滤波器子行业深度研究报告：5G驱动产品变革，滤波器迎发展良机.pdf

证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 未经许可，禁止转载 证券研究 报告 滤波器 子 行业深度研究报告 推荐 （ 首次 ） 5G 驱动 产品变革，滤波器迎发展 良机 滤波器： 移动 通 信 核心器件 ， 高成长细分行业 。 滤波器作为通信 行业 高精尖 技术的代表， 在移动通信网络（包括 通信 基站、 手机 终 端 等）中起 着 消除信号干扰，实现准确选频的作用，成为移动通信领域核心器件之一，也是业界普遍认可的高成长细分行业， 20162022 的年复合增长率可达 21%。 介质滤波器或将取代腔体滤波器，高频时代 BAW 料 将成行业主流。 在 基站滤波器领域，腔体滤波器一直是各大基站的主流，但 近年来随着 介质滤波器 不断突破原有技术限制， 损耗小、体积小、 Q 值高的介质滤波器有望成为未来新 的发展方向。 在 终端滤波器领域 ， 目前市场上 SAW 与 BAW 两类滤波器共存，分别占据低频与高 频市场，但 随着 5G 时代来临 ，各项 性能 明显占优的 BAW料 将 逐渐成为 行业主流。 4G 建设渐 入 尾声 ，国内厂商积极布局把握 5G 机遇 。 基站滤波器 位于移动通信产业链的中游，其下游的 通信运营商和设备供应商 市场格局高度集中， 议价能力 强 ，对基站滤波器行业起决定作用。 4G 时代以来三大运营商资本开支持续下滑 ，已 进入投入低、收入大的良性发展期。 随着 5G的加速落地， 新一代通信网络投资额逐步攀升 。 国内主要基站滤波器生产商东山精密等纷纷抓住5G 机遇提前布局， 有望利用自身优势实现快速扩张与发展 。 在 终端 滤波器领域， 美日 企业 历经 数次整合并购之后，呈现 出 寡头垄断的竞争格局 ；国内厂商虽然 起步相对较晚，但积极探索自我研发， 在中电 55 所、中电 26 所、德清华莹、信维通信、无锡好达等诸多从事滤波器的研究所和公司的努力下， 取得了一定的突破，力图实现国产替代 。 5G时代， 技术升级 支撑 产品革新，滤波器行业前景 可期 。 在基站滤波器领域，大规模天线 +毫米波 +超密集组网 技术 料 将带动 基站建设数量增加及 基站滤波器使用量 大幅提升 。伴随三大运营商基站支出回暖，基站滤波器制造商有望持续稳定发展。 在终端滤波器领域， 5G 时代万物互联， 移动终端数量 将大幅提升 ， 为终端滤波器带来 强劲增长动能； 手机支持的网络制式增加（多模）和通信技术升级带来频段数量的增加（多频） 又 将 提升单机滤波器需求。 5G 时代巨大的市场增量，将为滤波器行业带来蓬勃发展的良机 。 投资建议： 考虑东山精密滤波器产品已成功导入华为、诺基亚、爱立信等国际顶级通讯设备供应商，同时公司前期收购艾福电子，陶瓷介质滤波器业务进展顺利，已具备向客户提供基站天线、滤波器和陶瓷介质材料的“一站式”产品供应能力，持续重点推荐。此外我们重点推荐全球一线移动终端天线巨头 信维通信，公司持续提升大客户渗透率，前瞻性布局全射频领域，发展路径清晰；增资滤波器等射频前端，锁定 5G主赛道，前景看好；未来有望在汽车业务领域取得突破。此外我们 重点 推荐 三环集团，公司作为电子陶瓷全球领跑者，以材料为核心，下游多领域产品协同发展，打造垂直一体化护城河； PKG 全球市占率第一，广泛应用于 SAW 滤波器，市场潜力可期。 风险提示 ： 新产品研发不及预期； 5G推进力度不及预期 重点公司盈利预测、估值及投资评级 EPS（元） PE（倍） 简称 股价（元） 2018E 2019E 2020E 2018E 2019E 2020E PB 评级 东山精密 26.35 1.14 1.73 2.43 23.11 15.23 10.84 3.63 强推 信维通信 36.35 1.42 1.88 2.41 25.60 19.34 15.08 8.60 推荐 三环集团 25.80 0.85 1.15 1.44 30.29 22.42 17.88 6.09 推荐 资 料 来源： Wind，华创证券预测 注：股价为 2018 年 07 月 25 日 收盘价 证券分析师：耿琛 电话： 0755-82755859 邮箱： gengchenhcyjs 执业编号： S0360517100004 联系人：蒋高振 电话： 021-20572550 邮箱： jianggaozhenhcyjs 