5G手机及智能产品产业链前瞻分析

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1.5G将推动新一轮智能手机换机潮

1.1.智能手机市场饱和,局部创新难以推动购买力

经过将近10年黄金时期的野蛮生长,智能手机市场逐渐迈向饱和,全球出货量在2016年达到巅峰14.7亿部。从2017年Q4至2019年Q1,由于创新刺激乏力、换机欲望低迷等因素,每季智能手机出货量皆成同比下滑之势,2018年出货量同比下滑3.7%,2019年Q1同比下滑达到7%。

作为智能手机出货量第一大国,我国智能手机渗透率已达到97%以上,从2017年第一季度起,出货量同比皆呈下滑趋势,但下跌趋势在2019年Q2有所止步。

2017年之后,在智能手机渗透率见顶的情况下,市场大环境带来的出货量冲击更多集中在中小品牌,而头部品牌的集中度进一步提升。根据IDC统计数据,2019年第一季度,三星、苹果、华为、小米、OPPO、VIVO六大品牌厂商出货量占据全球手机市场的77.8%。在此背景下,各大手机厂商力争以创新引领需求,如光学升级(双/多摄像头、3DSensing)、玻璃/陶瓷机身、全面屏、无线充电、生物识别(指纹、虹膜、面部等)等功能开始普及,甚至出现了折叠屏、屏下摄像头等颇为吸引眼球的新奇概念。

头部格局稳定,性能升级竞争激烈,同价位产品走向同质化,这些现象表明智能手机已经走向相对成熟的红海市场。尽管各大厂商不断推出各类创新升级,仍无法调动消费者的换机意愿,智能手机换机周期逐渐变长。

1.2.5G推进成为换机潮最大推动力

2018年伊始,全球的5G建设正在紧锣密鼓的推进中。与2/3/4G建设不同的是,5G在3GPP组织内达成统一。在3G时代,全球有四个国际通信标准,分别是欧洲的WCDMA、美国的CDMA2000、中国的TD-SCDMA以及美国IEEE的Wimax。在4G时代,全球一共有三个国际标准,分别是3GPP的FDD-LTE-Advanced和TD-LTE-Advanced,以及IEEE的802.16m。而5G时代,由于其系统性能更高,组网频率也更高,因此运营商的组网成本也会更高,从建设成本和研发成本的角度来看,统一的制式可以大幅降低成本,加速了5G标准的推广。

2019年6月6日,工业和信息化部向中国电信中国移动中国联通和中国广电正式颁发5G牌照,批准四家企业经营“第五代数字蜂窝移动通信业务”,相较于此前各运营商官方表述的“2020年5G正式商用”的时间表,工信部将5G牌照的发放时间至少提前了半年时间,这标志着我国正式进入5G商用元年。

5G连接设备数的增长直接拉动了基站的需求量,2017年我国4G宏基站数量增加到了360万个,而5G的宏基站规模的规划是4G时代的1.5倍,即5G时代宏基站数量可达540万个,2019至2023年宏基站建设量增速将处于高速增长期。

除宏基站外,5G微基站建设将快速增长。与宏基站相比,微基站在产品形态、发射功率、覆盖范围等方面都小很多。微基站的出现主要为了解决宏基站信号存在弱覆盖、盲点区域以及热点区域容量不足两个难题。通过宏基站和微基站组合的超密集组网已经成为5G通信的重要技术。

根据赛迪顾问的预测,5G时代,宏基站的总量约500~600万个,而配套微基站数约2500万个,基站建设合计投资额约1.2万亿,远远超出4G基站建设4500亿投资规模,基站建设即将步入快速增长期。

5G的建设如火如荼地进行,与4G相比,5G的信号传输速率显著提升,将从10Mbit/s提升至100Mbit/s,峰值传输速率将从1Gbit/s提升至20Gbit/s,单位面积传输速率则从0.1Mbit/s提升至10Mbit/s,5G面向的应用场景主要有三个方向,即大流量移动宽带、大规模物联网和高可靠低延时。根据赛诺市场研究的统计,针对手机新功能以及新概念的购买意愿来看,5G技术以70%的意愿度成为最吸引用户的指标。

