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未來智庫發布時間：01-0823:12（如需報告原文請登錄未來智庫）展望 2020 年，我們認為：1）5G 的確定性趨勢將帶動整個通信、電子行業景氣度上升。通信、消 費電子以及半導體市場將迎來拐點，5G 射頻前端和高頻通信 PCB 將迎來確定性機會；2）2020 年 國產替代會繼續成為國內半導體產業發展的主線。5G 換機潮來臨，掘金射頻前端進入 5G 時代， 3GPP 把 5G 頻譜分為兩個 FR（Frequency Range，頻率范圍），分別是 FR1 和 FR2。 FR1 的頻率范圍是 450MHz 到 6GHz，為 Sub 6GHz（6GHz 以下頻段）。FR2 的頻率范圍是 24GHz 到 52GHz，為毫米波（mmWave）。從已分配的 5G 頻譜來看，目前全球的 5G 部署分為 Sub 6G 和毫米波兩大陣營。以中國、歐洲運營 商為代表的陣營主要采用 Sub 6GHz，3.5GHz 產業鏈相對成熟，發展進度比較快，更低頻、更經濟， 所需基站密度更低，資本支出相對更小。美國運營商目前的部署計劃主要集中在 24GHz-28GHz 毫 米波端，毫米波段的大帶寬可以支持更高的上下行速率，但是所需基站的密度更大，對資本支出帶 來一定壓力。5G 頻譜之所以出現 Sub 6G 和毫米波分化，主要由于早期各國頻段規劃步伐的不統一：美國的 Sub 6G 頻段大部分用于軍事、航天，頻帶重耕的難度非常大。為了不影響 5G 部署進度，索性跨過 Sub 6G，直接邁入毫米波段。但是由于毫米波段穿透性差、傳播距離短、雨衰嚴重等物理特性影響，大 規模商用的難度較高。美國運營商 T-Mobile 正加緊對 600MHz 和 700MHz 的 LTE 網絡進行升級，該公司計劃利用其低頻 段頻譜推出覆蓋范圍更廣的 5G 服務。11 月 26 日消息，AT＆T 宣布在年底之前用 850MHz 頻段的 5G 網絡為消費者和企業客戶提供 5G 商用服務。2.2 通信引領終端射頻變革，紅利釋放在即過去十幾年的時間，通訊行業經歷了從 2G 到 3G，再由 3G 到 4G 的逐步迭代。更多頻段得開發、 新技術得引入令高速網絡普及，手機也由當年短信電話的功能機轉變為更加多元的智能終端，滿足 我們即時下載、社交直播、在線游戲等需求。伴隨著這種轉變，通訊性能成為衡量一款手機的重要 指標。這其中射頻前端(RFFE)作為核心組件，其作用更是舉足輕重，主要包括功率放大器(PA)、天 線開關(Switch)、濾波器(Filter)、雙工器(Duplexer 和 Diplexer)和低噪聲放大器(LNA)等，直接影響 著手機的信號收發。其中，天線開關負責不同射頻通道之間的轉換；濾波器負責射頻信號的濾波； 雙工器負責 FDD 系統的雙工切換和接收發射通道的射頻信號濾波；PA 負責發射通道的射頻信號放 大；LNA 負責接收通道的射頻信號放大。手機下載（聽電話）的原理是：先由天線傳送過來高頻類比訊號（電磁波），由傳送接收器（Rx）接 收進來，再經由帶通濾波器（BPF）得到特定頻率范圍（頻帶）的高頻類比訊號，由低雜訊放大器 （LNA）將微弱的訊號放大，由混頻器（Mixer）轉換成所需要的頻率，由解調器（Demodulator） 轉換成數碼語音訊號，最后由基頻芯片（BB）處理數碼語音訊號，反之亦然。2.2.1 手機射頻前端演進趨勢之一：射頻前端器件增加通信技術從 2G 發展到 5G，手機射頻前端最大的變化在于支持的頻段增加。2G 時代，通信制式只 有 GSM 和 CDMA 兩種，射頻前端采用分立器件模式，手機支持的頻段不超過 5 個；3G 時代，由 于手機需要向下兼容 2G 制式，多模的概念產生了，手機支持的頻段最多可達 9 個；4G 時代的全網 通手機所能夠支持的頻段數量猛增到 37 個。射頻前端升級，器件增加：隨著移動通信技術的發展，已由最初的 2G 發展到 3G 再到即將商用的 5G，對應的頻段也在不斷地擴充。頻譜資源是一種非常珍貴的資源，由 2G 到 4G，使用的頻段變多， 且頻帶寬了，可以提供的容量增大了，用戶可以享受更高的網絡速度。隨著全網通終端的普及，未來手機終端將支持更多的頻段和制式，意味著手機需要更多的射頻前端 器件。新增支持一個 2G 或 3G 頻段需增加一個相應頻段的濾波器和天線開關端口，由于 LTE 接收 分集的存在，新增支持一個 LTE 頻段則至少需要增加兩個相應頻段的濾波器和天線開關端口。全球 LTE 頻段眾多，一顆 PA 無法支持全球所有的 LTE 頻段，所以在一些特殊的頻段還可能需要增加額 外的 PA。