5G之零组件篇：5G时代，关注产品迭代升级及国产替代机遇.pdf

Table_Yemei0 行业研究 深度报告 2020 年 07 月 14 日 Table_Title1 5G 之零组件篇 5G 时代，关注产品迭代升级及国产替代机遇 Table_summary1 5G 时代对上游供应链提出更高要求。 5G 三大场景（大带宽（ eMBB）、大连接（ mMTC）、低时延（ uRLLC）的极端差异化性能需求，要求 5G 比前几代移动通信性能更加出众。为了满足 5G 多项关键性能， 5G 网络和终端都发生较大的变化，相应的上游供应链价值和供应链企业与 4G 时代有所差异。本篇报告以阶段一 eMBB 场景为主，网络围绕 NSA 和 SA 组网的 5G 网络供应链，终端主要围绕 5G 手机供应链展开。 5G 核心变化零组件：市场增长空间大，由海外巨头主导，关注国产替代机遇。 5G 时代，全频谱接入采用低频和高频混合组网，意味着基站采用大规模天线阵列，手机芯片射频升级以支持包括毫米波在内的更多通信频段。 5G 手机相对4G 手机核心的变化是以基带、射频前端、天线、连接器等为主要构成的网络信号接收及发送系统（射频系统）的升级。依次为： 1） Soc 芯片（含基带） ：高通、苹果占主导，海思、紫光展锐崛起； 2） 射频模块 ：海外企业占主导，本土企业在基站侧取得更多突破； 3） 天线、连接器 ：手机天线行业增长空间巨大，手机连接器及基站天线市场稳步增长； 5G 基站天线行业集中度提升，关注头部企业； 4）被动元器件 ：市场规模稳步增长，本土企业在各领域均有分布。 5G 相关零组件：受 5G 驱动面临升级迭代，与 5G 相关的细分市场增长空间较大，本土企业凭借产业地位获益 。在射频系统变化的基础上，为保证及提升手机的性能及使用体验，根据零组件受到的影响大小排序，分别为： PCB、能源管理（电池、快充、散热等）、手机背板、存储器等。 1） PCB： FPC 增长成手机主导， HDI 及 SLP 面临机遇 ，基站 PCB 向高 频高速多层化演进； 2） 手机盖板及背板 ：去金属化成趋势，玻璃成主导方案； 3） 能源管理 ：锂电池行业持续受益，手机、基站成为红利市场。 5G 手机功耗大幅提升，电池、快充、无线充电及散热板块均受益； 5G 基站功耗大增，锂电池行业充分受益； 4） 存储器 ：韩美垄断市场，中国大陆企业进入发展初期。 布局建议及风险提示。 因行业周期、供应链价值量和全球竞争力存在差异，对 5G 零组件整体保持乐观，但须注意细分领域的差异性及不确定性。 风险提示 ：贸易摩擦风险、技术路线风险、下游客户依赖风险、海外布局风险、融资风险。 Table_Author1 杨新 科技行业研究员 ： 0755-83077265 ： yangxin66cmbchina 胡国栋 科技行业研究员 ： 0755-83169269 ： huguodongcmbchina 相关报告 5G 之网络篇 5G 网络，新经济商业模式的基础设施2020.04 科技行业之 5G 行业篇 5G， 引领信息领域创新发展的核心引擎 2019.12 敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei1 行业研究 深度报告 1/3 目 录 1 5G 时代对上游供应链提出更高要求 . 1 1.1 5G 三大场景对网络和终端提出新要求 . 1 1.2 5G 网络的基站供 应链价值量显著提升 . 2 1.3 5G 终端： 5G 手机快速渗透， 5G 物联网终端即将起步 . 3 2 5G 核心变化零组件：市场增长空间大，海外巨头占主导，关注国产替代机遇 . 6 2.1 Soc 芯片（含基带）：高通、苹果占主导，海思、紫光展锐等本土企业崛起 . 6 2.2 射频模块：欧美垄断市场，本土手机品牌崛起助推手机射频器件国产替代，基站侧业务机遇主要在滤波器 . 