行业观点 | 微波射频T/R芯片行业分析

一、微波射频频段简介

射频和微波均指电磁波辐射到空间的电磁频率范围，其中射频频率范围在300kHz-300GHz之间，微波频率范围在300MHz-300GHz之间。电磁波频率越低，传播损耗越小，覆盖距离越远，绕射能力也越强。但是低频段的频率资源紧张，系统容量有限，因此低频段的无线电波主要应用于广播、电视、寻呼等系统。高频段频率资源丰富，系统容量大，波束窄，探测能力强，传输质量高。但是频率越高，传播损耗越大，覆盖距离越近，绕射能力越弱。另外，频率越高，技术难度也越大，系统的成本相应提高。

电磁波信号频率谱示意图

二、微波射频T/R芯片简介

1、微波射频T/R芯片分类

微波射频T/R芯片即信号发射（Transmit）/接收（Receive）芯片，主要负责微波射频信号的功率放大及幅相控制。T/R芯片可以分为放大器类芯片、幅相控制类芯片和无源类芯片三类，其具体分类用途如下：

产品

类型

产品

名称

产品介绍

放
大
器
类
芯
片

功率放大器

各种无线发射系统中最重要的组成部分，用于实现输入激励信号的增益放大并将直流功率转换成微波功率输出

低噪声放大器

主要用于接收系统前端，在放大信号的同时抑制噪声干扰，提高系统灵敏度，以供系统解调出所需的信息数据

T/R多功能芯片

集成低噪放、功放和开关等芯片，与幅相控制多功能芯片配套使用

幅
相
控
制
类
芯
片

延时器

通过控制信号的延时量，改善天线的频率响应，对指向漂移进行校正

衰减器

通过控制衰减量来调整信号幅度，并补偿移相器引入的增益变化

移相器

控制信号相位变化的器件，通过控制相位变化量来调整波束形成，实现雷达角度扫描

幅相控制多功能芯片

用于实现对信号的综合辐相控制，集成了移相器、衰减器、放大器、开关和串并转换电路等

无
源
类
芯
片

开关

将多路射频信号中的任一路或几路通过控制逻辑连通，以实现不同信号路径的切换，以达到共用天线、节省产品成本的目的

功分器

将一路输入信号的能量分成两路或多路输出能量相等或不相等的器件，也可反过来将多路信号的能量合成一路输出，此时可也称为合路器

2、微波射频T/R芯片工作原理

T/R芯片通常被集成于T/R组件中，应用于军用雷达系统、卫星通信系统、地面无线通信系统等几乎所有电子系统，是影响系统性能的主要组成部分。在发射工作模式中，T/R组件的控制器接收定时信号，将所有T/R开关同步切换到发射通道，射频激励源送来的信号经移相器、衰减器、T/R开关和功率放大器进行幅度相位调整和放大，送至天线辐射单元。当发射信号结束后，控制器在控制信号作用下，将所有T/R开关同步切换到接收通道，天线接收到的微弱信号经低噪声放大器放大以及幅度相位调整后送往接收机，从而实现信号的发射和接收。

典型T/R组件工作原理示意图

3、常用的T/R芯片工艺

（p/m）HEMT：HEMT是一种异质结场效应晶体管，是依靠二维电子气实现电流输运开关的器件，在HEMT的基础上进行结构改良可以形成pHEMT和mHEMT等器件。以GaAsHEMT器件为例，在薄层nAlGaAs与未掺杂GaAs形成异质结，其能带产生弯曲，自由电子将从高掺杂的高能级的AlGaAs区扩散至未掺杂低能级的GaAs区，因而在GaAs区的交界处会产生一个电子浓度极高的二维电子气。其中脱离了施主的电子受施主的影响被最小化，因此该区域电子迁移率很高，从而拥有更高的工作频率和更低的噪声。

GaAsHEMT结构及能带示意图

HBT：HBT是一种在BJT基础上改进的双极结型晶体管结构。HBT的基本结构中也包括发射区（E）、基区（B）和集电区（C）三个区域，不同的是HBT各个区域由禁带宽度不同的材料构成，采用异质结代替BJT中的同质结。HBT工作时，基极-发射极输入正向偏置电压，使电子从N型发射区进入基区，注入电子以飘移方式穿过基区，当到达基极-收集极结，被高电压扫入收集极中。因而可以通过控制基极电压和发射极电压，实现电流开关和放大。

HBT基本结构及工作原理示意图

三、微波射频T/R芯片市场规模

微波射频T/R芯片主要为应用于国防军工、航空航天、电信基站等领域的GaAs基和GaN基微波射频芯片。根据Yole测算，2022年全球GaAs基T/R芯片市场规模为9.34亿美元，预计至2025年将达到7.07亿美元，CAGR为-8.86%。2022年全球GaN基T/R芯片市场规模为13.68亿美元，预计至2025年将达到23.65亿美元，CAGR为15.01%。GaN基芯片将成为未来几年微波射频T/R芯片的主要发展趋势。

根据安芯测算，2022年大陆T/R芯片市场规模为60.5亿元，预计2025年将达到97.3亿元，CAGR为17.16%，市场的增长动力主要来自于国防军工市场。

全球GaAsT/R芯片市场规模

全球GaNT/R芯片市场规模

四、投资建议

微波射频T/R芯片领域技术、市场壁垒高，且与国家安全和战略息息相关，国产化需求趋势明确。近年来我国特种产业规模不断扩大，急需新的产能补给，目前值得选择优质标的深度布局。