考虑了中电科的29所、航天科工8511所和中船重工的723所,整体电子对抗装备市场空间在80亿左右,其中微波组件的价值达到50亿。这里面我们暂时没有考虑通信行业,因为这个行业的市场过于分散,后面我们再继续深入研究和补充,仅雷达、电子对抗领域微波组件的市场空间就达到了250亿。
民用市场方面,主要包括无线通信和汽车毫米波雷达。在无线通信领域,包括移动终端和基站两部分市场。基站中的RRU里面主要是中频模块、收发信机模块、功放和滤波模块等微波组件,微波组件在基站中占比越来越高,在2G 网络基站中,射频器件价值占整个基站价值的比重约为4%,随着基站朝着小型化方向发展,3G和4G技术中射频器件逐步提升至6%~8%,部分基站这一比重可达9%~10%。5G时代射频器件的价值占比将会进一步提高。在移动终端通信系统中,射频前端是核心组件之一。移动终端中的射频器件主要包括功率放大器、双工器、射频开关、滤波器、低噪放大器等。射频前端的价值量从2G到4G不断提升,4G时代平均成本约10美元,预计5G将超过50美元。汽车毫米波雷达市场预计在2020年可以达到50亿美元,其中射频前端部分占比达到40%~50%。
军用微波组件和民用微波组件从原理上是相通的,但涉及到具体应用,对微波组件的需求各不相同,因此造成了军民分立的局面。例如,军品一般要求发射功率高以更远的探测目标,这是其设计的出发点,而民用更多的讲究效率;另外频率上也有所不同,军用为了抗干扰,工作带宽越来越高,而民用一般还是窄带。另外,民用主要强调的是成本,而军品对成本并不敏感。
随着未来技术的发展,军民用相似性越来越多,频率、功率、低成本等要求趋同。以美国著名公司Qorvo为例,其不仅做基站的PA,也为军用雷达提供功放MMIC等,应用在舰载、机载和陆基雷达系统以及通信和电子战系统中。我国未来也必将呈现军民融合发展的局面,军转民存在较大机会。