2.2.2 手機射頻前端演進趨勢之二：射頻前端集成化射頻前端的發展自始至終圍繞著基帶芯片的進步，從 4G 時代開始，高通推出 MDM9615“五模十頻” 基帶使得一部手機可以在全球幾乎任何網絡中使用，從而促進了射頻龍頭廠商推出集成化度更高的 射頻前端產品，這一趨勢在5G時代得到了延續； 從2G到5G，射頻前端經歷了從分立器件到FEMiD， 再到 PAMiD 的演變，整個射頻前端的集成化趨勢愈加明顯。FEMiD（Front End Modules integrated Duplexers）FEMiD 指把濾波器組、開關組和雙工器通過 SIP 封裝在一枚芯片中。FEMiD 最早出現在 3G 時代是 由于 3G 手機第一次有了多模多頻段（MMMB）的需求，當時主導 FEMiD 市場的是以 Murata 和 TDK 為代表的無源器件廠商，它們把開關器件和多個頻段的濾波器集成到一枚芯片當中打包出售，一方 面為手機廠商降低設計和采購難度，另一方面也能夠為自身帶來更高的利潤。事實上從 3G 時代開 始，整個 RF 前端方案的進化都是圍繞多模多頻段進行的。從技術的角度看，FEMiD 的實現難度并 不高。當時的主流 PA 供應商諸如 Skyworks、Renesas、Avago（Broadcom）在自身缺乏無源器件 工藝的情況下無意涉足這樣一個領域。PAMid（Power Amplifier Modules integrated Duplexers）PAMiD 把 PA 和 FEM 一起打包封裝，使得射頻前端的集成度再一次提高。PAMiD 相對于 FEMiD 來說，有兩大優勢：一方面通過小尺寸集總元件進行匹配，提高集成度集成度，節省手機 PCB 面積； 另一方面，PA 的輸出匹配是整個射頻前端設計最繁瑣的步驟，PAMiD 的出現使得 PA 的輸出匹配工 作由 RF 器件供應商承擔。對于手機廠商（OEM）來說，PAMiD 的出現讓射頻前端從以前一個復雜 的系統工程變成了簡單的搭積木工作，手機廠商只需要根據設計規劃，采購相應頻段的 PAMiD 模 塊，這樣一來，射頻前端的設計難度大大降低。射頻前端主線的是從無源集成到有源集成射頻前端發展的主線是從 FEMiD（無源器件集成）邁向 PAMiD（有源+無源器件集成）的過程。 PAMiD 雖然集成度高，節省手機 PCB 空間，但支持多頻段+CA+MIMO 的 PAMiD 成本高昂，一般手機廠商 難以承受。目前主要是蘋果這樣出貨量大且 SKU 較少的高端品牌采用。對于其他大部分手機廠商來 說，根據不同機型搭配不同的射頻方案，才是更為合理的選擇。目前射頻前端廠商推出的產品種類 眾多，OEM 廠商可以根據不同需求選擇搭配。在手機輕薄化趨勢下，內部的硬件空間越來越小，通信的復雜化及手機功能的多樣化使得射頻元件 數量越來越多。射頻前端(RFFE)有朝向模塊化、設計更簡化的發展趨勢，由于射頻前端器件的材料 多為 GaAs，無法于主芯片集成，所以射頻前端只能做出單獨的模塊。目前手機廠商大多選擇搭配多 個射頻前端小模塊，但隨著手機內部空間日益吃緊，射頻前端器件的集成趨勢也非常明顯，未來射 頻前端可能會以單獨一個模塊的形式集成在手機內。盡管射頻前端集成化是大勢所趨，但由于低端 手機的龐大出貨量，低集成度模組之間互相搭配的解決方案在短期內仍然會繼續存在。2.3 行業集中度進一步提高，國產突圍可期根據國際大廠的預計，5G成熟階段全網通的手機射頻前端的Filters數量會從70余個增為100余個， Switches 數量會亦由 10 余個增為超過 30 個，使射頻模組的成本持續增加。 從 2G 時代的約 3 美元， 增加到 3G 時代的 8 美元、4G 時代的 28 美元，預計在 5G 時代，旗艦機射頻模組的成本會超過 40 美元。通過對三星 Galaxy S10+ 5G（Sub 6G）和 4G 版的拆機對比，物料清單（BOM）中，射頻前端價 值從 4G 版的 31 美金上升到 46 美金，價格上升幅度接近 50%，射頻前端 BOM 占比從 4G 版本的 7%提高到了 9%。對早期 5G 智能手機而言，射頻前端是推動 5G 手機價格上漲的主要原因。根據 Yole 數據，2018 年全球射頻前端市場規模 150 億美元。根據圖 32，5G 射頻前端物料成本從 28 美元提升到 40 美元，假設 2020 年 5G 手機出貨量占比為 13%來測算，2020 年射頻前端市場規 模可能會達到 160 億美元。我們認為，高集成度、一體化是射頻前端產品的核心競爭力，擁有全線 技術工藝能力的供應商會占據大部分市場，單一器件的供應商市場競爭力會在 5G 時代逐漸降低。