8 2.2.1 手机射频器件：海外企业垄断市场，中国手机品牌崛起助推本土企业国产替代 . 8 2.2.2 5G 基站射频市场价值量提升，重点关注本土企业滤波器业务机遇 . 10 2.3 手机天线行业增长空间巨大，手机连接器及基站天线市场稳步增长 . 12 2.3.1 5G 时代手机天线行业量价齐升，本土企业有望进一步扩大市场份额 . 12 2.3.2 5G 基站天线行业集中度提升，关注头部企业 . 13 2.3.3 手机连接器：三类连接器迎来市场增长 . 14 2.4 被动元器件：市场规模稳步增长，本土企业在各领域均有分布 . 15 3 5G 相关变化零组件：受 5G 驱动面临升级迭代，市场增长空间大，本土企业有望获益 . 17 3.1 手机： 5G 给 FPC、 HDI 及 SLP 厂商带来机遇；基站：向高频高速演进，本土 PCB 企业占主导 . 17 3.1.1 PCB 产品升级，关注 FPC、 Anylayer 及 SLP 厂商业务增长机遇 . 17 3.1.2 5G 基站 PCB 向高频高速多层化演进，我国企业占主导地位 . 19 3.2 手机盖板及背板：去金属化成趋势，玻璃成主导方案 . 20 3.2.1 手机盖板技术持续升级，蓝思科技和伯恩光学占据大部分市场份额 . 20 3.2.2 手机背板去金属化，玻璃及复合材料成主流 . 20 3.2.3 结构部件：去金属化趋势下，主要企业积极转型 . 21 3.3 能源管理： 5G 时代功耗大增，手机及基站锂电池行业受益 . 21 3.3.1 5G 手机功耗大幅提升，电池、快充、无线充电及散热板块均受益 . 21 3.3.2 5G 基站功耗大增，锂电池行业充分受益 . 23 3.4 存储：韩美垄断市场，中国大陆企业进入快速发展期 . 24 4布局建议及风险提示 . 25 4.1 布局建议 . 25 4.2 风险提示 . 25 敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei1 行业研究 深度报告 2/3 图目录 图 1：三大场景对 5G 的新要求 . 1 图 2： 5G 三大应用场景 . 2 图 3： 5G 基站无线接入网重构 . 2 图 4： 5G 带来的基站供应链新机会 . 3 图 5： 5G 基站元器件大幅增加 . 3 图 6： 5G 手机相对 4G 手机的核心变化是射频系统的变化 . 4 图 7：局域和广域 IOT 中，局域 IoT 占主导，广域 IoT 增速更快 . 5 图 8：通信距离和数据传输速度决定技术要求 . 5 图 9： 2020 年物联网连接中，高速率占比仅为 10% . 5 图 10：全球基带芯片企业出货量及占比 . 7 图 11：全球基带芯片企业营收及占比（亿美元） . 7 图 12：全球智能手机 Soc 芯片市场份额 . 8 图 13：手机射频芯片逻辑关系图 . 9 图 14：全球射频前端市场规模 . 9 图 15： 2019 年全球射频前端市场份额 . 9 图 16： 5G 基站天线 Massive MIMO 架构 . 11 图 17： 2018-2025 年基站射频前端市场预测 . 11 图 18：全球手机天线 ASP 变化（ 2019） . 13 图 19： 5G 天线向有源天线演进 . 14 图 20：全球基站天线市场份额 . 14 图 21：全球连接器市场份额占比 . 15 图 22： 2017 年全球 MLCC 市场份额 . 16 图 23： 2017 年全球电阻市场份额 . 16 图 24：全球电感厂商市场份额（ 2018 年） . 17 图 25： 2018 年全球 FPC 市场份额 . 18 图 26： HDI 产业发展趋势逻 辑图 . 19 图 27：玻璃盖板渗透率不断提升 . 21 图 28： DRAM 全球市场份额（ 2018 年） . 