然而,4G手机的硬件并不支持5GNR标准,从而导致4G手机无法接入5G网络。举例来说,5G使用的频段和4G手机不一样,所以手机里的滤波器的型号和支持的频段是不一样的;5G终端对于天线的要求是2T4R,而传统的4G手机只有少数高端机型才支持,大部分的终端只有1T2R,并且4G手机的芯片缺少5GNR基带。因此,若消费者想使用5G网络带来的便利,必须更换5G手机。回看历史,每一次通信制式的升级,都会成为终端行业发展的最大推动力,2013年12月4日工信部正式向三大运营商发布4G牌照,随后两年我国4G手机占比大幅提升,2014年底占比即超过70%,2015年底则超过了90%。

放眼全球,截至2019年7月21日,全球公布的5G终端总数为94款,较6月初增长近40%。其中智能手机25款,5G模组23款,CPE23款。在智能手机中,新增荣耀、魅族等品牌。而OPPO,VIVO,小米等品牌手机近期也陆续获得3C许可,入网许可也将于近日获得,这意味着今年下半年开始5G手机将会百花齐放。从近期公布的5G机型来看,销售价格可低至4000元档,低于此前的预期,这将打消消费者对5G手机高价的顾虑,进一步刺激消费者换机意愿。

综上,5G建设加速、消费者对5G应用极具期待、5G终端价格适中,这三点使得智能手机5G换机潮确定性进一步增强,产业链将迎来新的曙光。

1.3.5G手机推动智能手机产业增长,未来市场将步入红利期

未来5G手机的销量有望实现快速增长,5G手机将成为全球智能手机产业发展的新动能。根据IDC的预测,2023年全球5G手机出货量有望突破4亿台,2019-2023年5G手机出货量的CAGR可达29.77%。

由于5G手机可向下兼容4G、3G制式,未来5G手机销量的增长将形成对非5G手机的替代,成为推动全球智能手机产业发展的主要增长动力。

未来5G手机加速渗透,市场将步入红利期。根据IDC的数据,2020年全球5G手机渗透率在15%左右,参照4G的渗透趋势可见,全球5G手机正处于低渗透、高增长的加速渗透期。考虑到5G相对于4G在大带宽、低延时和广域连接等方面有大幅革新,对移动设备应用的影响更为深远,我们判断5G手机的渗透将比4G更加迅猛,预计2019-2021年全球5G手机产业将进入产业配套趋于完善、用户认可度提升和产品大规模商用的市场红利期。

2.5G手机设计变化带来细分领域增量新空间

2.1.手机通信系统结构升级

5G为智能手机设计带来的最直接的变化是通信部件的升级。智能手机的通信架构主要由天线、射频前端和基带芯片三部分组成。

2.1.1.基带芯片

手机通信部件中,5G基带芯片是与4G差别最大的硬件。目前已发布5G基带芯片的玩家有高通、华为、三星、联发科、紫光展锐。苹果英特尔签署了收购协议,将以10亿美元收购英特尔大部分的智能手机调制解调器业务、相关知识产权、设备等,意在积极自研5G基带芯片。届时,世界三大智能手机制造商“巨头”——苹果、华为、三星都将采用自家的5G基带芯片。

基带芯片一直是手机通信的核心,由于其高技术门槛,有能力参与的玩家始终是少数。在5G之前,芯片领域一直被国外厂商长期压制,在5G时代,以华为为首的国产替代将崛起。

华为巴龙5000是全球首款单芯多模5G基带,基于7nm工艺制程打造,不仅支持5G前期的NSA非独立组网技术,同时也支持5G中后期的SA独立组网技术。此外,它还支持4G、3G、2G网络,堪称是目前最强的5G基带。搭载巴龙5000的华为移动路由5GCPEPro在MWC2019大会上正式发布以及华为首款5G手机Mate20X的发布,标志着巴龙5000芯片正式进入商用阶段。