2.3.1 無源器件廠商與有源器件廠商并購整合在整個射頻前端的市場中，Skyworks、Qorvo、Avogo 和 Murata 四家 IDM 公司占據了大部分的市 場份額，相比于手機芯片市場國產芯片的崛起，射頻前端器件的領域目前還主要由國外廠家主導， 國內的射頻廠商的差距主要在于技術、專利和制造工藝，主要的產品為相對簡單的手機天線、PA 和 較低端的濾波器。因 IDM 具有各種射頻元件的完整制造技術與整合能力，可以提供射頻前端整體解 決方案，受到手機 OEM 廠商的青睞。降低了開發難度。4G 商用后， 3G 時代無源器件廠商主導的 FEMiD 時代一去不返， 2011 年 Murata 通過收購 Renesas 的 PA 部門成為 PAMiD 供應商，2014 年 RFMD 與 TriQuint 合并成立了 Qorvo，2016 年 Skyworks 收購了松下的合資公司獲得了高性能濾波器技術。射頻行業并購整合的原因主要有：一、高通“五 模十頻”基帶的推出讓智能手機進入了全網通時代，從而促進了多頻段射頻的需求；二、智能手機 的輕薄化趨勢壓縮了PCB板面積，傳統低集成度的設計方案對于捉襟見肘PCB空間來說太過奢侈。2.3.2 手機芯片廠商布局射頻前端，國產射頻進步快速發展階段2014 年高通收購 BlackSand 獲得 PA 技術，2016 年與 TDK 成立合資公司 RF360，獲取了濾波器技 術；國內基帶芯片商展訊（現紫光展銳）2014 年收購銳迪科，進入射頻前端產業；2017 年 MTK 收 購射頻 PA 供應商絡達。手機芯片廠商布局射頻前端的最大優勢就是可以跟其他芯片捆綁銷售。能夠 提供從 AP 到基帶、電源管理、射頻前端完整手機芯片解決方案對于手機芯片商來說，將很大程度 提高自身的行業話語權。另外，在最新推出的 MATE20 X 5G 版拆解中已經可以看到多款海思射頻前端芯片：Hi6D03（MBHB PAM）、 Hi6365（RF Transceiver）、 Hi6H11（LNARF switch）、 Hi6H12（LNARF switch）和 Hi6526 （PMIC）。盡管目前海思射頻前端芯片集成度不高，但是可以看出華為近年在減少美國供應商依賴 方面的努力，預計未來華為手機采用海思自研的芯片會更多，集成度也有望進一步提高。海思有望 成為未來國內射頻前端領域的龍頭，與國外射頻巨頭競爭。從濾波器的全球競爭格局上看，美國和日本基本壟斷了整個行業。在 SAW 濾波器領域，日本企業 Murata、TDK 和 TaiyoYuden 占據市場 80%以上的份額；在 BAW 濾波器領域，Broadcom（博通） Avago 和 Qorvo 兩家廠商占據市場 90%以上的份額。在國內，SAW 濾波器廠商有麥捷科技、中電 二十六所、中電德清華瑩、華遠微電和無錫好達電子，BAW 濾波器領域暫時只有部分研究所處于研發階段。其中，國內廠商麥捷科技等廠商生產的 SAW 濾波器已經開始逐步批量出貨至華勤、聞泰二 線廠商，并正在積極向市場推廣逐步實現國產突圍。高頻通信是 5G 時代的核心技術，目前射頻前端器件在技術上還無法做到在手機上實現高頻通信。 高頻通信的出現將對手機射頻前端器件的性能和制作工藝提出更高的要求。目前 PA 和 LNA 主流的 制作材料在高頻時會受到很大的影響，未來可能需要諸如 GaN 等高頻特性更好的材料制造射頻前端 器件，在制造技術和成本上都還需要有所突破。目前射頻前端市場的主要參與者有四類：一是以 IDM 模式為主的老牌射頻方案巨頭，有 Skyworks、 Qorvo、Murata 和 Avago（Broadcom）四家；二是以 Fabless 模式為主的設計公司供應商，其中高 通、海思、MTK、紫光展銳近年來發展速度較快，有望上升至第一梯隊；第三梯隊為擁有部分射頻 產品，暫無整體解決方案；四是化合物半導體領域晶圓代工。國產射頻前端方面，伴隨著國產手機 品牌的崛起，海思、紫光展銳已經在部分產品實現進口替代；卓勝微、漢天下、唯捷創芯擁有關鍵 技術，并且打入知名手機品牌供應鏈。2.4 終端產品天線升級，MIMO 蓄勢待發智能手機天線是多根特定長度的金屬導線，天線長度與載波頻率成正比。從 2G 到 5G，由于通信載 波頻率的變化，手機天線形態和材質發生了很大變化：從金屬沖壓件、金屬邊框、FPC、LCP、LDS 到 Aip、AiM 等變革，手機天線的不斷變化體現了材料工藝與加工技術的升級。我們從蘋果手機天線結構的演進中可以看到，在 3G 時代，iPhone 3G3GS 采用 FPC 架構天線； 穿透手機塑料外殼發射和接受信號；iPhone 44S 采用玻璃后蓋和金屬邊框，邊框采用分段設計，邊 框不僅起到了機身框架的作用，同時還是手機的無線天線（后來的 iphone6 也是采用了分段式的設 計）；到 iPhone X 時蘋果首次使用 LCP（液晶聚合物）天線，用于提高天線的高頻高速性能并減小 空間占用。