25 图 29： NAND 全球市场份额（ 2018 年） . 25 表目录 表 1： 5G 手机零组件相对 4G 手机的变化 . 4 表 2：射频前端器件供应链 . 10 表 3：手机天线基材及类型 . 12 敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei1 行业研究 深度报告 3/3 表 4：手机背板（后盖）材料对比 . 20 表 5：手机电池（含电芯及模组） 市场规模稳步增长 . 22 表 6：手机能源管理各领域主要本土企业 . 22 附录 附录 1 5G 零组件全景图 . 27 敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei2 行业研究 深度报告 1/27 第五代 移动 通信（ 5G）作为新一代信息产业的基础设施，具备超高速率、超大连接、超低时延三大特性。 5G 的部署 将 满足 5G 特有的增强型移动带宽、大规模机器类通信、高可靠低时延通信场景需求， 促进产业结构优化和效率提升，推动全球经济社会持续快速发展 。 本篇 报告从 5G 带来的终端和网络的变化 入手， 分析 5G 终端和 5G 网络的上游供应链的行业 机遇。 1 5G 时代对上游供应链提出更高要求 1.1 5G 三大场景对网络和终端提出新要求 多样化场景需求要求 5G 具备多项关键能力。 5G 三大场景的极端差异化性能需求，要求 5G 比前几代移动通信性能更加出众 ，用户体验速率、连接数密度、端到端时延、单位面积容量等成为 5G 的关键性能指标。为了满足 5G 多项关键性能， 5G 网络和终端都发生较大的变化，相应的上游供应链价值和供应链企业与 4G 时代有所差异。 图 1：三大场景对 5G 的新要求 资料来源： 华为、 招商银行研究院 现阶段 5G 产业链围绕 大带宽应用 场景 为主 。从移动通信发展经历看， 1G到 4G 的传统网络以用户体验为核心， 5G 逐步过渡迈向以万物互联为核心。 万物互联要经历人与人、人与机器、机器与机器三个发展阶段。 从 5G 三大技术场景的发展顺序来看，阶段一 （ 2019-2021 年）以人为先，大带宽（ eMBB）应用 场景 为主；阶段二（ 2021-2023 年）人机互动，大连接（ mMTC）物联网应用全面崛起；阶段三（ 2023 年 -长期）万物互联，低时延（ uRLLC）工业控制类应用陆续成熟。本篇报告以阶段一 eMBB 场景为主，网络围绕 NSA 和 SA 组网的 5G 网络供应链，终端主要围绕 5G 手机供应链展开。 敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei2 行业研究 深度报告 2/27 图 2： 5G 三大 应用场景 资料来源：招商银行研究院 1.2 5G 网络的基站供应链价值量显著提升 为了满足 5G 网络高功率、高频段和高速率的关键性能需要， 5G 基站设备和接入网相比 4G 发生了较大变化。采用大规模阵列天线（ Massive MIMO）技术，结合波束赋形，通过大量阵列天线同时收发数据，可以大幅度提升网络容量和用户体验。采用有源天线（ AAU），将传统基站的天线与射频单元一体化集成为 AAU，可以简化站点部署，降低馈线复杂度，减少传输损耗，提升网络性能。采用 CU/DU 架构，通过不同的组网方案可以适配不同的基站接入场景。 图 3： 5G 基站无线接入网重构 资料来源：招商 银行研究院 5G 基站的巨大变化使得基站供应链充分受益 。 5G AAU 包括中频模块、转换模块、射频模块和阵列天线。射频模块和阵列天线变化最大，射频模块包括射频前端器件和 5G 特有的波束赋形器件，阵列天线将振子、 PCB、滤波器集成一体化。 敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei2 行业研究 深度报告 3/27 图 4： 5G 带来的基站供应链新机会 图 5： 5G 基站元器件大幅增加 资料来源：招商银行研究院 资料来源： Yole、招商银行研究院 1.3 5G 终端： 5G 手机快速渗透 ， 5G 物联网终端即将起步 从核心技术，频段资源、组网模式三个方面， 5G 都表现其独特性，这些独特性都要求 5G 终端 在其功能上以及相应的器件组成上跟随变化。本节我们主要分析 5G 手机终端 及 5G 物联网终端 。 5G 手机目前渗透率逐渐加快 ， 中国成为 5G 手机出货主力 。 2020 年 1-5月，中国市场 5G 手机出货量达 4608 万部 ， 5 月， 5G 手机出货量 占比达47.9%，预计今年 5G 手机出货量将超过 1.5 亿部 。 5G 手机相对 4G 手机的核心变化是 射频系统的变化 。 对于手机来说 ， 5G 时代 ，全频谱接入意味着需要增加频谱资源，增加频谱资源将会对手机射频芯片设计与结构产生影响；基站与手机之间的 大规模天线阵列（ Massive MIMO）模式、 5G 毫米波技术等影响手机天线的设计。 5G 手机相对 4G 手机而言 ， 核心的变化是以天线 、 射频前端 、基带为核心的网络信号接收及发送系统（射频系统）的变化。 敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei2 行业研究 深度报告 4/27 图 6： 5G 手机相对 4G 手机的核心变化是 射频系统的变化 资料来源： Qorvo， Yole，万得资讯，中金公司研究，招商 银行研究院 在射频系统变化的基础上，为保证及提升手机的性能及使用体验，随之受到影响的零组件包括： PCB、能源管理（电池、快充、散热等）、手机背板、部分被动元器件及连接器、存储器等。而显示屏模块、摄像头模块、指纹识别模块以及声学模块等则拥有相对独立的创新周期，与 5G 手机变化的关联度不大 。 表 1： 5G 手机零组件相对 4G 手机的变化 产业链 零组件 核心变化 基带芯片、射频器件、天线、连接器、部分被动元器件 相关变化 PCB、手机背板、能源管理（电池、快充、散热等）、存储器、部分被动元器件、部分连接器 关联度不大 摄像头模块 、 显示模块 、 指纹识别模块 、 部分芯片模块 、 声学模块 资料来源： Wind， 招商银行 研究院 物联网终端的核心组成部分之一是物联网模组 ， 物联网模组可分为蜂窝类和非蜂窝类模组，前者是指狭义的蜂窝类 2G/3G/4G/5G 模组 （广域网模组） ，而后者是指局域网模组（ WiFi、蓝牙、 Zigbee） 和 LPWA 模组（ 低功耗广域网络，包括： NB-IoT（窄带物联网） 、 LTE-M、 Lora、 Sigfox）。 LPWA 广义上也属于蜂窝通信技术。从 各 类模组的发展趋势来看 ， 局域物联网终端占主导地位 ，但广域 物联网终端增长更快 ， 5G 物联网终端属于广域物联网终端的一种 。 敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei2 行业研究 深度报告 5/27 图 7：局域和广域 IOT 中，局域 IoT 占主导，广域IoT 增速更快 图 8：通信距离和数据传输速度决定技术要求 资料来源： IHS,招商银行研究院 资料来源：华为官网，招商银行研究院 当前，物联网连接分布大致是 10%“ 高速率 ”， 30%“ 中速率 ” ， 60%“ 低速率 ” 。 NB-IoT 凭借广覆盖、低功耗、低成本、大连接等特点，将接过2G 的班继续满足大规模的、不需要语音的低速率场景 ； 4G LTE 将承载主要面向语音、中速率场景的技术 ； 5G 网络及物联网终端将承担起超大带宽、对时延极其敏感的 “ 高速率 ” 场景 。 