此外,国内顶尖芯片公司紫光展锐也加入5G芯片布局,公司产品春藤510采用台积电12nm制程工艺,同时支持SA和NSA组网方式,支持2G、3G、4G、5G多种通讯模式,符合最新的3GPPR15标准规范,支持Sub-6GHz频段及100MHz带宽,目前已经携手华为完成5G互通测试。春藤510以其高集成、高性能、低功耗的特性,可广泛应用在多个垂直行业,为拓展5G创新业务应用贡献力量。

传统的手机芯片巨头台湾企业联发科也同样布局5G基带芯片,其首款5G芯片HelioM70也早已公布,预计今年下半年开始出货。值得一提的是,联发科的HelioM70是目前唯一具有LTE和5G双连接(EN-DC)的5G调制解调器,支持从2G至5G各代蜂窝网络的多种模式、Sub-6GHz频段、当前的非独立组网(NSA)以及未来的5G独立组网(SA)架构。

2.1.2.天线

手机天线是手机上用于发送/接收信号的部件。5G时代,终端单机天线数量将快速提升,同时天线材料和封装方式亦将进一步升级。

5G增强移动带宽带来MassiveMIMO技术的升级,新频段的增加会带来天线的增多,天线用量将提升,使得市场需求大幅增长。根据Qorvo的估算,在Sub-6G频段,5GNR会做4x4MIMO,因此会有4根天线,LTE也会有4根天线,同时Wi-Fi中需要做2x2MIMO,需要两根天线,再加上GPSL5天线,甚至无线充电也可采用天线,天线数量将大幅提升。

另一方面,由于高频信道的要求,也使得对手机天线馈线的介电损耗、插入衰减等特性的要求提升,传输射频信号的材质也发生改变,在3G/4G时代的PI基板天线由于传输损耗较大,无法适应5G的高频传输。现有阶段成熟的聚合物天线产品主要有LCP(液晶聚合物)以及MPI(改性聚酰亚胺薄膜),相比于传统PI基板的天线,它们的传输损耗小,且灵活性好,更加节省空间。

与3G/4G使用的FPC天线的PI基板相比,LCP天线制备难度均有增加,从而提升了LCP天线的价格。目前,传统的FPC天线价格在0.1~0.2美金左右,LDS天线(基板为塑胶、玻璃等)大约0.3~0.4美金,而iPhoneX中使用的LCP天线的单价达到5美金左右。未来,MPI和LCP基板天线将因其良好的性能优势在5G时代受益,但使用LCP基板的天线价格远高于其他基板,当前亦有不少终端厂商在考虑使用MPI作为5G(特别是Sub-6GHz)天线的基板材料。因此我们认为,LCP天线将在5G上大放光彩,MPI因其成本价格优势,在当前4G到5G的过渡时期,有望率先崛起。

5G时代天线市场的发展也为产业链相关厂商带来新的增长机遇。2019年,本土厂商信维通信立讯精密硕贝德合计占据全球手机天线市场约50%的市场份额,市场优势地位突出。

信维通信在手机天线领域覆盖了FPC天线、LDS天线、NFC天线、cable天线、五金天线、InsertMolding天线等产品,拥有完整的产品布局,此外公司积极投入5G天线的研发,积累了Sub6GMIMO天线和毫米波相控阵天线等核心技术,并与高通在5G芯片LCP射频天线领域达成合作,目前,公司已成为苹果、三星、华为、小米等知名终端厂商的天线供应商,积累了众多优质客户资源。

立讯精密在消费电子领域深耕多年,多品类布局,专注于连接线、连接器、马达、无线充电、FPC、天线、声学和电子模块等产品的研发、生产和销售。公司把握市场方向,率先在LCP天线领域布局,目前已成为苹果公司LCP天线供应商。立讯精密则凭借在模组环节的强大实力和丰富经验,成功切入苹果的LCP天线的模组制造环节,未来亦有望受益LCP天线带动的天线价值量提升。

