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admin 发布于 2022-08-22 阅读(172)

  2019年为5G元年,我国5G已进入预商用阶段。运营商预商用网络的建设将带来资本开支边际改善,驱动行业盈利回升。我们认为,无线射频是通信设备/移动终端重要组成部分之一,5G需求推动无线射频技术革新,有望为射频前端产业提供更大的市场机会,无线上游标的有望充分受益于5G建设。近年来,国内无线通信上游企业伴随国内ICT厂商不断成长,展望未来,随着国内企业在5G专利话语权不断提升,在核心技术国产化的大背景下,无线上游优秀企业有望继续做大做强。

  中国企业在5G专利和标准制定方面的话语权不断提升,国内企业位于5G专利第一梯队,是产业做大做强的坚实基础,国内无线通信上游企业迎来新的发展机遇。回顾3/4G时期,从行情来看,个股股价反应往往较发牌提前3~12个月,天线射频标的涨幅明显优于通信板块其他标的。从投资来看,无线侧中天线射频标的因为受益弹性较高,建议投资者重点关注。

  5G时代带宽、时延、同步等性能全面提升,推动天线射频侧技术大升级,整体看大规模阵列天线及天线有源化驱动整体无线射频侧价值量大幅提升。天线:塑料振子方案或成为主流技术方案,有源化驱动天线厂商与设备商深度合作;滤波器:陶瓷介质滤波器或成主流方案,传统厂商积极布局新技术;PCB:单基站价值量提升7倍以上,国内厂商受益明显;功率放大器:传统与创新并进,国资收购功放标的有望填补A股空白;馈线及连接器:射频馈线将被板对板盲叉连接器替代。

  回顾4G手机的发展历程,我们对于5G手机的渗透速度展望积极。5G时代,为满足5G吞吐量要求,4X4 MIMO有望成为手机标配;双玻璃趋势下,天线设计的自由度提升,FPC、LDS有望迎来新机遇。5G毫米波阶段,智能手机有望采用阵列式天线G时代手机射频前端的复杂度、价值量均有显著提升,对于被动元件小型化要求将更为苛刻,建议关注技术引领型的优秀标的。

  无线侧重点推荐受益确定性和产业链话语权较高的主设备商中兴通讯。5G无线射频侧受益于技术驱动,市场空间弹性较高,重点推荐金信诺、通宇通讯、硕贝德、立讯精密、顺络电子、鹏鼎控股,建议关注*st凡谷、银宝山新、京信通信、世嘉科技、沪电股份、深南电路、东山精密、鸿博股份、风华高科、信维通信、麦捷科技。

  通信技术迭代是推动社会发展核心因素之一。纵观历史,人与人之间的沟通交流方式发生了翻天覆地的变化,从原始的书信交流到1876年的第一个电线年第一个大哥大打通第一个移动电话,千禧年之后半导体及通信技术迅速发展,苹果iPhone强势登场,宣布世界正式进入移动互联网时代。移动应用场景也从简单的语音通话功能扩展到现在的在线视频/游戏、移动支付等更多场景,可以发现,通信技术迭代是推动社会发展核心因素之一。

  5G将创造更多新生态,是新时代产业的基石。相比于4G,5G将是移动通信技术的一次变革。如果说2G到3G实现了业务由通信向个人应用的跨越,那么4G向5G则将带来更多场景的连接,5G不仅考虑人与人,也将全面覆盖人与物、物与物。主要是因为5G提供了三大应用场景,在4G移动宽带的基础上增加了海量物联网(eMTC)和高可靠低时延(uRLLC)的需求。正是这样的变化,相比于4G的“修路”,5G则是“造城”,将打造出更多的行业融合应用及新生态,是铸就新时代产业的基石。

  5G成为当前全球移动通信行业最为热门的话题,从技术路径的演进和政策推动的维度去看,我们认为5G发展的可预见性高。一方面,过去二十年从2G到3G以及从3G到4G,移动通信技术的更迭遵循“十年定律”。自瑞典运营商TeliaSonera于2009年12月推出4G商用网络以来已经过去9年时间,5G将逐渐登上历史舞台。另一方面,从我国通信行业发展的历史机遇来看,5G有望成为我国通信产业实现全球引领的关键时点。在此背景下,政策不断加码,确保我国5G如期商用。

  移动通信十年定律,2019年为5G元年。通过总结过去20年移动通信技术的发展可以看到,每隔十年便有新一代的移动通信技术进入商用。2000年12月,日本以招标的方式颁发3G牌照,并于2001年10月由NTT DoCoMo开通全球首个WCDMA服务,标志3G技术进入商用阶段。2009年12月,北欧运营商TeliaSonera率先完成了4G网络的建设,为瑞典首都斯德哥尔摩、挪威首都奥斯陆提供4G服务,标志着4G网络进入商用阶段。从技术发展的路径来看,5G是移动通信技术发展的下一站。

  3G启幕移动互联网,中国通信产业初登世界舞台。从技术升级的角度上看,3G相比于2G在上下行传输速率上有了显著的提升,并推动运营商业务由数字语音低速数据传输向数字话音中高速数据传输升级。应用类型方面,则由2G时期的邮件收发向在线音频等扩展,移动互联网时代大幕开启。在3G时期我国通信产业链实现了从无到有的突破:TD-SCDMA成为全球3G三大标准之一,在芯片、仪表等环节也逐渐填补了产业空白。

  4G奠定移动互联网黄金十年基础,中国通信产业实现群体突破。4G相比于3G,实现了移动带宽增强,运营商的业务从3G时期的数字语音及中高速数据传输向全IP语音和移动宽带升级。与此同时,伴随着智能终端的普及,越来越多基于移动宽带的应用推出,移动互联网发展迎来黄金十年。在4G时期,我国通信产业链逐渐从边缘走向主流,TD-LTE成为全球两大4G标准之一,并带动产业链实现群体突破。

  标准落地,全球5G商用进入倒计时。标准确定是5G商用的前提,2018年6月,3GPP正式冻结5G独立组网标准,也宣告5G商用进入倒计时。全球5G标准制定可以分为三步走:第一步已于17年年底完成,其标志性事件为非独立组网标准的冻结。第二步以独立组网标准冻结而宣告结束。前两步完成之后,5G国际标准的大部分内容已经确定,同时产业链的相关方可以进行5G商用设备的研发定型和生产。

  我国5G商用进程已完成频谱分配,开启预商用序幕。频谱分配是5G商用进程中的关键节点,18年12月初,国内三大运营商正式获得全国范围5G中频段试验频率使用许可,其中中国移动获2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz频段的5G试验频率资源;中国联通获3500MHz-3600MHz共100MHz带宽的5G试验频率资源。中国电信获3400MHz-3500MHz共100MHz带宽资源。我们认为本次全国范围内5G中低频段频谱使用许可的发放,为运营商开展5G系统组网试验奠定了基础,开启了我国5G预商用序幕。

  2018年资本开支达到4G周期谷底,2019年5G元年资本开支边际向好有望驱动行业盈利改善。从我国移动通信网络发展进程来看,当前处于4G建设周期的尾声。三大运营商资本开支总和在2015年达到峰值之后,于2016年和2017年连续两年下滑。根据年初运营商规划,预计2018年全年资本开支总额为2911亿,同比2017年实际完成值下滑5.6%,为4G周期最低值。未来,5G建设的启动有望推动运营商资本开支边际改善。

  行业盈利能力与运营商资本开支相关性高,我们以申万通信为样本,剔除中国联通、中兴通讯及大唐等权重较大的公司,统计了行业净利率、ROE和运营商资本开支的数据。整体来看,行业盈利能力的变化趋势(ROE、净利率)同运营商资本开支的变化趋势一致,同时行业ROE的峰值位置相对于运营商资本开支的峰值位置有一定的滞后性。具体来看:

  1)2006年~2009年间,运营商资本开支持续增长并驱动行业ROE提升,行业ROE峰值相比于运营商资本开支峰值延后一年,前者在2010年,后者在2009年。

  2)2013年~2017年间,运营商资本开支呈现上升再下降的趋势,行业ROE也随之波动,前者峰值在2015年达到,而行业ROE的峰值在2016年达到。

  3)需要指出的是,在2011年至2013年间,行业ROE和运营商资本开支的变动趋势并不一致,其主要原因在于运营商在此期间推进全国FTTH建设,相关产品的毛利率低于移动网络产品,并且此时产业链相关方相继为4G投入研发,导致管理费用提升。在两者的共同影响下,行业的净利率和ROE呈现下滑趋势,直到2014年4G网络建设的启动,才带动行业ROE改善,重新回到上升通道。

  从2018年运营商资本开支规划来看,全年资本开支约为2911亿,为4G投资周期的底部。2018年,在资本开支下滑以及中美贸易摩擦等影响下,对于通信产业的不利影响集中兑现。展望2019年,考虑到国内5G试商用启动以及中国移动低频重耕,运营商资本开支有望改善并推动行业盈利提升。

  无线射频主要由许多个射频器件组成,这些射频器件主要任务是负责将电磁波信号与二进制数字信号进行转换,我们将这些射频器件组成的部分统称为射频前端(RFFE)。电磁波信号即天线与天线之间传播的无线电信号,这些信号频率较高,需要做预处理(滤波、移频、放大等),才能作为基带芯片输入端信号;反方向看,基带芯片产生的二进制数字信号也需要进行处理才能转化为无线电信号。可以发现,射频前端是通信设备/移动终端重要组成部分之一,它的性能直接决定了通信质量的好坏。

  射频前端介于天线部分与收发机之间。按照方向来看,分为发射通路和接收通路。其中发射通路的器件主要包括功率放大器(PA)、滤波器(Filters/Duplexers)及天线开关(RF Antenna Switch)等。接收通路的器件主要包括低噪声放大器(LNA)、滤波器(Filters/Diplexers)、射频开关(RF Switch)及天线开关(RF Antenna Switch)等。

  根据法国市场研究与战略咨询公司Yole Development报告显示,到2023年,手机终端射频器件全部市场规模中,滤波器占比最大将达到66%,功放占比第二大将达到21%,这两者比例之和接近90%。

  按照设备中产品形态来看,射频器件可分为分立器件和射频前端模组。分立器件就是上文提到的功放、滤波器、天线开关等各个独立器件;随着通信技术的进步,集成化和小型化技术趋势使得射频前端模组得到推崇,越来越多的厂家推出射频前端模组产品。

  按照集成度,手机终端设备射频前端模组可以分为高、中、低集成度模组。高集成度产品主要有PAMiD和LNA Div FEM,主要用于中高端手机;中度集成产品主要有FEMiD、PAiD、SMMB PA及MMMB PA等。举例来看,IPhone X中采用了Qorvo的PAMiD,Avago的PAMiD,以及Epcos的FEMiD。PAMiD属于高集成度产品,主要集成了多模多频的PA、RF开关以及滤波器等,FEMiD属于中度集成产品,主要集成了开关和滤波器等。

  5G时代带宽、时延、同步等性能全面提升。ITU为5G定义了三类典型应用场景:增强移动宽带(eMBB)、海量物联网业务(mMTC)和超高可靠性超低时延业务(URLLC)。三大应用场景对5G网络的性能提出了更高、更全面的要求。根据《中国电信5G技术》,未来5G网络的移动数据流量相对于4G网络将增长500~1000倍,典型用户数据速率可提升10~100倍,峰值传输速率可达10 Gbit/s或更高,端到端时延缩短了5~10倍,网络综合能效提升了1000倍。

  网络性能和覆盖能力的提升,推动5G技术大升级。如上文所述,5G将在网络带宽、连接密度、时延、同步、成本和效率上有更高的要求,5G网络在无线侧需进行技术升级。主要变化有:1)国内5G部署在sub-6GHz频段,带宽大幅增加;2)5G空口需引入大规模阵列天线技术(Massive-MIMO)。

  5G为射频前端产业提供更大的市场机会。随着终端支持的无线连接协议越来越多,从最初的2G网络到现在的NFC、2G/3G/4G网络、WiFi、蓝牙、FM等,通信终端的射频器件单机价值量增长了数倍。展望未来,4G的渗透率尚未饱和,渗透率提升将继续驱动射频器件单机价值量增长。另外5G通讯为射频器件行业带来新的增长机遇,一方面射频模块需要处理的频段数量大幅增加,另一方面高频段信号处理难度增加,系统对滤波器性能的要求也大幅提高。

  根据法国市场研究与战略咨询公司Yole Development报告显示,移动设备以及WiFi连接部分整体射频前端市场规模将从2017年150亿美元增长到2023年350亿美元,年复合增长率达到14%。其中作为射频前端最大市场的滤波器从2017-2023年将几乎增长3倍,复合增长率达到19%。

  中国企业在5G专利和标准制定方面的话语权不断提升。回顾历史,我国在通信技术标准方面经历了2G空白、3G跟随、4G同步的发展路径。在5G标准制定中,以华为、中兴等为首的中国企业已经进入第一梯队。2018年12月12日,德国专利数据公司IPlytics发布了一份5G专利报告。在拥有5G SEP专利(Standards-Essential Patents,即标准必要专利)数量上,三星、华为、中兴分别以1166、933、796的专利数量位列前三位,此外,中国电信科学技术研究院拥有352项5G SEP专利位列第九位;为5G标准做出技术贡献排名中,前十位中中国企业占据4位,分别为华为(第一)、海思(第三)、中兴(第七)、中国电信科学技术研究院(第十)。

  标准话语权的提升是产业做大做强的基础。正所谓一流企业做标准,标准制定话语权的提升,也意味着未来5G核心技术将由国内企业主导,我国通信产业链在5G时期有望实现从主流到主导的转变,全面引领5G技术、标准、产业以及跨行业应用。展望未来,在中兴/华为带领下,国内ICT产业链公司在技术和市场地位方面有望不断提升;同时,上下游企业的壮大,也有助于提升国内ICT产业链综合实力。

  天线市场国内厂商占比提高,2017年仅华为一家天线%。根据EJL的数据,国内天线厂商份额占比提高明显,2017年,全球宏基站天线 万,前十大天线厂商中中国企业占半数席位,发货量占比超过60%。其中,华为的天线市场份额占比为全球最高,约32%,京信通信占13%,摩比占8%,通宇占比约7%。

  国内PCB厂商崛起,17年中国 PCB 产值全球占比超50%。起初,中国PCB产值主要来自于外资企业的在华产能,随着国内对PCB需求的增长、国内PCB产业的发展,我国本土PCB厂商发展十分迅速。根据Prismark的数据,中国PCB产值逐年提高,到2017年已占到全球总产值的50%以上。根据 Prismark 最新统计,2017年,我国首次有两家内资PCB企业进入全球前20强PCB企业名单,分别为东山精密(收购MFLEX,主要做FPC)12名、深南电路19名,填补了多年来我国本土PCB企业在行业第一梯队的空缺。

  5G基站引入大规模阵列天线。Massive MIMO,即大规模MIMO(Multiple-input Multiple-output,多输入多输出)技术,旨在通过更多的天线大幅提高网络容量和信号质量,原理上可类比高速公路拓展马路道数来提高车流量。采用Massive MIMO的5G基站不但可以通过复用更多的无线信号流提升网络容量,还可通过波束赋形大幅提升网络覆盖能力。波束赋形技术通过调整天线增益空间分布,使信号能量在发送时更集中指向目标终端,以弥补信号发送后在空间传输的损耗,大幅提升网络覆盖能力。相比较4G基站,采用支持大规模阵列天线G基站成本大幅增加的主要原因。