天線類別包含語音通話主天線、PC 天線、wifi 天線、NFC 天線等。在產品結構或者形態上，有傳統 的螺旋式外置天線，后來逐步發展成內置天線，如陶瓷天線、FPC 天線和 LDS 天線等。隨著形態的 改變和設計難度的提升，天線的價值量也在提升。FPC 天線：FPC 一般指柔性電路板，是以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有高度可靠性， 絕佳的可撓性印刷電路板。具有配線密度高、重量輕、厚度薄、彎折性好的特點。LDS 天線：主要 利用激光鐳射技術直接在支架上化鍍形成金屬天線，直接把精密的天線準確地做在一個功能性塑料 原件上。LDS 天線擁有高穩定性、避免內部元器件干擾等優點。同時，LDS 天線節省出更多內部設 計空間，為移動終端產品纖薄化提供更多可能。目前很多國內外眾多移動終端廠商都使用了 LDS 天 線，包括三星、華為、小米等。另外，LDS 應用領域廣泛，除了數碼產品廠商外，還包括無線充電、NFC 設備、精密醫療設備、汽 車電子等。采用玻璃后蓋的三星 S8 中同時使用了 LDS 和 FPC 天線，NFC 天線和 WPC 充電線圈 為 FPC 工藝，其余天線為 LDS 工藝。LDS 的優勢在于直接來自數控程式 3D 激光可實現精細的分辨率，制造復雜的 3D 電路圖案結構，且 產品具備較高的一致性。主要缺點在于需要特殊的激光改性材料，材料可選范圍有限。LCP 與 MPI 天線備受矚目2017 年蘋果 iPhone X 發售后，首次采用了多層 LCP 天線。iPhone X 中使用了 2 個 LCP 天線， iPhone 88Plus 亦使用1個局部基于LCP軟板的天線模組。而在2018年最新的三款iPhone （iPhone XSXS MaxXR）都配備了 LCP 天線。LCP 工藝復雜，成本高，大約單組 4~5 美元，iPhone X 兩根合計 8-10 美元，而 iPhone 7 上所采用的 PI 天線 ASP 約為 0.4 美元，LCP 將單機天線價值提升 了約 20 倍。常見的綠色 PCB 電路板主要使用聚酰亞胺(PI)材料包裹銅箔制成。為了更加輕薄化，電路板上傳輸 數據的銅箔厚度從 12 微米厚度逐漸壓縮成 6~9 微米的超薄壓延銅箔。由于高速傳輸的數據接口要 求電路板必須能夠承受 5G 每秒上下的傳輸速度。高速傳輸中，超薄銅箔會產生高溫。由于聚酰亞 胺(PI)材料的薄膜熱傳導系數和銅箔有差異，最終會導致 PCB 電路板基板翹曲，影響傳輸速度。LCP（液晶聚合物材料）作為一種新材料： 1）具有低介電常數(Dk=2.9)、低介電損耗(Df=0.001-0.002) 的特質，未來手機向 5G（頻率越來越高）方向發展，采用 LCP 材料介質損耗與導體損耗更小；2） 可塑性高，LCP 高溫時溶體的流動便會變得像水一樣，這一特性使得 LCP 更容易成型薄壁小型化的 一些連接器制件，較好靈活性，密封性（吸水率小于 0.004％）；3）LCP 天線還可以代替部分射頻 連接器，符合手機內部凈空減少的趨勢。LCP天線分為材料、FCCL、FPC、SMT四道工藝，前道 LCP材料和 FCCL由 Murata子公司Primatec 提供，LCP-FPC 由子公司 MetroCirc 以及中國臺灣 FPC 廠嘉聯益提供，天線模組由立訊精密和安 費諾提供。LCP 天線代表了 5G 時代終端天線的發展方向之一，相較于傳統天線，LCP 天線在加工 難度和價值量上有顯著提升。LCP 與 MPI 天線的并行：在量產的各大品牌機型中，目前只有蘋果手機使用這種 LCP 天線，而在 上游的材料的供應商上基本還是來自于村田一家，對于下游的議價能力較高；另外，2017 年 iPhone X 上市后一度遭遇產能瓶頸，產業鏈多次傳出由于部分零組件供應不足，iPhoneX 產能吃緊，其中 蘋果創新采用的“LCP 天線”即是導致 iPhone X 產能受限的因素之一，產業鏈公司上多次表示 LCP 天線只是未來手機天線方案之一。因此，在 2019 年蘋果新機的天線上，供應鏈上表示蘋果準備將改 良聚酰亞胺（MPI）技術用于蘋果 2019 年新機上，這種材質的天線相比 LCP 天線有著更低廉的生 產成本，它的成品率要明顯高于 LCP 天線，一方面解決單一供應商的問題，引入更多的上游供應商； 另一方面，提升天線產品的綜合成品率。全面屏的使用減少了可用于天線的空間智能手機的普及大大豐富了我們的生活，我們對手機的需求早已不限于通信功能，娛樂功能也已經 成為了手機最主要的功能之一。目前，視覺無邊框、雙曲面屏幕、3D Touch、PDAF 相位對焦、USB Type-C 等諸多黑科技紛至沓來。