硕贝德在手机天线领域积累深厚,目前在天线产品领域覆盖了FPC天线和LDS天线等品类,已成为华为、三星、OPPO的天线供应商,并且相关产品已切入华为高端旗舰的供应链,有望充分受益华为手机销量在5G时代的增长。

2.1.3.射频前端

射频前端主要由射频开关、射频低噪声放大器、射频功率放大器、双工器、射频滤波器等元器件构成。

为了提高智能手机对不同通信制式兼容的能力,4G方案的射频前端芯片数量相比2G方案和3G方案有了明显的增长,单个智能手机中射频前端芯片的整体价值也不断提高。根据YoleDevelopment的统计,2G制式智能手机中射频前端芯片的价值为0.9美元,3G制式智能手机中大幅上升到3.4美元,支持区域性4G制式的智能手机中射频前端芯片的价值已经达到6.15美元,高端LTE智能手机中为15.30美元,是2G制式智能手机中射频前端芯片的17倍。

随着5G商业化的逐步临近,现在已经形成的初步共识认为,5G标准下现有的移动通信、物联网通信标准将进行统一,因此未来在统一标准下射频前端芯片产品的应用领域会被进一步放大。同时,5G下单个智能手机的射频前端芯片价值亦将继续上升。根据QYRElectronicsResearchCenter的统计,从2010年至2016年全球射频前端市场规模以每年约12%的速度增长,2016年达114.88亿美元,未来将以12%以上的增长率持续高速增长,2020年接近190亿美元。

随着移动通信技术的发展,特别是5G时代移动通信的频段增加,带动移动终端设备中射频滤波器数量大幅增加;另一方面,移动通信系统的升级对滤波器的性能(高频谐振、Q值,尺寸和功率容量)要求不断提高,未来TC-SAW、BAW、FBAR等高端滤波器品类的占比不断提升,有望带动移动终端设备中滤波器整体价值量显著提升,从而推动全球射频滤波器市场实现高速增长。根据Qualcomm数据,2018年全球射频滤波器市场规模约88.59亿美元,同比增长19.86%,预计2023年市场规模将达到210.33亿美元。

在全球SAW滤波器市场,前五名Murata(日本)、TDK(日本)、TaiyoYuden(日本)、Skyworks(美国)、Qorvo(美国)合计占据了全球95%的市场份额。在全球FBAR滤波器市场,Broadcom(美国)一家独大,占据了全球87%的市场份额,此外Qorvo(美国)和TaiyoYuden(日本)分别占据了8%和3%的市场份额。

5G时代对射频功率放大器的提出了更高的要求,根据Qorvo数据,未来应用于5G的射频功率放大器的功率将达到120W、效率将达到80%,相比前代技术具有大幅提升。随着5G时代射频功率放大器的技术升级,全球射频功率放大器市场也有望实现稳定增长,根据Yole数据,2018年全球射频功率放大器市场规模约49.21亿美元,同比增长6.84%,预计2023年市场规模将达到69.49亿美元。

在全球射频功率放大器市场,前三名Skyworks(美国)、Qorvo(美国)和Broadcom(美国)共占据了全球86%的市场。

在5G时代,移动智能终端中需要不断增加射频开关的数量以满足对不同频段信号接收、发射的需求,与此同时,智能手机外壳现多采用手感、外观更好的金属外壳,一定程度上会造成对射频信号的屏蔽,需要天线调谐开关提高天线对不同频段信号的接收能力。根据QYRElectronicsResearchCenter的统计,2011年以来全球射频开关市场经历了持续的快速增长,2018年全球市场规模达到16.54亿美元,根据QYRElectronicsResearchCenter的预测,2020年射频开关市场规模将达到22.90亿美元,并随着5G的商业化建设迎来增速的高峰,此后增长速度将逐渐放缓。2018年至2023年,全球市场规模的年复合增长率预计将达到16.55%。

在全球射频开关市场,卓胜微市场份额占据全球第五名,但市占率仅为5%。前四名Skyworks(美国)、Qorvo(美国)、Murata(日本)和Broadcom(美国)共占据了全球77%的市场。