  天线G天线通道为主。根据无线通信原理,为了保证天线发射和接收转换效率最高,一般天线振子的间距必须要大于半个无线信号波长,而无线信号波长与无线信号频率成反比(λ=c/f,其中c为光速,f即无线信号频率),即当信号频率越高,信号波长越小。未来国内5G频段或以3.5GHz和2.6GHz为主,根据此频段得出半个波长大概是4.3cm/5.8cm。根据目前的5G测试来看,目前采用64通道的Massive MIMO技术是各个设备商的主流测试选择。虽然通道数越多,网络的性能越高,但综合考虑天线尺寸大小/重量、天线性能以及成本因素,目前运营商也在考虑低成本的Massive MIMO方案—16通道。我们认为,5G前期如果64通道天线成本未下降到运营商接受的范围内,可能运营商在满足部署和容量的情况下优先考虑16通道方案。

  5G基站架构发生较大变化,天线有源化趋势明显。4G宏基站主要分三个部分:天线、射频单元RRU和部署在机房内的基带处理单元BBU。5G网络倾向于采用AAU+CU+DU的全新无线接入网构架,如下图所示。天线和射频单元RRU将合二为一,成为全新的单元AAU(Active Antenna Unit,有源天线单元),AAU除含有RRU射频功能外,还将包含部分物理层的处理功能。

  5G时代,天线通道数增加以及天线有源化对天线设计提出更高要求,小型化及轻量化是基础。4G时代,天线R(TDD),根据目前测验的情况来看,5G时代可能以64T64R大规模阵列天线为主。通道数同比增加了7-15倍,意味着天线对射频器件需求量同比增加了7-15倍,同时天线无源部分将与RRU合为AAU,都对5G时代天线的体积及重量提出了更高的设计要求。4G时代,无源天线kg左右,重量同比增加了32%~88%。所以在5G天线集成化的趋势下,小型化及轻量化成为天线设计基础。

  大规模阵列天线带动射频组件需求量大幅增加。如上文所述,我们预计5G商用宏基站将以64通道的大规模阵列天线为主。天线单元主要包括天线罩、辐射单元和校准网络综合板三个部分。从当前5G产品的研发现状来看,为实现波束赋形等新技术,我们预计未来64通道的天线个低噪声放大器和64个滤波器等器件。我们认为,射频组件需求的提升将大幅提升基站射频行业的市场空间,高度的集成化需求,也将推动滤波器、功率放大器等射频组件工艺进一步升级,产品将更加的小型化。

  采用Massive MIMO的5G大规模天线不仅仅是数量的增加,天线的形式也将由无源转向有源,可实现各个天线振子相位和功率的自适应调整,显著提高MIMO系统的空间分辨率,提高频谱效率,从而提升网络容量。另外,多天线振子的动态组合也可适用于波束赋形技术,从而让能量较小的波束集中在一块小型区域,将信号强度集中于特定方向和特定用户,提高覆盖范围的同时提升用户体验。因此,由于Massive MIMO技术的采用,导致5G规模阵列天线复杂度的大幅提升,产品的价格也因此而大幅上涨。

  与4G相比,大规模阵列天线的价格预计将大幅上升。与市场的普遍认知不同,天线的价格与天线单元数目的多少并非简单的线G天线通道FDD电调天线通道TDD电调天线G基站的成本分析,初期64T64R规格的大规模阵列天线的天线单元(上游天线厂商制造部分)每扇区售价较贵,我们预计商用初期天线(AAU中无源天线+滤波器)采购价将达到8000元左右,随着规模量产,我们预计未来每扇区的平均价格有望下降至3500元左右,但相较4G时期的平均天线价格仍然有较大幅度的提升。

  5G天线-2025年,预计建设高峰期(2020-2023年)宏基站天线G建设高峰期国内平均每年约50多亿元(高峰期4G基站一年建设数为100万站,单幅天线%。

  4G时代,华为跻身全球天线厂商第一。根据全球权威第三方研究机构ABI Research发布的2017年全球基站天线研究报告--《天馈现代化,引领移动宽带网络演进》,2012-2013年,华为天线市场份额排名第二/第三,经历中国4G建设大潮,从2015年开始华为天线连续两年蝉联市场份额和技术创新及成果转化能力第一,引领全球天线年各大厂商占比分比是华为31.6%、凯瑟琳21.0%、康普15.2%、安费诺7.3%、RFS5.2%,华为市场占有率比2013年有10.9 pct的提升。

  由于5G基站天线将与RRU融合形成新的单元AAU,天线公司的下游客户将由以往的运营商转变为设备商。考虑到通信设备商的数量较少,目前市场的前四名(华为、诺基亚、爱立信、中兴)几乎垄断全球运营商无线通信市场份额(基站设备市场占比在90%以上),对于天线供应商来说下游将更为集中。因此,与设备商有深度合作,并且在大规模阵列天线有较多技术储备的龙头天线厂商将有望获得更多的市场份额。

  随着5G时代来临,天线与基站设备实现更深层次的绑定,我们建议关注通宇通讯、世嘉科技、京信通信以及为华为公司天线产品提供精密加工服务的企业东山精密、鸿博股份(发布预案收购弗兰德30%股权)、立讯精密。

  天线振子作为天线的主要组成部分,主要负责将信号放大和控制信号辐射方向,同样可以使天线接收到的电磁信号更强。根据天线的形态,天线振子形态也包括多种多样,有杆状、面状等;根据加工工艺,主要有钣金、PCB、塑料等。传统4G天线振子多以金属钣金为主。

  从设备商测试情况来看,在热点高容量地区优先选择64通道的天线振子天线振子在覆盖能力上能提升1.7dB,目前设备商测试64通道天线个双极化天线个天线个天线G天线含有的振子数将大幅增加。虽然在高频段更容易降低天线振子间的间距,实现多天线的设计以及产品的小型化,但其复杂度相较于现网天线产品依然会大幅提升。如下图所示为5G大规模天线阵列原型机样图。

  天线振子加工方式主要有金属压铸/钣金、PCB贴片和塑料振子,4G时代更多以金属压铸/钣金方式加工,组装更多的靠人工,效率低下。5G时代由于频段更高且采用Massive-MIMO技术,天线振子尺寸变小且数量大幅增长,综合考虑天线性能及AAU安装问题,塑料天线振子方案具有一定的综合优势。

  一个基站需要三面天线,假设未来单面天线振子,对应需要一个基站需要3*192=576个振子。考虑当前塑料天线振子还未大规模量产,根据调研,初始期一对振子大约7元,进入成熟期价格可能下降到3元/对。

  随着移动基站支持的网络频段越来越多,滤波器成为射频模块中不可获取的一部分,天线会将所有能接受到的频段信号都送往射频前端模块,但我们只希望选择特定频段的信号进行处理,这时候就需要滤波器来消除干扰杂波,让有用信号尽可能无衰减的通过,对无用信号尽可能的衰减。

  4G时代,天线R(TDD),根据目前测验的情况来看,5G时代可能以64T64R大规模阵列天线为主。通道数同比增加了7-15倍,意味着天线对射频器件需求量同比增加了7-15倍,同时天线无源部分将与RRU合为AAU,都对5G时代天线的体积及重量提出了更高的设计要求。根据图表30,4G时代,无源天线kg左右,重量同比增加了32%~88%。所以在5G天线集成化的趋势下,小型化及轻量化成为天线G或以陶瓷介质滤波器为主。3/4G时期,金属滤波器凭借成熟的技术以及良好的性能成为那个时代的主流技术方案,进入5G时代设备商以及天线厂商也在研发小型化金属腔体滤波器来满足5G需求。根据草根调研,按照单通道计算,小型化金属腔体滤波器的重量平均比介质滤波器重20%左右。正如上文所说,未来5G基站对器件的小型化及轻量化越来越重视,陶瓷介质滤波器在满足性能的前提条件下,凭借轻量化、抗温漂性能好以及小型化优势成为主设备商主要选择方案之一。考虑中国移动未来5G建设会基于2.6GHz频段,2.6GHz 16T16R天线R天线更高,此时小型金属腔体滤波器更占优,因此2.6GHz频段下天线可能会选择小型金属化腔体滤波器。