占比 % 股票家数 (只 ) 39 1.1 总市值 (亿元 ) 3,557.43 0.62 流通市值 (亿元 ) 2,548.09 0.63 % 1M 6M 12M 绝对表现 18.32 -1.5 3.24 相对表现 19.19 17.0 7.66 -17%-5%7%19%17/07 17/09 17/11 18/01 18/03 18/052017-07-26 2018-07-25 沪深 300 元件 相对指数表现 行业基本数据 华创证券研究所 行业研究 通信设备 2018 年 07 月 26 日 滤波器 子 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 2 目 录 一、滤波器：信号频率选择的关键器件，高成长细分行业 .5 （一）基站滤波器：实现基站高效选频 .5 （二）终端滤波器：消除终端信号干扰 .6 二、介质滤波器或将取代腔 体滤波器，高频时代 BAW 料将大有可为 .7 （一）基站滤波器：体积小 &损耗低，介质滤波器优势明显 .7 （二）终端滤波器： SAW 技术成熟但仍在发展， BAW 望在高频迎来大增 .9 三、国内厂商突破技术瓶颈，力图实现国产替代 . 11 （一）基站滤 波器：下游产业高度集中，新一轮基站建设潮即将来临 . 11 （二）终端滤波器：国外持续垄断优势明显，国内积极探索寻得突破 . 14 四、 5G 推动技术升级 &产品革新，滤波器行业前景广阔 . 17 （一）基站滤波器： 5G 建设提出新挑战，技术革新支持产品发展 . 17 （二）终端滤波器：万物互联 &多模多频，催生大量市场需求 . 21 五、投资建议 . 22 （一）东山精密：滤波器业务成长弹性充沛，外延布局介质材料卡位 5G 趋势 . 22 （二）信维通信： “大射频 ”全方位布局铸就移动终端天线巨头，无线充电 &5G 助力持续增长 . 22 （三）三环集团：陶瓷封装基座全球绝对龙头， “材料 +”战略打造垂直一体化护城河 . 23 六、风险提示 . 23 滤波器 子 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 3 图表目录 图表 1 不同构造的滤波器尺寸、成本、性能各异 .5 图表 2 基站在通信网络中负责连接无线终端与核心网侧 .5 图表 3 滤波器在通信基站系统中承担选频功能 .6 图表 4 基站滤波器在双工器中的应用 .6 图表 5 FDD-LTE 和 TD-LTE 系统中通过滤波器保障信号传输稳定 .7 图表 6 腔体滤波器利用腔体振荡消除无关频率 .8 图表 7 介质滤波器通过多级耦合实现选频 .8 图表 8 双波 段介质滤波器对不同频率波段具有较强选择作用 .8 图表 9 介质滤波器较腔体滤波器具有明显优势 .9 图表 10 声学滤波器可分为 SAW 滤波器与 BAW 滤波器 .9 图表 11 SAW 滤波器的原理 . 10 图表 12 BAW 滤波 器的原理 . 10 图表 13 相较 SAW， BAW 在适用频段、插入损耗、功率阈值等方面具有明显优势 . 10 图表 14 各频段 SAW、 TC-SAW 和 BAW 滤波器的应用 . 11 图表 15 移动通信产业链 . 12 图表 16 四大通信网络设 备巨头垄断滤波器下游市场 . 12 图表 17 2017 年国内主要滤波器行业相关公司业务结构及供应关系 . 12 图表 18 东山精密收购艾福切入陶瓷介质材料 . 13 图表 19 灿勤 &艾福：国内少有的 2 家介质材料厂商 . 13 图表 20 运营商投资周期 . 13 图表 21 4G 时代以来三大运营商资本开支持续下滑 . 14 图表 22 4G 进入利润兑现期，收入增速平缓 . 14 图表 23 SAW 滤波器全球市场份额情况 . 14 图表 24 BAW 滤波器全球市场份额情况 . 14 图表 25 国外主要厂商在 SAW 及 BAW 产业占据明显优势 . 15 图表 26 信维与中电 55 所合作并入股德清华莹，布局 5G 时代射频技术领域 . 16 图表 27 无锡好达产品集中于各类滤波器原件 . 16 图表 28 麦捷科技产品以滤波器等各类射频原件为主 . 17 图表 29 5G 时代正逐步来袭，预计 2020 年全面商用 . 17 图表 30 电信业固定资产投资状况 . 18 图表 31 移动通信换代决定行业景气 . 