随着移动通讯技术的变革,移动智能终端对信号接收质量提出更高要求,需要对天线接收的信号放大以进行后续处理。一般的放大器在放大信号的同时会引入噪声,而射频低噪声放大器能最大限度地抑制噪声,因此得到广泛的应用。2018年全球射频低噪声放大器收入为14.21亿美元,随着4G逐渐普及,智能手机中天线和射频通路的数量增多,对射频低噪声放大器的数量需求迅速增加,而5G的商业化建设将推动全球射频低噪声放大器市场在2020年迎来增速的高峰,到2023年市场规模达到17.94亿美元。

在全球射频低噪声放大器市场,前五名Broadcom(美国)、ONSemiconductor(美国)、Infineon(德国)、TI(美国)和NXP(荷兰)合计占据了全球52%的市场份额。

根据2015年5月国务院发布的《中国制造2025》,“到2020年,40%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障”,“到2025年,70%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障”,提升中国的芯片自给率已成为国家意志。

在这一过程中,射频前端芯片行业因产品广泛应用于移动智能终端,行业战略地位将逐步提升。目前,我国射频前端芯片已经形成了从设计、代工到封测的完整产业链,国内的射频前端芯片的代表厂商卓胜微、紫光展锐、国民飞骧、唯捷创芯韦尔股份等迎来重大发展机遇,在射频前端芯片市场的占有率有望大幅提升,充分受益国产替代进程。

2.2.信号高频化带来机壳材料变化

5G时代超高的通信速率需求,需要开发利用更多的频率资源,更高频的信号更容易被金属所屏蔽,而非金属材料的使用能较好保障信号的有效传输。此外,除5G信号的限制外,无线充电是靠电磁波来传递,其传输不能有金属阻挡。因此,金属手机后盖退出舞台已经是大势所趋,非金属后盖则有以下三种方案:

1:玻璃材质,装饰工艺有Deco-film方案,也有喷涂方案;2:塑料方案,有复合板材方案,IML/IMT方案;3:陶瓷方案,有背盖中框一体陶瓷,也有只是陶瓷背盖。

此前市场关注度较高的是双玻璃方案。iPhoneX重回玻璃机身的引领下,近年来各大手机厂商旗舰机均采用了玻璃后盖。由于陶瓷方案受到产能和良率的影响,价格较高,我们预计未来主流高端机型将继续采用玻璃后盖方案。

塑料复合板材则具有较高的性价比,其在抗冲击能力以及轻薄方面更占优势,复合板材的结构实现性较强,在弧面成型性能、圆角等加工工艺上难度低于玻璃,能够实现丰富和多样化的工艺,外观上(视觉及触觉)也可以实现与玻璃同样的质感及光泽度。此外,复合板材成本低、加工效率高、易形成较大产能。因此我们判断,未来中低端机型则将采用PMMA等新型复合板材后盖。

我国手机后盖市场空间广阔,近年来稳步增长。2016年我国手机后盖市场规模约391.62亿元,同比增长11.59%,其中在玻璃、陶瓷、塑料和金属等材质中,玻璃后盖的占比逐渐提升,未来随着双玻璃方案的应用,玻璃后盖市场规模有望进入快速增长通道。

玻璃后盖市场的快速发展也为相关产业链厂商带来新的市场机遇。玻璃后盖产品的工艺流程长,加工难度大,行业存在一定的技术壁垒,目前,国内玻璃后盖市场的集中度较高,形成了蓝思科技和伯恩光学的双寡头格局。2017年蓝思科技的市场份额约25%,伯恩光学的份额约为23%。蓝思科技深耕玻璃后盖产品多年,在相关领域有着丰富的技术积累,是国内最早实现3D玻璃后盖量产的厂商之一,公司产品已成功导入苹果和三星的供应链,在整个手机防护玻璃市场的龙头地位显著。伯恩光学早在2015年便是全球最大的手机玻璃盖板生产商,目前在2D、2.5D和3D玻璃后盖市场均有完善的产品布局,并且在3D玻璃市场占据了主要的市场份额,公司目前积累了华为、三星和苹果等优质客户资源,市场竞争力十分强劲。