  1)品质因素Q:Q越大,则滤波器插入损耗越小,意味着选频特性越好,成本越低;当插入损耗为1dB,则信号功率被衰减20%,当插入损耗为3dB,则信号功率被衰减50%;

  谐振频率温度系数tf:通信器件的工作温度是不断变化的,温度变化同样会引起谐振频率变化,该系数越小则温漂引起的谐振频率变化越小;

  陶瓷介质滤波器上游材料主要有二氧钛(TIO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化铝(AIO3)、碳酸钡(BaCO3)等,陶瓷介滤波器所需原材料量占整体上游原料比例较小,因此这些原材料采购方便。根据产业链调研,原料合成即陶瓷介质粉体材料配方是决定滤波器性能好坏的关键因素之一,同时介质滤波器生产过程中需尽力控制工艺以制出杂质少、缺陷少、晶粒均匀分布的陶瓷,因此陶瓷介质滤波器性能由粉体配方及生产工艺决定。

  目前国内滤波器厂商在3/4G都是以生产金属滤波器为主,未来升级生产小型金属腔体滤波器难度较小。

  根据上文描述,运营商在5G实际建设中,可能根据覆盖场景及容量要求选择不同多天线R)。我们分别假设两种场景来测算滤波器市场弹性,假设方案一:16T16R和64T64R建设比例各占一半,对应小型金属腔体滤波器和陶瓷介质滤波器数量各占一半;假设方案二: 64T64R建设比例为75%,16T16R为25%,根据上文,16T16R会选用小型金属腔体滤波器,对应小型金属腔体滤波器比例为25%,陶瓷介质滤波器比例为75%。

  基站滤波器市场空间大幅增加,建议关注*st凡谷、东山精密(已完成收购苏州艾福电子70%股权,艾福主要生产包括陶瓷介质滤波器等),风华高科(国华新材料)。

  电路板是组装电子器件的关键互连件。印制电路板(PCB),是指通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板,其主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接,起中继传输作用。不仅为电子元器件提供电气连接,也承载着电子设备数字及模拟信号传输、电源供给和射频微波信号发射与接收等业务功能,下游应用领域广泛,因而被称为“电子产品之母”。PCB种类较多,排除封装基板,一般按照材质物理性质将PCB分为刚性版(单面板、双面板、多层板)、挠性板、刚绕结合板等。从产品结构来看,当前 PCB 市场中多层板仍占主流地位。

  通信领域PCB板主要集中在无线、传输、数据通信等应用领域,产品涵盖了背板、高速多层板、高频微波板等。不同于消费电子类PCB产品多为挠性板(FPC)和高密度互联印刷电路板(HDI),通信用PCB多为刚性多层板。

  高频及高速要求推升单板价格,5G AAU PCB价值量提升7倍以上。考虑到5G对天线系统的集成度提出了更高的要求。AAU射频板需要在更小的尺寸内集成更多的组件。在这种情况下,为满足隔离的需求,需要采用更多层的印刷电路板技术。另外,AAU射频电路板相较于4G时期的尺寸也会更大,考虑到5G基站发射功率的提升,工作频段也更高,因此5G的射频电路板对于材料的高速性能以及高频性能也提出了更高的要求。因此综合来看,层数增加,尺寸增大,材料要求提升,5G AAU PCB板的价值量相较4G RRU PCB大幅提升。

  3/4G时期以横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)工艺为主。射频功率放大器是无线发射机的核心部件,用以使无线信号具备足够的发射功率向外辐射。目前基站用功率放大器主要采用基于硅的横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)技术。根据《化合物半导体》数据,2015年GaN出货量接近1.5亿美元,同期LDMOS出货量接近4.5亿美元。

  LDMOS有局限性,氮化镓(GaN)成为中高频段主要技术方向。未来5G商用频段主要在3.5GHz附近,LDMOS技术在高频应用领域存在局限性:LDMOS功率放大器的带宽会随着频率的增加而大幅减少,LDMOS仅在不超过约3.5GHz的频率范围内有效,因此在3.5GHz频段LDMOS的性能已开始出现明显下滑。除此之外,5G基站AAU功率大幅提升,单扇区功率从4G时期的50W左右提升到5G时期的200W左右,传统的LDMOS制程将很难满足性能要求。随着半导体材料工艺的进步,氮化镓(GaN)正成为中高频频段PA主要技术路线,GaN技术优势包括能源效率提高、带宽更宽、功率密度更大、体积更小,使之成为LDMOS的天然继承者。

  参考目前实验5G基站的上游采购价格,目前用于3.5GHz频段的5G基站,采用LDMOS工艺的功率放大器单扇区的价格大约超过了400美金,采用GaN工艺的功率放大器价格更是超过了700美金。而当前4G功放单扇区的价格200美金左右,5G功率放大器的价格达到了4G时期的2~3.5倍。GaN技术虽然性能出众,但考虑到GaN昂贵的成本,预计初期5G功率放大器可能会以LDMOS与GaN混合为主,随着成本的不断下降,后续逐渐被GaN完全取代。考虑到功率放大器行业的垄断性,我们预计5G规模建网期间降价空间比较有限。

  A股上市公司中,建议关注提供化合物半导体制造服务的三安光电。未来,随着毫米波等高频段技术的成熟,GaN作为主流技术将成为必然,化合物半导体相关产业链公司将深度受益,建议关注国内化合物半导体制造潜在龙头企业三安光电。公司是国家大基金重点扶持的化合物半导体制造企业,是国家在半导体制造领域取得战略突破的重要布局。公司公告拟建设GaAs和GaN外延和芯片产线 英寸)各一条,其中GaAs 产能30000片/月,GaN产能6000片/月。预计5G建设期内,公司可具备GaN射频器件的制造能力,将全面受益于5G网络市场红利。另外,A股上市公司中还可关注同样在化合物半导体制造领域发力的海特高新。

  3/4G时期以馈电网络方式存在,通过馈线G时期,天线与RRU之间、天线内部天线振子与射频器件相连都是通过馈线连接。天线与RRU之间的射频馈线主要包括主馈线和跳线,跳线为基站天线和主馈线、主馈线和BTS之间提供连接,一般为1/2”电缆;主馈线为机房到天线平台之间连接,一般采用7/8”电缆。天线内部馈线主要为半柔电缆。

  5G时代通道数变多以及集成化,射频连接以板对板盲叉连接器为主。5G时代天线有源化,AAU内功分网络和基带处理板将以PCB形式存在,传统馈线连接方式已不能满足需求,此时板对板之间需要由射频连接器进行连接。盲插型连接器分别电连接在天线射频通道的输入端和收发组件的输出端口,盲插型连接器的种类和形式较多,可以自由选型。SMP板对板连接器组件是一个浮动的结构,由一个与PCB焊接连接的snap座子,另一个与PCB焊接连接的slide座子以及中间的转接器bullet构成。两个座子分别焊接在两块PCB板上,三个连接器与两块PCB板组成一个连接器电路板组件。

  国内连接器的主要厂商:西安华达、金信诺、中航光电(电连接器产品在航空领域市场占有率达60%)、通茂电子(6908厂子公司)、中电科55所等。海外连接器主要厂商:TE Connectivity泰科电子(美国)、Amphenol安费诺(美国)、Rosenberger罗森伯格(德国)、RADIALL雷迪埃(法国)等。