在手機屏幕增大節奏放緩之后，全面屏崛起成為智能機的標配，市 場上比較常見的有“劉海屏”、“水滴屏”“挖孔屏”等。制造商正在轉向“全屏”設計，邊緣到邊緣的顯示屏幾乎占據整個手機面的智能手機。這些更改減 少了可用于天線的空間，天線必須位于屏幕占用的區域之外。天線面積縮小高達 50％，屏幕頂部和 底部的邊框從高度 7-8 毫米減少到 3-4 毫米，有的甚至更小。由于長寬比變化，手機也變得越來越 窄，因此天線必須更短。天線面積和長度的減小都會影響天線的性能，這使得特定頻段的效率優化 變得更加困難。我們明顯觀察到，傳統天線難以滿足日益增長的數據流實現快速傳輸，而且移動終端用戶、移動終 端產品對射頻天線都提出更高效、更快、更穩定的性能要求。所以應用在單機上的射頻天線也從過 去的單一的語音天線、GPS 天線、WLAN 發展至 MIMO 主天線、NFC 天線等，甚至是更高價值的 集成射頻天線模組等。我們認為天線行業技術不斷升級、移動終端市場的火爆成為推進射頻天線行 業成長的源動力。天線的技術革新是推動無線連接向前發展的重要引擎天線是接收和發射電磁波的元器件，是手機等終端的核心部件。現在 4G 手機天線大多為 2×2，部 分手機為 4×4。5G 作為新一代通信技術，引入了一系列新的技術和標準。這些新的技術和標準將 大幅提升手機天線的設計和制造難度。天線正朝著高度集成化、復雜化的方向發展。MIMO 技術在 發射端和接收端采用多根發射天線和接收天線，通過空分復用提升速率和容量，是 4.5G 及未來 5G 時代的核心技術。目前 4×4MIMO 要求在手機端采用 4 根天線進行接收，而每根天線均需要一整套 的射頻前端模塊，射頻前端器件的數量將成倍增加。未來 5G 時代的手機可能集成 8 根、16 根甚至 更多的天線，射頻前端器件的數目會更加龐大。射頻復雜性的提高使得天線數量有所增加，接近手機可達到的實際極限。從智能手機系統架構上也 可以看出，5G 需求更高的數據速率，需要更多的天線，以使用多種方式來提供，包括多頻帶載波聚 合、4x4LTE MIMO 與 Wi-Fi MIMO，天線的典型數量也將從 4G 手機的 4-6 根增加到 8-10 根，甚至 更多，但天線可用空間在縮小。在 5G 商用之前，預計 4.5G 會在移動終端逐步使用。就手機天線而言，目前普通 4G 手機天線采用 2x2 MIMO，4.5G 使用 4x4 MIMO，4.5G advance 使用 8x8 MIMO，未來進入 5G 時代有望采用 64x8 MIMO 的天線，基站和手機終端天線數量分別增長 30 倍和 3 倍，同時天線設計難度上升，天線廠商 受益于天線需求的增長。5G 帶動高頻高速需求，通信 PCB 迎確定性機會3.1 5G 時代數據量巨大，建站密度增加根據 IMT-2020（5G）推進組提出的 5G 關鍵能力，5G 需要具備比 4G 更高的性能，支持 0.1~1Gbps 的用戶體驗速率，1 百萬 Km2的連接數密度，毫秒級的端到端時延，數十 Tbps Km2的流量密度，500Kmh 以上的移動性和數十 Gbps 的峰值速率。其中，用戶體驗速率、連接數密度和時延為 5G 最基本的三個性能指標。同時，5G 還需要大幅提高網絡部署和運營的效率，相比 4G，頻譜效率提 升 5~15 倍，能效和成本效率提升百倍以上。ITU 從 eMBB（增強型移動寬帶）、mMTC(海量機器類通信)、uRLLC（超可靠、低時延通信）的三 大應用場景上做出規劃。根據香農公式：C＝B log2(1+SN)。其中 C 是最大傳輸速率；B 為頻譜帶 寬；S 為信號功率；N 則是噪聲功率。提高傳輸速率最直接的做法就是提高頻譜帶寬，總的來說分 為三類方法：1）提高頻譜范圍，由 C= λV，為了提高頻率，那么所需波長就越小。也就誕生了 5G 的關鍵技術之一：毫米波（mm Wave） ；2）提高頻譜利用率，那么這就涉及到了大幅提高頻譜效率 的 Massive MIMO；3）為了提高在傳輸過程中的效率，減低能耗，便引出了 3D 波束賦形技術。在 實現以上技術的前提下，三大應用場景基本解決。5G 因頻段較 4G 有較大提升，基站數量將大幅增長。移動通信從 2G 至 3G 和 4G，頻段也從 800MHz900MHz 提高至 1.8GHz 和 2.5GHz。進入 5G 時代，在三大應用場景和高頻高速的要求下， 5G 將采用 3GHz 以上的更高頻段，基站覆蓋范圍持續縮小，需要基站建設密度不斷加大（低頻基站 覆蓋 0.5-1 公里，高頻 28GHz 基站覆蓋不超過 350 米）。根據中國聯通的預計，5G 建站密度將至少 達到 4G 的 1.5 倍。據工信部數據，截至 2018Q1 我國 4G 基站數共 338 萬個，目前 4G 基站建設及投資已趨緩。