18 图表 32 Massive MIMO 采用大量天线提升数据速率 . 18 滤波器 子 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 4 图表 33 2 天线与 4 天线下载速率对比图 . 18 图表 34 Massive MIMO 技术 4G 到 5G 演进时间节点 . 19 图表 35 5G 时代基站天线需求量大幅增加 . 19 图表 36 通讯频段分类及用途 . 19 图表 37 小基站将在未来移动通信领域普遍使用 . 20 图表 38 5G 带来基站建设由宏基站向小基站转变 . 20 图表 39 5G 宏基站预计于 2023 年达到投资高峰 . 20 图表 40 5G 小基站预计于 2021 年迎来规模扩张 . 20 图表 41 全球物联网终端设备数目 . 21 图表 42 随着频段数量增加，滤波器需求量增大 . 21 滤波器 子 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 5 一、 滤波器 ： 信号频率选择的 关键器件 ， 高成长细分行业 滤波器是 移动通信中 进行信号传输频率选择的关键器件 ，主要通过电容、电感、电阻等元器件的组合 移除信号中不需要的频率分量，同时保留需要的频率分量，从而 保障信号能在特定的频带上传输，消除频带间相互干扰。 在滤波器的众多特征中， 尺寸、成本和性能是 实际应用中需要考虑 的 关键因素。 根据基础构造 ，滤波器可分为分立式电感电容型滤波器、多层陶瓷滤波器、单体陶瓷滤波器、声学滤波器和空腔滤波器。 现实生活中，使用者往往根据自身需求与 相应 滤波器特征 针对性 选择 不同 的滤波器。 图表 1 不同构造的滤波器尺寸、成本、性能 各 异 滤波器构造 尺寸 成本 性能 分立式电感电容型滤波器 中等 低 中等 多层陶瓷滤波器 较厚 中低 中等 单体式陶瓷滤波器 大 较高 高于多层陶瓷滤波器 声学滤波器 小 性价比高，能同时满足高低频率的要求 腔体滤波器 大 合理成本下可以达到良好性能 资料来源： Icbank， 华创证券 整理 从用途的角度来看，当前滤波器的两大主要用途为基站用滤波器与终端（ 主要是 手机）用滤波器。其中， 目前 国内大多数基站采用的 是尺寸较大、成本与性能都较为良好的腔体滤波器，而声学滤波器 则 凭借尺寸小和性价比高的优势成为移动终端设备上最常用的滤波器。 Mobile Experts 预测，滤波器的市场空间将从 2016 年的 52.08 亿美金快速成长至在 2022 年的 163.11 亿美金，复合增速达到 21%。 （一） 基站滤波器：实现基站高效选频 广义的基站又称基站子系统（ BSS），是移动通信网络系统四大组成部分之一，与移动台（ MS）、交换子系统（ NSS） 和操作维护子系统（ OMS）共同实现移动信息的传递 。其中，基站子系统主要包括两类设备：基站收发台 (BTS)和基站控制器 (BSC)， 两者相互协作 传递信号和用户信息，保障固定网络与移动台之间的通信连接。 狭义的基站 则 特指公用移动通信基站， 一般来说 包含 基带处理单元、射频处理单元、天馈系统 三大部分， 是 通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。 图表 2 基站在通信网络中 负责连接无线终端与核心网侧 资料来源： 百度百科 ， 华创证券 滤波器 子 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 6 在 移动通信基站和天馈系统 中， 射频器件是 核心部件之一。射频器件主要包括各种类型的滤波器、双工器、合路器、塔放、馈电单元、功分器、耦合器、天线控制单元等产品。 图表 3 滤波器在通信基站系统中 承担 选频 功能 资料来源： Research Gate， 华创证券 滤波器位于天线侧，针对 5G 的基站天线建设安排，在新型的 Massive MIMO 类天线中，可以基本确定每个天线通道（包含两根天线）将对应一个滤波器。而双工器位于基站侧，本质上由一个发射滤波器和一个接收滤波器组成。 图表 4 基站滤波器在双工器中的应用 资料来源： Sunary， 华创证券整理 在移动通信基站中，滤波器作为射频器件重要组成部分 ，承担了帮助基站选频的重任 。 一般来讲， 不同 基站有属于自己的明确的工作频段，因此基站必须有选择各种频率信号来进行收发的能力。