  射频连接器市场可达94.4亿元。一个基站需要三面天线,假设未来单面天线R,对应一个基站需要盲叉连接器的数量为66*3=198个。根据草根调研目前SMP盲插连接器国内厂商价格大概15元/个,未来成熟期有望下降到6元/个。假设5G建设周期为2020-2025年,预计建设高峰期(2020-2023)宏基站连接器市场空间每年可达约14.1-26.8亿元。盲叉射频连接器作为5G天线主要组成部分,重点推荐金信诺。

  自2010年iPhone 4定义智能手机标准以来,行业经历了7年以上的市场渗透和技术升级,伴随着功能复杂度的提升、应用场景的日益多元,如今智能手机已经成为人们日常生活中社交、娱乐、办公不可或缺的智能硬件设备,但是,智能手机的普遍性与必要性也就意味着其渗透率正趋于饱和。根据IDC数据,18Q3全球手机出货3.55亿部,同比下滑6%,根据工信部数据,2018年前10月国内手机总产量为3.43亿部,同比下滑15.31%。

  因此我们认为,同样作为日常办公、娱乐必需品的智能手机在近两年ASP提升造成换机周期拉长的背景下,在2020年5G手机大范围推广之前,单季出货量难以超过16Q4峰值水平,存量市场竞争格局下对于供应链企业现有技术的延伸性、跟进5G创新的响应速度、精细化管理能力要求更高。因此,在消费电子行业的投资上,我们建议关注由于5G技术路径变化带来的趋势性创新方向。

  因此移动运营商在5G实施初期以增强型移动带宽(eMBB)为重点,Qrovo预计5G eMBB将实现的数据速率比当今4G速率提高20倍以上。我们认为,eMBB可以为密集城市、农村、高流通性环境以及室内环境提供更高的吞吐量,满足用户在几秒内完成3D视频等数千兆字节的数据下载,并且为VR、AR等软、硬件应用创造网络环境、强化其社交属性,而此类新应用的兴起又将进一步激发消费者对流量的消费力。

  而从供给端而言,目前国内运营商、终端厂商普遍已规划在明年推出5G相关产品及服务,中国移动在2018年11月9日世界互联网大会上表示,其5G计划2019年底将实现预商用,2020年实现商用,2019年上半年将联合终端厂商推出5G智能手机。回顾4G手机的发展历程,自2013年底我国工信部正式颁发4G牌照,2013年12月国内4G手机出货渗透率仅0.58%,而到了2014年9月国内4G手机出货渗透率已经超过54%,到2014年12月更是接近70%水平,仅一年内时间渗透率便提升了69pct。由此可见,通信制式的升级有望通过供、需双向共同作用在智能手机市场快速推广,因此对5G手机相关供应链企业预计有较大业绩提振作用。

  根据中国移动在2018年6月8日世界移动大会全球终端峰会上发布的《5G终端产品指引》,中国移动预计将在2019年2月进行二次采购,4月交付智能手机连接/融合型CPE/AR/VR,将在2019年7月、9月交付主要涉及智能手机、VR、AR及5G模组等。根据通信世界讯,在MWC大会上华为预计将于2019年6月推出5G智能手机,oppo、vivo则计划在2019年推出5G预商用终端,2020年实现5G手机大规模商用。

  5G频段的引入对智能手机生产商以及上游的原材料、模组厂商都提出了更多挑战性的要求,包括宽度前所未有的带宽(单载波带宽可高达 100 MHz,是LTE最高带宽的5倍)、4X4 MIMO天线、更高的高峰均功率比、非常高的PA线性度以及广泛的载波聚合驱动型频率拥塞等。而技术路径的变化往往会孕育新的产业机遇、投资机遇,接下来我们就5G时代智能手机射频端发生的重要变化进行分析讨论。

  5.2.1、5G手机需至少支持5模并率先新增5G FR1频段初始的5G NR规范集已于2017年12月交付使用,这些规范侧重于利用非独立 (NSA) 5G NR技术实现移动宽带部署。利用该方法,运营商短期只需扩展其现有的LTE网络即可快速实现5G传输速度,且无需构建全新的 5G 核心网络。

  5G NR规范定义了两个广泛的频谱范围,它们包括第一组新5G FR1频段(n77、 n78和n79),将用于许多全球5G部署。从长远角度看,许多LTE频段已被指定用于重新分配为5G频段,但只有一小部分有望在近期使用,包括n41、n71、n28 和n66。

  5G智能终端将率先新增5G NR频段,根据中移动2018年年中发布的《5G终端产品指引》,在模式频段上,手机需支持至少5模(NR/TD-LTE/LTE-FDD/WCDMA/GSM),5G数据类终端(如CPE)至少支持三模(NR/TD-LTE/LTE FDD),支持n78/n79,推荐n3/n8/n41。我们认为,对于签署了共享基站协议的中国电信和中国联通而言,其定制的5G手机可能仍需要在中移动提出的NR/TD-LTE/LTEFDD/WCDMA/GSM这5模要求的基础上再新增CDMA或CDMA2000的频段支持。

  分集技术在不增加传输功率和带宽的前提下改善无线通信信道的传输质量,在移动通信中,基站和接收终端均可采用分集技术,通常通过两个或者更多的接收天线来实现。其中主集天线是收发两用的,而分集天线只能接收。以小米2的分集式天线根天线,包括GPS天线、FM耳机孔天线、WiFi/BT天线、分集天线、主天线。其分集天线的目的便是为了配合主天线有效提升手机在恶劣环境下接收无线信号的灵敏度,分集天线在强信号环境下基本无作用,只有在主天线受干扰或者弱信号环境下才发挥作用,保证终端的信号接收质量。

  2017年12月由3GPP交付的5G NR规范集对于吞吐量进行了明确要求,我们认为,为了满足在带宽不变的情况下增加信道容量,4G时代仅仅作为可选技术路径的4X4 MIMO天线G智能手机的标配。根据Qorvo测算,与4G LTE不同的是,在MIMO为可选的情况下,5G 手机必须在1GHz以上频段的下行链路中支持4x4 MIMO,这不仅适用于新频段(如n77),还适用于重新分配的 LTE 频段。

  由于金属机壳的屏蔽特性,此前手机内置天线的设计自由度低,行业普遍采取了类似于iPhone 4的设计方案,即通过金属中框作为天线的一部分,边框左半部分起到WiFi、蓝牙和GPS天线作用,右半部分则起到UMTS/GSM网络天线作用,尽管由于该方案下的信号质量容易受到用户手握位置的干扰,不得已做过诸多的改进,但仍是金属机壳条件下最普遍的天线设计方式。

  如下图所示,尽管华为P10 Plus、三星S8均采用了4X4 MIMO天线 Plus为金属机壳,因此其天线发射端多分布在金属中框上,相较之下,采用玻璃机壳的三星S8内部则大量采用了LDS天线方案。

  目前手机毫米波天线阵列的实现的方式主要可分为三种:AoB (Antenna on Board,即天线阵列位于系统主板上)、AiP (Antenna in Package,即天线阵列位于芯片的封装内),与AiM (Antenna in Module,即天线阵列与RFIC形成一模组)。不论以任何一种实现方式,其体积远小于传统的LDS、FPC天线,无法用屏蔽线完成天线与射频芯片的连接,因此往往需要将芯片与芯片封装在一起形成模组,这对于传统3C天线厂提出了很大的技术挑战,因此继续推荐有先进半导体封装工艺积累的天线厂商硕贝德以及在响应苹果创新过程中积累了多元的精密加工、制造能力,具备突出技术外溢特征的立讯精密。