图 9： 2020 年物联网连接中 ，高速率占比仅为 10% 资料来源：华为官网，招商 银行研究院 5G R15 标准主要针对 eMBB 场景进行部署， R16 标准在 R15 基础上对mMTC 和 uRLLC 两类场景进行部署， 7 月 3 日， R16 标准落地， R17 预计在2021 年落地 。 R16 标准在网络承载能力和基础功能都有一定增强和提升，同时增强了新的网络特性，并对垂直行业全面支持，在非授权频谱组网、网络切片、定位信息、功率、汽车通讯、增强超可靠低延迟通信、专用网络、综合接入回程和物联网服务等领域全面升级。 0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.002015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023单位：十亿终端数固话 手机计算机 /笔记本 局域 IOT广域 IOT（含蜂窝）CAGR=30%CAGR=17%敬请参阅尾页之免责声明 Table_Yemei2 行业研究 深度报告 6/27 预计 2021 年起 ， 5G 阶段二人机互动大连接（ mMTC）物联网应用全面崛起，阶段三万物互联，低时延（ uRLLC）工业控制类应用陆续成熟， 届时 5G 物联网终端将进入快速发展期 。 2 5G 核心变化零组件 ：市场增长空间大，海外巨头占主导，关注国产替代机遇 2.1 Soc 芯片（含基带）：高通、苹果占主导，海思、紫光展锐等本土企业崛起 5G 手机相对 4G 手机而言 ， 核心的变化是以天线 、 射频前端 、基带为主要组成部分的网络信号接收及发送系统（射频系统）的变化。为处理 5G 网络信号 ， 5G 手机须升级并采用 5G 基带芯片 ，单从技术角度来看，应用处理器的升级并不必然与基带同步，但考虑到两者的集成封装及性能匹配度， 5G 时代 ，手机 应用处理器也进行相应的升级。 基带芯片与应用处理器组成手机 Soc 芯片 （ 系统级芯片 ,也有称片上系统 ），Soc 芯片 是将 AP（应用处理器）与 BP（基带芯片）集成在一个 die（晶圆片上的单个晶片）内， AP 与 BP 均为超大规模逻辑芯片，具有相似的硬件架构，所以能够使用相同的制程，做在一颗 die 上，一方面增加了集成度，可以缩小芯片面积、降低功耗，另一方面与 AP 绑定销售，提升了芯片价值。 Soc 芯片 （含 基带 ） 合计占手机 BOM 成本约 2025%，是手机内的核心芯片。苹果 iPhone 的 Soc 芯片自研 ， 基带外购 ， 采用外挂式基带方案 ， AP 和 BP 独立封装成两颗芯片的形式，高通 系手机一般为 Soc 芯片与基带集成 ， 但 亦有外挂基带方案。 基带芯片 ： 基带芯片 是终端实现通信功能必不可少的芯片，包括基带处理器、收发器、电源管理芯片、 WNC 等，基带芯片 被称为“芯片之王”。专利技术、资金、客户资源壁垒极高，全球玩家屈指可数，且基本上无新进入者，目前有能力制造 5G 基带芯片的厂家只有 5 家，分别是：高通、海思、联发科、三星、紫光展锐。 Intel 曾是手机基带市场的主要企业之一 ， 但其基带 业务 已被苹果收购 ，预计苹果最快 2022 年推出自研基带芯片 。 Strategy Analytics 数据显示， 2019 年全球基带芯片市场收益同比下降3，为 209 亿美元。 智能手机是基带出货量 的主要驱动力 ,功能机和智能功能机次之，三者出货量比例约为 75%、 20%、 5%；从趋势来看， 2014 年以后，随着华为、三星自研 Soc 的占比增加，高通、 MTK 的份额出现下降；以出货量来看， 2019 年基带市场出货量 22.3 亿片，出货量占比依次为：高通 28%、 联发科 27%、紫光展锐 16%、英特尔 11%、海思 10%、三星 8%。