而滤波器的主要功能 负责对发送和接收信号进行滤波，可以剔除不需要频段的信号，从而保证发送和接受信号的准确度 。 （ 二 ） 终端 滤波器 ：消除终端信号干扰 在移动终端中，射频滤波器 是 射频前端模块 的核心器件 。 终端设备 的 无线通信模块主要 分为 射频前端模块 （ RFFEM）、射频收发模块 、 以及基带信号处理器 三部分。其中 ， 射频 前端模块主要是 实现信号 在不同频率下 的收发 ， 包括 功率放大器（ PA） 、 低噪放 （ LNA） 、 开关 、滤波器 等。 滤波器主要负责 频率选择，保障信号在不同频率互不干扰传输。 滤波器 子 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 7 图表 5 FDD-LTE 和 TD-LTE 系统中 通过滤波器保障信号传输稳定 天 线 开 关天 线 开 关接 收 滤 波 器发 射 滤 波 器射 频收 发射 频收 发低 噪 放功 率 放 大 器双 工 器（ 相 当 于 两 个 滤 波 器 ）R XT X基 带芯 片基 带芯 片天 线 开 关天 线 开 关接 收 滤 波 器发 射 滤 波 器射 频收 发射 频收 发低 噪 放功 率 放 大 器基 带芯 片基 带芯 片F D D - L T E 射 频 前 端 模 块T D - L T E 射 频 前 端 模 块资料来源： EEPW， 华创证券 整理 二 、 介质滤波器 或将取 代腔体 滤波器 ， 高频时代 BAW 料 将 大有可为 滤波器作为移动通信尖端科技之一，在移动通信快速发展的大潮中持续保持着巨大的革新动力，发展迅猛。 具体来说，在基站滤波器方面虽然目前仍以腔体滤波器为主，但介质滤波器近年来不断取得发展突破，未来可能 成为行业主流 ；在 终端滤波器方面，考虑到 体声波滤波器 BAW 相较 声表面波滤波器 SAW 具有明显优势，两者共存的市场 格局可能 于未来几年被打破 。 因此，在移动通信飞速发展的驱动下，滤波器行业将经历一段技术革新与产品进步的 发展阶段。 （一） 基站滤波器： 体积小 &损耗低， 介质滤波器 优势明显 1、 腔体滤波器 广泛采用 ，介质滤波器快速发展 根据目前科技水平来看，在各类不同结构的滤波器中，应用 于基站的主要为腔体滤波器与介质滤波器 。相较超导滤波器等其他产品， 以上两类滤波器 的优势在于 可以在一定的体积与成本可控范围内实现较好的滤波性能，特别是帮助基站的天线移除不需要的信号分量，留存需要的信号分量。 当前 ，中国各大基站中广泛采用的仍是同轴腔体滤波器。 腔体滤波器实现滤波主要是利用一个腔体能够等效成电感并联电容从而形成一个谐振级。 具体来说是通过不同频率的电磁波在同轴腔体滤波器中振荡，达到耗散其余频率的电磁波，保留滤波器谐振频率的电磁波的效果。腔体滤波器具有损耗低、可靠性高、稳定性好、温度性能好等一系列优点，由此成为了当前基站滤波器行业的主流。 不过腔体滤波器也有一定的局限性： 由于腔体滤波器通道间的密封结构受制于零件精度和结构应力等因素，往往无法保证通道之间完全隔离不受干扰 ， 如果信号干扰过大，容易出现系统性能恶化 如灵敏度和信噪比下降等情况。 滤波器 子 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 8 图表 6 腔体滤波器利用腔体振荡 消除无关频率 图表 7 介质 滤波器 通过多级耦合实现选频 资料来源： IEEE Global Spec， 华创证券 资料来源： 技高网， 华创证券 介质滤波器则代表着基站滤波器未来一个可能的方向。 介质滤波器是一种采用介质谐振腔经过多级耦合而 实现 选频作用的微波滤波器。 其 一般采用损耗低、介电常数高、频率温度系数和热膨胀系数小、可承受功率高的介质陶瓷材料，由数个长型谐振器纵向多级串联或并联的梯形线路构成。 由于介质滤波器具有小型化、低损耗和温度特性好等优点，特别是在进入 21 世纪后，介质滤波器经过理论和实践方面的长期积累逐步突破了一系列瓶颈，其也逐渐从实验室走向生产线，在移动通信和微波通信等系统中得到了广泛应用。 图表 8 双波段介质滤波器 对不同频率波段具有较强选择作用 资料来源： University of York， 华创证券 2、 5G 时代 技术升级 ，介质滤波器有望成为 主流 与腔体滤波器相比， 介质滤波器 具有损耗小、体积小、 Q 值高等优点。 同时，随着科研技术的不断攻关，介质滤波器存在的问题正在被逐渐解决，实用性不断增强。 