由此 我們預計，未來 5G 全覆蓋我國宏基站數將達到 450 萬個，按中國占全球 4G 基站近一半的比例計 算，5G 宏基站數量或達 900 萬個。通信領域應用在 PCB 下游應用中一直占據較大的比重，通信設備的 PCB 需求主要以多層板為主 （4-16 層板的占比達到 65.29%，其中 8-16 層板占比約 35.18%），包括背板、高頻微波板、高頻 多層板等。從 5G 的建設需求來看，5G 將會采取“宏站+小站”組網覆蓋的模式。毫米波高頻段（以 28GHz 為例）的小站覆蓋范圍是 10-20m，應用于熱點區域或更高容量業務場景，由于小基站主要 用于高頻段建設，現階段方案仍不確定，故而不做預計。宏基站數量的大幅增加將有望拉動 PCB 需 求，國內通信板廠商將持續受益 5G 推進。3.2 基站架構改變，射頻側 PCB 價值量提升4G 時代，一個標準的宏基站主要由基帶處理單元（Base Band Unit，BBU）、遠端射頻單元( Remote Radio Unit，RRU)和天線組成。遠端射頻單元（RRU）通過接口與 BBU 通信，完成基帶信號與射 頻信號轉換。RRU 主要包括上、下行信號接口單元、處理單元、功放單元、低噪放單元、雙工器單 元等，構成下行與上行信號處理鏈路。其中接口單元提供與 BBU 之間的接口，發送基帶 IQ 信號； 下行信號處理單元完成信號上的變頻、數模轉換、射頻調制等信號處理功能；上行信號處理單元主 要完成鋁箔、混頻、模數轉換等功能；功放及低噪放單元分別對下行和上行信號進行放大；雙工器 支持收發信號復用并對收發信號進行濾波。目前較為廣泛應用的基站結構為分布式基站，RRU 與 BBU 分離通過饋線與天線連接。分布式基站 在目前 4G 時代看似問題不大，但在 5G 時代卻不再適用。分布式基站在 5G 時代劣勢主要體現在： 1）天線部署困難，管理效率低下且部署及維護成本較高。以 8T8R 的 8 端口天線為例，8T8R 天線 對應需要拉出 8 根饋線，在 4G 時代還可以接受。但 5G 時代 Massive MIMO 應用后，MIMO 數量 達到 64T64R 時，若仍采用分布式基站 64 根饋線將使天面部署困難，并且為之后的管理帶來很大的 難度；2）傳輸損耗較高。基站實際部署中常會遇到需要使用長饋線的情形，由此造成信號能量的嚴 重衰減，并且射頻放大后的功率 50%~90%可能會在饋線傳輸中損耗。由此，為適應 5G 核心技術之一的 Massive MIMO 及傳輸低損耗要求，有源天線基站應運而生。傳 統基站天線通常由天線陣子、反射板、饋電網絡及天線罩組成。5G 基站有源天線則將 RRU 與天線 組合而成有源天線單元（Active Antenna Unit，AAU）。有源天線結構中，每一個天線陣子的背后直接連接分布式的微型收發單元（micro-radio），包括數模 模數轉換器、放大器（PA）低噪放（LNA）和雙工器（duplexer），所有的微型收發單元由數字信 號處理模塊(digital signal processing，DSP)控制，實現同步功能和數字波束賦形功能， Optical(common public radio interface，CPRI)接口用于連接基帶處理單元(base band unit，BBU)， 實現 IQ 數據的遠程傳送。采用 AAU 解決方案后，天面變得簡潔、可靠、穩定，主要優勢如下：1）部署簡單，占用空間小。 AAU 尺寸較小，大大降低了選址和物業協調難度；2）饋電損耗大幅降低。由于減少了饋線連接部 分，饋電損耗趨于 0；3）管理效率高。 AAU 支持多種電調模式，可以遠端對天線進行調整，大大 提升維護效率。為了應對上述基站架構的改變，基站射頻側的 PCB 需求發生了顯著的變化：1）由于 RRU 與天線 的集成，天線系統復雜度大大提升，AAU 的 PCB 板需要在更小的尺寸內集成更多的組件，相應線 路板的層數也會提升，帶來 PCB 價值量增加；2）5G 頻段更高、速度更快，對于 PCB 上游覆銅板 材料的傳輸損耗和散熱性能要求更高，而高頻高速板材將會帶來工藝要求、加工難度的增加，相應 的 PCB 的價值量也會增加。架構改變帶來 PCB用量變化，按照主流方案，5G時代 RRU 與天線將集成為 AAU，頻段上升到 3GHz 以上將帶來高頻 PCB 材料應用的增加。因此，對于 PCB 企業而言，相關產品加工難度和工藝要求 將大幅增加。根據產業鏈調研信息，我們預計單個 AAU 的 PCB 用量約為 0.64 ㎡。單價方面，目前 天線部分的成本分為三部分：接頭 30%，PCB50%，陣子 20%。由于 RRU 與天線集成對 PCB 板 的工藝和材料提出了較高的要求，相應的產品價格也會上升。