  根据高通已经发布的QTM052模组的介绍资料,其结构为QTM052毫米波天线GHz及以下RF模组、再加上X50 5G Modem的一套组合方案。QTM052的天线解决方案是一个微小的天线个总天线,设计足够小巧可以嵌入手机边框中,高通预计第一批配备QTM052芯片的设备有望于2019年初推出。

  射频前端(RFFE)是移动电话的射频收发器和天线之间的功能区域,主要由功率放大器(Pa)、低噪声放大器(LNA)、开关、双工器、滤波器和被动器件组成。射频前端设计复杂程度标准随着同一设备内发射和接受通道的数量增加而提高,我们认为元器件的小型化和射频前端的集成化正成为5G手机终端设计迫切需要解决的问题,建议关注硕贝德(mmW射频前端模组)、顺络电子(片式电感)、风华高科(片式电容、片式电阻)、鹏鼎控股(类载板SLP)。

  我们认为,在5G建设的过程中,智能手机适用的频段范围扩大、传输速度提升,射频前端的复杂度、单机价值量显著增加。根据Triquent数据,2017年一部3G手机的射频前端BOM成本约为3.75美金,而区域性的LTE设备的射频前端BOM成本为7.5美金,全球漫游LTE设备射频前端BOM成本为12.75美金。根据IHS数据,三星Galaxy S8+的射频前端BOM成本超过26美金,较S7 Edge提升超过10美金。

  根据图表19,Yole预计手机和WiFi的射频前端市场将在2023年达到350亿美元,较2017年增长133%,5年内的CAGR为14%;其中滤波器市场有望由80亿美金增至225亿美金,5年内的CAGR为19%;PA市场有望由50亿美金增至70亿美金,5年内的CAGR为7%;LNA(低噪声放大器)有望由2.46亿美金增至6.02亿美金,5年内的CAGR为16%;Antenna tuners(天线%;Switches(开关)有望由10亿美金增至30亿美金,5年内的CAGR为15%;新增的mmW FEM(毫米波前端)市场有望在2023年达到4.23亿美金。

  基于智能手机轻薄化、高屏占比的ID设计趋势,同时为了满足日益丰富的功能,手机内部PCB板上留给射频前端功能区的空间处于持续减少的趋势中,根据IHS数据,三星Galaxy S8+的射频前端器件密度已经接近48%,较S7 Edge提升超过6pct,而射频前端占整个PCB的面积仅超过8.2%,较S7 Edge下降约2pct。

  电子元器件是用于制造或组装电子整机用的基本零部件,电子元器件可以分为主动元件(国内称有源器件)和被动元件(国内称无源器件),其中被动元件是指对电信号的响应是被动顺从的,电信号按原来的基本特征通过的电子元件,包括电阻、电容、电感等。为了顺应消费电子轻薄化、高集成化的发展需求,Chip-R(片式电阻)、MLCC(片式电容)、片式电感等被动元器件应运而生,并持续向小型化、高Q值方向演进。

  为了迎合终端客户对于行动装置小型化、轻量化的需求,PCB技术从过去的单板,发展出了多层板,HDI高密度板、HDI任意板、以及当前针对高端手机的SLP类载板。2017年推出的iPhone X率先应用了基于SLP工艺的主板,在这两块密集的SLP基板之间采用了宽度约10-15um的导线和微盲孔(microvias)进行讯号连接,使iPhone X 得以实现7.7mm的厚度,在主板面积仅有 iPhone 8 Plus的 70%的情况下,透过垂直堆叠使可容电路仍高出35%。

  半加成法制作工艺相对于全加成法更加成熟,且图形精细化程度及可靠性均可满足高端产品的需求,可进行批量化的生产。半加成法工艺适合制作10/10-50/50μm 之间的精细线宽线距。

  SLP的性价比正伴随良率的提升得到优化。根据芯智讯,相较推出时6-8美元一片,目前SLP类载板凭借良率的提升,单片已降至4美元左右。我们认为,作为目前能够同时满足手机空间和信号传输要求的优化产品,SLP 工艺有望在iPhone X的引领下,渐渐为更多手机品牌厂商采用。

  鹏鼎目前是全球最大的PCB生产厂商,拥有领先的PCB技术,如FPC、SLP等,根据鹏鼎招股书,公司客户包括苹果、微软、google、Sony、华为、OPPO、Vivo等全球领先的电子品牌,与苹果公司、鸿海集团、和硕集团、戴尔集团及索尼集团等客户合作时间均已超过10 年,2017年公司前十客户销售收入占比91.22%,其中苹果占比超过63%。

  在无线通信设备中的射频前端模块中,射频滤波器起着至关重要的作用。滤波器可以将带外干扰和噪声剔除,以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求,从而得到有效的信号,供后续芯片处理。一台功能丰富的国际通用手机,需要过滤最多 15 个频带上的 2G、3G 和 4G 收发通路,此外还有 Wi-Fi、蓝牙和全球导航卫星系统 (GNSS)。目前一款4G手机中的需要用到的滤波器数量多达30-40 个。随着5G技术的应用,无线通信设备中需要支持更高频段的信号,对于一个频段而言,一般至少需要两个滤波器,Linley Group预计2020年单个手机的滤波器用量有望由当前水平增至100个左右。

  滤波器的构造根据应用的不同而不同,根据尺寸、成本和性能等因素的差异,滤波器的种类有分立式电感电容型 (LC) 滤波器、多层陶瓷滤波、单体式陶瓷滤波器、声学滤波器、空腔滤波器。陶瓷滤波器虽然成本较低,但是体积大,一般很难应用在对尺寸要求较高的移动设备中。而声学滤波器能够同时满足高低频率要求(最高 6 GHz),体积小,是移动设备上最为常用的滤波器构造。目前移动终端中射频滤波器最主流的实现方式是SAW(表面波滤波器)和 BAW(体声波滤波器),高频信号一般用 BAW 滤波器。

  通带边缘的锐角化需求推动了体声波等高质量因子结构的需求发展。滤波器在让所需特定频率或者频带的信号通过时会产生功率损耗,即插入损耗,滤波器的插入损耗取决于多个因子。其中包括:中心频率对应的滤波器带宽、滤波器的阶梯级数以及构成滤波器的谐振器的质量因子 (Q)。随着质量因子的下降,损耗上升,通带边缘更加圆滑,通带带宽变窄,且通带边缘的损耗增速大于频带中间的损耗。

  在SAW滤波器中,以石英、铌酸锂或钎钛酸铅等压电晶体为基片,通过光刻工艺制成两组具有能量转换功能的交叉指型的金属电极,分别作为输入、输出叉指换能器。当输入叉指换能器接入交变电压信号时,压电晶体基片表面产生振动并激发声波,沿着基片表面传送至输出叉指换能器,被再度转换为电信号。在SAW波滤波器内,声波在表面传播可形成驻波,其品质因数可达数千。

  SAW滤波器综合了低插入损耗与良好抑制性能,可以达到大带宽,并且与传统空腔滤波器和陶瓷滤波器相比,其体积只有前者的零头。由于SAW滤波器在晶圆上组装,因此可以低成本大批量生产;此外,声表面波技术还可将不同频带的滤波器和双工器集成到一块芯片,并且因此增加的装配工序很少。基于以上特点,SAW滤波器能够较好地满足最高 1.9 GHz 标准滤波器应用,包括 GSM、CDMA 和 3G 等标准频带,以及部分 4G 频带。

  不过SAW滤波器也有其局限性,其在频率高于大约1GHz 时,滤波器筛选特定性能的性能下降;在频率达到大约 2.5 GHz 时,声表面波仅限于中等性能需求的应用。另外,声表面波对温度非常敏感。在较高温度下,衬底材料的硬度易于下降,声波速度也因此下降。当温度上升时,声表面波滤波器的频响最大可能下降4MHz。由于保护频带越来越窄,并且消费设备的指定工作温度范围较大(通常为-20℃ 至85℃),因此这种局限性的影响越来越严重。