2.3.5G手机配备大容量电池撑起高功耗下的续航

近年来,基于锂离子电池的高工作电压、高能量密度、无记忆效应以及环保性高等特点,智能手机均配备锂离子电池。然而随着手机追求越来越高的速度,越来越高的清晰度,更大的屏幕,手机的单位时间耗电量在增加,手机需要的电池容量也越来越大。华为P系列手机,从2013年P6只有2000mAh,到最近的P30已有3650mAh,短短几年几近翻倍,搭载5G芯片的华为Mate20X的电池容量更是高达4200mAh。把时间线再度拉长,在2G时代,手机只有一个小小的黑白屏,几百毫安时的手机电池容量便可以轻松应对高达半个月的续航要求;到4G时代,即使三千毫安时的电池,也很难维持大屏幕手机超过一天的续航要求。

因此,在5G时代,手机显示尺寸的增加、多摄像头高清拍照、4K/8K高清视频播放、多通信频段兼容、高速率通信与运算等硬件与功能的再度提升,对手机续航造成一定压力,必然要求手机配备有更大的电池,主流手机电池容量必然在3000mAh以上,高端机型在4000mAh以上,甚至更高。在当前锂离子电池能量密度没有大的突破和没有新的电池材料的情况下,手机电池大容量的一个解决方案是使用双电芯和异形电芯。在2016年,金立M6Plus即采用双电芯电池和双充电快充方案,电池容量达到了6020mAh;苹果公司在其iPhoneX手机也采用了L型双电芯电池设计方案,充分利用了手机内部的不规则空间。

随着越来越多的手机厂商关注大容量电池以及多电芯电池方案,给消费锂电领域带来源源不断的增长动力。如前文所述,未来随着5G的应用,手机销量将再次恢复上涨,随之而来的是手机电池需求量也将增加,给行业带来大量机会。当前,ATL、三星等企业在电芯层面依然占据龙头地位,而在pack方面,国内的欣旺达、德赛则牢牢占据全球前二的位置,合计占有近半的市场份额。

欣旺达目前为国内消费模组龙头,公司自1997年从消费pack起步,全球市占率达到20%~25%。公司深耕消费pack二十多年,积累了较高的技术研发优势,在技术水平尤其是多电芯pack方案上领跑行业,将享受由单芯电池变双芯、多芯电池带来的红利。此外,公司是苹果、华为、OPPO、小米、VIVO等一线手机厂商的主供应商,品牌认可率极高,公司前四大客户出货量占比已经超过60%。

德赛电池从2001年开始做国内功能机电池,目前已成为华为、OPPO、VIVO的主供应商,前五大客户销售占比约80%,第一大客户销售占比达到50%,国内手机客户为主的模式有利于公司降低对国际大客户的依赖。

2.4.5G手机高功耗下散热性能需进一步提升

按照理论数据,5G的传输速率将可以实现1Gb/s,比目前4G的速度快十倍以上,智能终端更大的传输数据容量、更快的传输速度以及运算速度的提升则会增加芯片的功耗,核心处理器等芯片的发热量将显著增大。譬如,华为轮值CEO徐直军指出目前华为开发出的5G芯片的功耗是传统4G芯片的2.5倍,这也意味着5G手机将需要更大的电池和更有效的冷却方案。此外,上个月中国移动发布了《2019年智能硬件质量报告(第一期)》,测评了国内热门的几款5G手机,报告显示,在5G网络下,六款被测手机播放在线高清视频60分钟后,表面温度在36至38摄氏度左右,相较其4G版本平均表面温度有所上升,整机散热性能有待持续优化。根据5G的高速率高运算量的技术特点,后续需持续加强对压力场景下的局部散热性能的提升。