根據產業鏈調研信息，天線部分用到 的 PCB 板一般為四層板。綜合公司產品的單價及向供應鏈了解得到的信息，我們預計 AAU 用 PCB 單價約為5000元㎡，由此單面天線部分給PCB帶來的價值量約為3200元（單基站三面天線共9600 元），相較 4G 時代價值量提升數倍。除了基站架構改變帶來射頻側的變化以外，5G 也是物聯網時代所必須的通信技術。移動和信息技術 的快速發展正推動互聯網從消費級向產業級演進，物聯網終端設備的指數級增長以及海量數據的產 生對于 BBU 的處理能力及 OTN 傳輸能力提出了超高的要求。以高清監控、自動駕駛等物聯網設備 產生的數據量來看，高清監控可產生 10GB天的數據，自動駕駛可產生 4TB天的數據，航空飛行和 智能工廠則可分別產生 40TB天、1PB天的數據。另外一方面，連接終端也將呈指數級增長，據德勤研究數據，2016 年連接終端已達 100 億，2040 年有望達到 10 萬億。數據量及接入設備的猛增將帶來全球數據總量的飛速增長，據 IDC 預計，2020 年全球數據總量將達到 44ZB，2035 年將達到 19267ZB，CAGR=50%。BBU：基帶處理單元（BBU）負責集中控制與管理整個基站系統，完成上下行基帶處理功能，并提供與射 頻單元（RRU）及傳輸網絡的物理接口，完成信息交互。5G 時代數據量大幅增加將對 BBU 的處理 能力提出超高的要求，一方面 BBU 用主控板及基帶板的工藝要求及加工難度大大提高；另一方面， 相應線路板的層數也會有所增加。兩相結合，BBU 用線路板也將迎來價值量的上升。（4G 時代 BBU 側 PCB 主要由主控板、基帶板及電源板組成，其中主控板主要實現基帶單元控制管理、數據交換及 系統時鐘等功能，基帶板主要實現基帶信號處理功能，電源板則為 BBU 提供電源轉換，價值量較低）。3.3 5G 時代基站射頻側 PCB 市場空間測算按 5G 全覆蓋規格，我們預計全球需要建設 900 萬個宏基站，中國需要建設 450 萬個宏基站。AAU 方案：根據現有方案，RRU 與天線合并我們預計單個 AAU 使用 0.64 ㎡ PCB，并且預計價格 在 5000 元左右，單個基站有 3 個 AAU，則全球 AAU 側帶來的 PCB 的市場空間就達 259.6 億元。RRU+天線方案：5G 時代需要處理的數據量大幅增加，我們預計將帶來 PCB 的價值量上升。5G 時代天線和 PCB 預計有明顯升級，受益于新材料和加工難度的提升，我們預計 ASP 將上升 50%， 據此估算全球 RRU+天線方案帶來的市場空間為 283.6 億元。因此根據我們的測算，基站端射頻側（包含 AAU 方案和 RRU+天線方案）全球 PCB 市場空間將達 543 億元，較 4G 提升 5 倍。如再考慮 OTN 相關設備所用的背板單板的量價齊升，以及小基站覆蓋 帶來的增量，5G 給 PCB 帶來的市場空間將超千億。3.4 優選賽道，龍頭深度受益目前，在低端硬板上因為進入門檻低，產品的價格競爭已經白熱化，整體的毛利率水平相對較低； 隨著 5G 時代來臨，PCB 的技術要求和工藝制程顯著提升，將會大大提高廠商的進入門檻。國內通 訊 PCB 板廠商以深南電路、滬電股份為主，內資通信板龍頭與主要的通信設備商如華為、中興合 作密切，在 3G、4G 時代有良好的合作開發關系，公司相關產品技術行業領先并在供應鏈地位較強， 我們預計龍頭公司未來能共享基站建設帶來的紅利，助力公司業績增長。深南電路，通訊基站設備 PCB 主力供應商。公司目前有四個工廠，分別位于深圳龍崗（2 個）、江 蘇無錫、南通。分業務來看，PCB 業務在龍崗有 2 個工廠，無錫和南通各 1 個；PCBA 業務在龍崗 有 1 棟樓，無錫有一些生產線；IC 載板業務在龍崗有 2 個工廠，無錫有 1 個工廠。分工廠來看，龍 崗工廠主要涉及通信、工控、服務器及航空航天等領域，主要產品為 PCB、PCBA 及 IC 載板，龍 崗工廠 2007 年設立，目前為公司的老工廠；無錫工廠主要生產 PCBA 及 IC 載板，IPO 項目之一的 IC 載板項目由無錫深南實施，規劃年產能 60 萬㎡年，年產值 13.8 億元，19 年年中投產。南通工 廠為 IPO 募投項目——數通用高速高密多層印制電路板（一期），主要面向 5G數據通信設備，規劃 年產能 34 萬㎡年（實際產能 40 萬㎡年），年產值 8.4 億元，處于滿產狀態。滬電股份：通訊及汽車板領域布局完善。公司目前共有三個廠區：昆山主廠即昆山滬士青淞廠（主 要生產企業通訊類產品）、昆山滬利微電（主要生產汽車板和汽車類低端非安全性產品）、湖北黃石 新廠黃石滬士（以中低端產品為主，承接昆山兩廠訂單轉移，設計產能 300 萬平方米）。