  BAW可以处理的频率范围在1.5GHZ以上,弥补了SAW滤波器技术的局限,最高处理频率可以达到6GHz。此外,BAW滤波器的大小随着频率增加而减少,满足4G、5G等频段下对于器件尺寸的更严格要求。此外,BAW具有对温度变化不敏感,更低的插入损耗,更陡的带外衰减曲线等优点。

  不同于SAW滤波器,BAW滤波器的声波纵向传播。在采用石英晶体作为衬底的体声波谐振器中,石英上下表面的金属片振动形成声波,使声波从顶部表面反弹至底部,以形成驻声波,BAW滤波器的谐振频率取决于板材厚度和电极质量。

  在BAW滤波器发挥作用的高频率,压电层必须只有几微米厚,谐振器结构需要采用薄膜沉积和微加工技术,在载波衬底上完成。为防止声波逃逸进入衬底,将不同硬度和密度的薄层交替叠加,形成布拉格声学反射腔,最终形成的谐振器被称为“固体装配型体声波谐振器”(BAW-SMR)。另一种替代方法被称为“薄膜体声波谐振器”(FBAR),FBAR在有效区域下方蚀刻出一个空腔,形成悬挂膜结构。

  BAW滤波器有助于补偿单台智能手机支持多频带带来的较高损耗。BAW滤波器在2GHz 时质量因子高达2500,减少了插入损耗,在临界的通带边缘也具有良好的性能,因此有助于补偿单台智能手机支持多频带带来的较高损耗。损耗的降低不仅改善了信号的接收性能,而且有助延长电池寿命。对于上行和下行链路隔离较小的应用,以及相邻频带高度拥挤但又需要衰减的情况,体声波表现优秀。

  根据Yole数据,2019年全球BAW滤波器(包括SMR及FBAR)合计市场渗透率有望达到44%,逼近传统SAW滤波器49%的渗透率水平。Yole预计2022年SAW滤波器的市占率将降至29%,而SMR-BAW和FBAR则分别达到20%和41%。

  从专利的申请情况而言,在上世纪90年代,SAW滤波器的专利申请量增长很快,彰显了RF声波滤波器市场在2000年代的发展。自2010年起,随着多家重点厂商的专利申请量增长趋向平稳,专利优势地位逐渐确立,市场格局也逐渐稳定:Murata和太阳诱电等日本厂商在SAW专利申请方面处于领导地位,而Qorvo、Qualcomm和博通等美国厂商则在BAW专利领域处于领导地位,传统大厂的领先优势稳固。目前国内科研院所的声学滤波器相关产品仍主要面向军用无线通信系统,在手机等消费电子产品中的应用较少。

  从市场份额来看,根据Navian数据,2016年SAW 滤波器的前五大厂分别为日本的Murata、TDK、太阳诱电以及美国的Skyworks和Qorvo,全球市占率分别为49%、22%、15%、10%、4%;BAW 滤波器的寡头垄断特性更为显著,Avago一家占据了全球87%的份额,排名第二的Qorvo占据8%的市场份额。

  国内涉足声学滤波器的单位主要包括:中电科声光电研究所、55 所等科研院所,上市公司中主要有麦捷科技和信维通信等,非上市公司主要有汉天下、中电德清华莹和无锡好达等。其中麦捷科技在2016年增发8.5亿元并投入3.72亿元用于基于 LTCC 基板的终端射频SAW滤波器封装工艺开发与生产项目;此外,麦捷科技于2017年5月与重庆声光电集团签署战略合作协议,双方共同在微声滤波器(SAW、 TC-SAW、 FBAR)等产品方面展开合作,并成立合资公司,麦捷科技持有 35% 股权;信维通信则于2017年6月和中电科55所签署战略合作协议,通过对德清华莹增资1.1亿元持有德清华莹股权,双方将在声表面滤波器、5G 高频器件和 GaN 功率器件等方便展开合作。

  射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率,必须采用射频功率放大器,其直接决定了无线终端的通讯距离、信号质量和待机时间。

  从 3G 时代起由于击穿电压、输出功率等优势, GaAs(砷化镓)材料代替CMOS材料成为 PA 市场主流材料。

  GaAs材料是目前生产量最大、应用最广泛,因而也是最重要的化合物半导体材料,是仅次于硅的最重要的半导体材料。用砷化镓制成的半导体器件具有高频、高温、低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点。虽然砷化镓具有优越的性能,但由于它在高温下分解,故要生产理想化学配比的高纯的单晶材料,技术上要求比较高。

  从2014年智能手机进入4G时代以来,随着终端支持频段数的增加,砷化镓PA单机需求数量从3G时代的4-6颗增长为4G时代的7颗,StrategyAnalytics预计5G时代手机内的PA数将超过16颗。

  为了满足5G对高频的需求,CMOS工艺需要低至28nm的线宽,意味着更高的开发成本。但是相对于开发成本,CMOS的制造成本又是最低的,易于与传统的Si基数字电路进行集成。目前国内的汉天下为全球最大的CMOS PA供应商,2017年约占全球出货量的一半。我们认为,PA在满足频率需求的基础上,最重要的三个参数为Pout and Gain,Efficiency and PAE,Linearity;而在高频情况下,SiGe和III-V PA相对CMOS PA性能方面有显著优势。

  通信指数整体估值于2012年12月3日见底回升,较发牌时间提前12个月。具体而言,主设备商中兴通讯股价在3G牌照发放前3个月启动,在4G牌照发放前12个月启动。光传输设备商启动时点与运营商传输设备大规模采购时点基本一致,4G时期烽火通信早于发牌约12个月。光纤光缆的启动时间也在发牌前3~12个月。对于光模块而言,传输网和基站的建设都对其有需求拉动,光迅科技股价启动的时点与中移动OTN大规模集采(2012年12月)基本吻合,较发牌提前约12个月,同时,发牌后基站的建设也持续的推动股价上涨。

  从估值走势看,天线射频作为通信设备的上游器件,估值在在2012年1月后逐渐见底回升,但4G业绩线年,天线厂商信维通信、硕贝德、盛路通信最低估值PE(TTM)分别为23/35/36x,出现在2012年8月、6月、1月;射频厂商麦捷科技、大富科技、武汉凡谷最低估值PE(TTM)分别为26/14/20x,出现在2012年12月、1月、1月。

  站在中国通信产业链5G崛起的角度上来看,我国通信产业链在5G时期有望实现全球引领并带动产业链上游国产化率提升。

  1、通信设备无线G元年的投资节奏,从国内运营商5G预商用建设的策略上来看,移动主设备商具备较强的可预见性,并有望带动与其配套的上游环节包括天线及无线射频。重点关注具备较强国产化能力的主设备商核心供应商及上游射频器件供应商。推荐和建议关注标的如下表所示:

  综上,基于工信部的户均流量增速及2014年4G手机出货渗透率这两个历史数据,我们对于5G终端的渗透速度,以及对契合技术创新趋势的供应链企业的业绩拉动作用展望乐观。基于5G终端的技术路径变革及各相关上游供应链的竞争格局分析,我们建议投资者关注终端天线、元器件小型化、类载板渗透率提升、PA及滤波器国产替代四条主线上的投资机会,相关标的如下:

  Kathrein始于1919年公司创始人兼工程师Anton Kathrein的小作坊,是全球规模最大、历史最悠久的天线制造厂商。公司是一家家族企业,目前已经是第三代领导者。公司最早提供供电网络设备防雷电装置的生产制造,20世纪50年代初,伴随无线电通信领域的市场发展,Kathrein开始开发电视天线年代中期开始提供广播和电视广播系统。