目前,手机主流的导热材料及方式主要有石墨导热片散热、导热凝胶散热、热管散热、导热硅胶片散热、冰巢散热-液态金属散热和金属背板、边框散热。而上文提到,玻璃、陶瓷等新材料机壳将替代金属机壳是大势所趋,但这些材料散热性能不如金属机壳,因此,对手机内部导热器件的要求将进一步提升。

5G手机终端对散热产品的需求增长,有望成为相关市场成长的新动力。根据CredenceResearch的预测,2022年全球热界面材料市场规模将达到17.11亿美元,2015-2022年的CAGR为12%。根据Gartner的预测,2025年5G手机导热石墨单价为8.9元,全球手机导热石墨市场规模达到163亿元。在众多导热材料中,从散热性能上看,石墨材料的导热性能优异,其水平导热系数可达传统导热材料铝、铜的4倍以上,可实现快速高效的热量传递。从成本上看合成石墨的成熟降低了石墨价格,为导热石墨材料提供了突出的性价比优势,因而基于石墨的导热材料未来的应用前景十分明朗。

随着导热材料市场的发展,国内从事相关业务的产业链公司也迎来了新的增长机遇。国内从事石墨导热材料的公司主要有飞荣达中石科技新纶科技等。飞荣达的导热材料产品线齐全,在石墨导热材料、碳纤维金属化技术等方面积累了众多核心技术,可为客户提供一体化的导热解决方案,并面向全球市场建立了产品销售和服务网点,积累了华为、中兴和诺基亚等优质客户资源,龙头地位显著。中石科技目前已实现了石墨导热材料的大规模量产,且合成石墨产品的产能扩建推进顺利,目前已成为苹果的供应商,有望充分受益下游市场对石墨导热材料的需求增长。

2.5.被动元器件单机用量提升,小型化趋势明显

上文提到,5G时代将新增Sub-6GHz和毫米波频段,新增一个频段需要增加相应频段的射频前端器件,这将直接提升配套元器件电感器的用量,包括匹配电路的RF电感、为新的射频器件提供DC-DC电源转换的功率电感。电感利用电磁感应原理,通过与其他如电阻等元器件组合实现稳定电流、筛选信号、过滤噪声以及抑制电磁波干扰等,有高频电感、功率电感和EMI电感之分。

传统手机中平均电感用量约为20-30颗,智能手机平均用量约为40-60颗,4G智能手机在80-110颗,在高端iPhone机型上,每台电感使用量就达到200以上。以RF射频电感为例,随着手机的频段增加,应用增加,用量大幅度提升,最早传统的2G手机单机用量仅10个,增加到高端机单机用量100个。

同样的,5G智能手机的设计复杂度会进一步提升对MLCC的用量。根据中国电子元件行业协会数据,2G、3G、4G手机单机电容用量约为100-200颗、200-400颗、550-900颗,5G手机的电容用量将进一步提升,达到1000颗以上。

5G手机对电容感阻等被动元器件的需求增加,将直接带动细分子行业的景气度的提升。根据Paumanok预测,全球被动元器件市场规模将从2017年的238亿美元,增加到2020年的286亿美元,其中容阻感占比达到90%。目前,日本村田是电容行业龙头,片阻行业龙头则是台湾国巨,电感行业主要被日本的村田、TDK和国内的顺络电子以及台湾的奇力新等寡头垄断。顺络电子主要供应在消费电子领域,以片式电感器和片式压敏电阻器产品起家,公司打造了以电感为核心的产品和应用模块,广泛应用于手机射频、基带、无限通信模块中。公司是目前国内最大、研发实力最强的片式电感企业,公司客户涵盖华为、中兴、联发科、高通、博通等巨头,未来将持续受益于5G的推进。