滤波器 子 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 9 图表 9 介质滤波器 较腔体滤波器具有明显优势 电磁波震荡空间 损耗 体积 Q 值 腔体 滤波器 金属 空腔 适中 大 较高 介质滤波器 介质材料 小 小 高 资料来源： 百度百科， 华创证券 整理 5G 时代下介质滤波器的优势主要体现在以下两方面 ： 一方面， 与 4G 时代较少的 Massive MIMO 天线数量相比， 随着 5G 时代的来临， MIMO 技术所使用的天线数量将迎来成倍增长， 预计将需要 64 个乃至 128 个 天线 。 由于每个天线都需要配备相应的 双工器，并由相应的 滤波器 进行信号频率的选择与处理 ，滤波器的需求量将大量增加，因此这就对滤波器的 器件尺寸与发热性能有更高的要求 。 腔体滤波器由于其体积大，发热多，难以在高密集型天线中广泛使用 ，面临较大的发展压力 。 另一方面， 5G 时代 所使用的电磁波频率将继续提升，这意味 更加高效的 毫米波将逐步开始使用 。 为了实现毫米波的信号覆盖与 高密度连接，基站天线尺寸也将降至毫米级，逐步实现微型基站。而在 此发展背景下，基站所使用的滤波器也将逐步缩小尺寸至毫米级，保持其与电磁波波长在同一级别。因此，介质滤波器将发挥其体积小的优势，在未来广阔的 5G 市场中 占得先机 。 总之，在滚滚而来的 5G 大潮中，介质滤波器有望紧跟时代洪流，利用自身优势更好地满足 5G 时代下的基站需求，逐步实现对腔体滤波器的超越，从而成为行业主流。 （ 二 ） 终端滤波器： SAW 技术成熟但仍在发展 ， BAW 望 在高频迎来大增 1、 SAW 与 BAW，声学滤波器两大主流方向 声学滤波器 由于使用了半导体微细加工工艺，能做到体积很小， 特别是 与传统空腔滤波器和陶瓷滤波器 相比， 体积只有前者的零头。 同时 由于声表面波滤波器在晶圆上组装，可以低成本大批量生产，并且 能够 同时 满足高低频率要求 ， 因此 具有较高的性价比，广泛应用于移动终端设备中。 目前终端声学 滤波器主要可分为 两类 ： 声表面波滤波器 SAW（ surface acoustic wave）和 体声波滤波器 BAW（ bulk acoustic wave）两大类 。 其中 SAW 又 可分为 最 基本的 SAW、 TC-SAW 以及 村田最新推出的 I.H.P-SAW； 而 BAW 可分为 BAW-SMR（也就 是 平时所 说的 BAW）和 FBAR。 图表 10 声学滤波器 可分为 SAW 滤波器与 BAW 滤波器 声 学 滤 波 器S A W B A WS A W T C - S A W I.H .P - S A W B A W - S M R F B A R资料来源： 电子发烧友， 华创证券 整理 SAW 滤波器是 在 石英晶体、 钽酸锂 (LiTaO3) 、铌酸锂 (LiNbO3)等 构成的 压电 衬底上 ，通过 金属 叉指换能器 （ IDT）滤波器 子 行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（ 2009） 1210 号 10 实现 能量的转换，达到滤波的效果。 SAW 具有 低插入损耗与良好抑制性能，可以达到大带宽 ，广泛 应用于 2G/3G/4G接收器前端、双工器以及接收滤波器。 但 SAW 滤波器 也存在一定的 局限 性 ：在频率高于大约 1 GHz 时， 滤波器的选择度下降 ， 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 ； 声表面波对温度非常敏感 且 这种局限性的影响 较为 严重。 未来， SAW 滤波器的发展趋势包括小型片式化、高频宽带化和降低插入损耗。 图表 11 SAW 滤波器 的 原理 图表 12 BAW 滤波器 的 原理 资料来源： Qorvo， 华创证券 资料来源： Qorvo， 华创证券 BAW 滤波器 不同于 SAW 滤波器 的主要一点为在 BAW 中 声波 是 纵向传播 的 ，即 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激励形成声波，声波从顶面跳跃至底面，形成驻波。 因此， BAW 滤波器中的 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