  20世纪70年代中期,该公司推出了市场上第一款用于大篷车和露营车的电视天线。数字移动通信的大规模现象始于20世纪90年代初,手机改变了社会的沟通行为,由于用户数量的快速增长,移动服务提供商不断扩展其网络,基站的移动通信天线年代末,公司已经在全球销售了约100万个天线系统。目前,Kathrein集团的产品广泛应用于移动通信、商业解决方案、卫星接收、宽带传输、广播电视等领域。Kathrein在各大洲都有销售分支机构和合作伙伴,到2018年10月,集团的员工人数约为7100人,2017年的综合营业额为7.47亿欧元。

  2、CommScope康普安德鲁(Andrew)成立于1937年,公司总部设在美国伊利诺伊州,上世纪七十年代安德鲁进军广播电台和电视台卫星通信天线领域,其后拓展基站天线业务,并通过收购以及业务整合成为了领先的天线和射频子系统供应商,成为全球通信天线及射频器件领域的龙头企业之一,为全球通信基础设施市场设计、制造和供应所需的创新的设备和解决方案,包括塔顶基站天线、传输线系统、射频(RF)站点解决方案、信号分配、网络优化以及专门应用例如微波、卫星、雷达和高频通信系统的解决方案,其研发能力、产销量均居世界前列。2007年12月,美国康普公司(CommScope)完成对安德鲁公司(Andrew Corporation)的收购。

  康普(CommScope)于1964年开始生产电缆产品,服务领域逐渐扩展至局域网、数据通信、电视单收、专业有线网络和光纤解决方案等;2007年,康普完成对安德鲁的收购后不断通过收购兼并发展成为全球宽带、企业网络与无线网络基础设施解决方案的多样化提供商。2011 年,美国私募股权巨头凯雷投资集团(Carlyle Group)宣布完成对网络基础设施供应商康普公司价值39亿美元的收购。2013年康普公司在纳斯达克上市。2017年度,美国康普安德鲁收入约45.61亿美元,净利润约1.94亿美元。公司生产基地主要在墨西哥、中国、印度及捷克等地区。

  高通业务主要包括三个部分:通过QCT(Qualcomm CDMA Technologies)和QTL(Qualcomm Technology Licensing)开展业务,而QSI(Qualcomm Strategic Initiatives)则进行战略投资。高通在开发作为3G和4G无线技术基础的发明方面发挥了主导作用,这些发明也是5G无线技术的基础。主要包括CDMA(码分多址)、OFDMA(正交频分多址)技术系列与TDMA(时分多址),这些是当前用于使用公共蜂窝无线网络通过无线电波传输无线设备用户的语音或数据的主要数字技术。

  博通有限(Broadcom Limited,简称博通)是全球领先的有线和无线通信半导体公司,前身为Avago。Avago作为惠普的一个电子部门创立于1961年,后剥离成为Agilent的一部分,Avago自身是聚焦III-V族复合半导体设计和工艺技术,各种广泛模拟、混和信号以及光电零组件产品和次系统的领先设计、开发和全球供应商,通过广泛丰富的知识产权,为无线通信、有线基础设施以及工业和其他等三个主要目标市场提供产品,产品应用包括移动电话和基站、数据网络、存储和电信设备、工厂自动化、发电和替代能源系统以及显示器等。

  2013年Avago开始接触存储行业并对该领域进行投资,以66亿美元收购LSI,紧接着在2015年又以6亿美元和370亿美元的价格收购了Emulex和Broadcom,新公司即为博通有限。

  Skyworks原名为阿尔法工业公司(Alpha Industries),于1962年在特拉华州成立,2002年6月26日与Conexant无线通信部门合并后更名为Skyworks solution。公司总部设在马萨诸塞州沃伯恩,根据公司年报,截至2018年11月,公司共有员工9500人,客户超过2000家,拥有专利约2600项。

  Skyworks专注于无线网络技术,生产用于射频和移动通信系统的半导体。公司的产品包括放大器、衰减器、循环器、解调器、探测器、二极管、定向耦合器、前端模块、混合电路、基础射频子系统、隔离器、照明和显示解决方案、混合器、调制器、光耦合器、光隔离器、移相器,PLL/合成器/VCO,功率分配器/组合器,电源管理装置,接收器,开关和技术陶瓷。

  Qorvo拥有超过8,300名员工。其主要晶圆制造厂位于佛罗里达州,北卡罗来纳州,俄勒冈州和德克萨斯州,主要装配和测试工厂位于中国,哥斯达黎加,德国和德克萨斯州。其位于得克萨斯州理查森的工厂的生产的砷化镓、氮化镓和体声波(“BAW”)技术被美国国防部认可为1A类的 “trusted source”。

  CTSCTS公司成立于1896年,是为航空航天、通信、国防、工业、信息技术、医疗和运输领域提供传感器、执行器和电子元件的领先设计商和制造商。CTS在全球共设有15个生产基地,其中有两个在中国,分别位于天津和广东中山。2017年CTS净销售额4.23亿美元,净利润1440万美元。

  CreeCREE成立于1987年,是全球 LED 外延、芯片、封装、LED照明解决方案、化合物半导体材料、功率器件和射频于一体的制造商。1991年推出全球首款商用SiC晶圆;1993年在纳斯达克上市。公司的业务部门包括Wolfspeed、LED产品、照明产品三个部分。其中,Wolfspeed包括SiC材料、功率器件和RF器件,LED产品部门包括LED芯片和LED组件,照明产品部门主要包括LED照明系统和灯具。

  TDK Corporation成立于1935年,总部位于日本东京。TDK专注于信息和通信技术以及消费、汽车和工业电子领域,产品包括以TDK和EPCOS产品品牌销售的电子元件、模块和系统、电源、磁性应用产品以及能源设备、闪存应用设备等。公司在亚洲、欧洲以及北美和南美拥有设计、制造以及销售办事处网络。2018财年公司净销售额达1.27万亿日元。

  TE Connectivity(泰科电子)是全球最大的传感器和连接器生产商之一,成立于 1941 年,总部位于美国,产品广泛应用于汽车、计算机、消费电子产品、通讯设备家用电器、航天和国防、工业机械和仪器设备等领域,生产将近50万种精密电子零部件产品,生产网点遍布全球各地。2018财年该公司销售额达139.88亿美元。该公司被《财富》杂志评为全球63家2018年“改变世界的公司”之一。

  美国安费诺集团(Amphenol Corporation)创立于1932年,是全球最大的连接器制造商之一。产品主要应用于通信及信息处理领域,包括有线电视、移动通信、数据交换、信息处理系统、航空、军用、汽车、铁路及交通和工业领域。总部位于美国康涅狄格州,1991年在纽约证交所上市。集团在全球实施本地化战略,在全球设立工厂及销售办事处,直接为各大洲的客户提供产品和实施本地化服务。2017年销售额超过70亿美元,净利润约6.5亿美元。安费诺集团在全球共有90多间工厂和100多个销售办事处,全球员工总数超3万人。

  安费诺公司擅长精密接口连接,如SIM卡连接器,SD卡连接、USB连接、HDMI连接、RF转换等,通过合并收购拓展业务领域,目前,产品拓展覆盖军工、航空、航天、通信等方面。从2003年起,安费诺每年都会至少完成一次收购,外延并购是安费诺营业收入保持高增长的主要原因之一。

  雷迪埃集团是由Yvon GATTAZ先生和Lucien GATTAZ先生在1952年共同成立的,它的总部位于法国巴黎。产品分为12大类,共计 27,000多种单品,应用于航空、国防、工业、医疗、宇航、电信、测试测量等诸多领域。公司电信行业客户主要包括中兴、华为、诺基亚、康普和爱立信。公司工厂主要分布在法国、意大利、瑞士、印度、中国、墨西哥等地区。2016年,公司销售额为3.1亿欧元,净利润3444万欧元,净利润率约11.1%。

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