四、 投資建議展望 2020 年，是 5G 迎來爆發的一年。我國電子信息制造業依然面臨外部貿易摩擦的不確定性、人 力成本提升、產業轉型等多方面壓力。隨著全球市場上各類高性價比的手機不斷涌現及消費者換機需求逐漸減弱，智能機市場已經逐漸飽和。上游零部件廠商依靠下游終端量的增長難以實現，供應 鏈之間的公司競爭加劇，我們維持電子行業 2020 年“中性”評級。我國仍是全球電子制造基地，具有最完善的產業鏈以及龐大的消費群體，產業界也在紛紛尋求轉型 升級的機會。同時，隨著 5G 通信的臨近，更多頻段得開發、新技術得引入，滿足我們即時下載、 社交直播、在線游戲等需求。2020 年我們建議關注 5G 產業鏈公司：1）移動端：國家堅定推進 5G 建設，為 手機射頻前端行業帶來增長機遇，主要包括功率放大器(PA)、 天線開關(Switch)、濾波器(Filter)等。一方面射頻模塊需要處理的頻段數量大幅增加，另一方面高頻 段信號處理難度增加，系統對濾波器性能的要求也大幅提高。卓勝微的高性能開關、 LNA 和 Div FEM 模組有望率先實現國產替代，進入 HOVM 等一線品牌供應鏈；順絡電子、麥捷科技的高性能 LTCC 作為手機濾波器，為業績提升提供更大彈性。同時，5G 時代天線設計難度及數量同時增加，信維通 信、碩貝德有望受益于天線單機價值量的提升。根據 Yole Development 的統計，2G 制式智能手機中射頻前端芯片的價值為 0.9 美元，3G 制式智能 手機中大幅上升到 3.4 美元，支持區域性 4G 制式的智能手機中射頻前端芯片的價值已經達到 6.15 美元，高端 LTE 智能手機達到 12-15 美元，是 2G 制式智能手機中射頻前端芯片的 17 倍。預計到 2023 年手機射頻（RF）前端模塊和組件將達到 350 億美元，17-23 年復合年增長率為 14%。濾波 器的市場空間將從 2017 年的 80 億美金快速成長至 2023 年的 225 億美金，17-23 年復合增速達到 19%。我們推薦消費電子、基站和汽車全方位布局的立訊精密、天線與指紋模組雙輪驅動的碩貝德、 國產濾波器先行者信維通信和麥捷科技、國內電感龍頭順絡電子。2）基站端：按 5G 全覆蓋規格，我們預計全球需要建設 900 萬個宏基站，中國需要建設 450 萬個宏 基站。截止 2019 年底，預計國內三大運營商將建成 20 萬個 5G 宏基站，預期 2020 年底，全國將 建成 100 萬個 5G 宏基站。 AAU 方案：根據現有方案，RRU 與天線合并我們預計單個 AAU 使用 0.64 ㎡ PCB，并且預計價格在 5000元左右，單個基站有 3 個 AAU，則全球 AAU 側帶來的 PCB 的市場空間就達 259.6 億元。RRU+天線方案： 5G 時代需要處理的數據量大幅增加，我們預計將帶來 PCB 的價值量上升。5G 時代天線和 PCB 預計有明顯升級，受益于新材料和加工難度的提升，我們預計 ASP 將上升 50%， 據此估算全球 RRU+天線方案帶來的市場空間為 283.6 億元。因此根據我們的測算，基站端射頻側（包含 AAU 方案和 RRU+天線方案）全球 PCB 市場空間將達 543 億元，較 4G 提升 5 倍。如再考慮 OTN 相關設備所用的背板單板的量價齊升，以及小基站覆蓋 帶來的增量，5G 給 PCB 帶來的市場空間將超千億。建議關注通信板龍頭深南電路和國內基站濾波 器領先企業東山精密、武漢凡谷。3）半導體迎來拐點：2019 年上半年全行業經歷了嚴重蕭條后，從三季度開始朝向穩健復蘇成長的 態勢發展，存儲器價格回穩，代工、封測產能利用率大幅提升，主要龍頭企業的各項數據環比也持 續反彈，并且從下游來看這樣的狀態具備一定的持續性，可以看到 2020 年全球半導體產業景氣度回 溫的信號十分明顯。4）國產替代，行則將至：2019 年 5 月 17 日華為事件爆發，加速了半導體供應鏈體系的重塑，國產 半導體產業鏈迎來歷史性機遇。受華為事件影響，國內各領域的龍頭系統級廠商也都在加快國產半 導體產品導入。加之日本在年內也開始制裁韓國半導體材料領域，半導體產業鏈全球化 30 年的“效 率優先”受到挑戰，當前全球半導體供應鏈更多以“安全可控”為主線。因此 2020 年國產替代會繼 續成為國內半導體產業發展的主線。建議關注：國產 FPGA 領先企業紫光國微、化合物半導體代工 新秀三安光電、封測龍頭長電科技。（報告來源：平安證券）（如需報告原文請登錄未來智庫）相關搜索毫米波治療儀毫米波雷達射頻信號發射器射頻信號放大電路射頻信號切換器電視射頻信號

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