2.6.5G对配套芯片提出更高要求,推动半导体产业成长

除了通信系统内各组件的革新,5G对终端内配套芯片的升级也有显著带动作用。首先,5G的高速特性将显著提升终端设备的数据吞吐量,不论是数据缓存还是存储都需要配套更大容量的存储芯片,以华为首款5G手机Mate20X5G版为例,一方面手机的存储容量跳过了128G,直接从256G起步,存储空间大幅提升;另一方面,根据ifixit的Mate20X5G版拆解报告,华为的5G芯片巴龙5000捆绑了专用的LPDDR4X内存模块,用以提供较大容量的数据缓存区。未来随着5G的逐步渗透,手机等终端设备的存储容量有望迎来配套升级,相应地提升高价值量存储芯片的应用占比,从而带动存储芯片市场的增长。

另外,5G手机的数据传输速率相较4G大幅提升,除了需要高速5G基带芯片的支持,还需拥有更强算力的处理器的配套,以实现在同样时间内更多和更快的数据处理。之前的高通SnapdragonX50芯片需和高通主打处理器产品Snapdragon855处理器芯片搭配使用,如今华为Mate20X5G版的巴龙5000芯片也与麒麟980配套,两款处理器芯片均采用目前较先进的7nm工艺制程,属于安卓阵营中性能最强劲的处理器芯片之列。未来随着5G手机的推广,也将带动处理器芯片在制程和多核心架构等方面的进一步升级,为相关芯片市场的发展注入新的动能。

此外,5G时代会有海量设备的接入,因此,5G有望带动设备内处理器芯片和传感器等芯片的总体用量的提升。以传感器为例,摄像头是目前智能硬件传感器应用最成熟的领域,同时视频数据也将成为5G时代最主要的流量。因此,光学硬件的升级有望伴随着整个5G应用的进程,包括双摄向多摄的摄像头专业化裂变升级,也包括对深度信息感知的升级。

5G虽是通信技术的一次重要升级,但其对产业的影响已经外延到了与之密切相关的AI等新兴产业。5G高速传输和低时延的特性使得数据的实时处理成为可能,这也为Al芯片在各类终端实时进行数据分析和智能化决策等应用铺平了道路,有望推动Al芯片在产业互联网、车联网等对数据准确性、安全性和智能化水平有较高要求的领域落地,形成5G+AI的产业联动。

3.5G将带动更多智能硬件产业链崛起

上文提到,与传统的通信技术相比,5G并非传统的单一性的通信技术,而是在传统通信技术的前提下,将多种通信技术有机融合在一起的综合性的新技术,具有速度快、流量密度大、时延短、能效高、支持海量大连接、增强移动带宽等诸多优势。5G技术应用推动移动互联网、物联网、大数据、大视频、云计算以及AI等技术的升级和推广应用,进而实现对视频娱乐、智慧交通、智慧城市、智慧工业等产业的赋能,具有十分广阔的应用前景。

5G带来的三大应用场景增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延通信(uRLLC)和海量机器通信(mMTC)中,只有eMBB是解决人与人通信问题的,而uRLLC和mMTC则是为了满足人与物、物与物之间的通信需求。如果说手机是3G、4G时代最重要的智能终端硬件,那么5G时代的到来,将会带动更多智能终端及应用的快速发展。伴随5G来临所创造出的新业务和增强业务便是投资者的机会所在,具有较大的投资价值。

3.1.5G作为万物互联承载基础将助力IoT发展

物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸,其架构自下而上可分为:感知层、网络层、平台层和应用层。物联网利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别,通过网络传输互联、进行计算、处理和知识挖掘,实现人与物、物与物信息交互和无缝连接,达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。物联网的应用包含了智能家居、车联网、智能支付终端、智能可穿戴设备、传感设备及工业控制等多个领域。

万物互联的场景下,机器类通信、大规模通信、关键性任务的通信对网络的速率、稳定性、时延等提出了更高的要求。5G的高速率、高可靠、低时延的特点则能够满足车联网、工业互联网等场景的需求,可作为万物互联的承载基础。

随着通信标准的落地、云计算技术的发展,物联网已从最初的导入期发展至现在的成长期。据Gartner数据,预计2020年全球联网设备数量将达204亿台,物联网终端市场规模将达到2.93万亿美元,2016到2020年CAGR达20.7%。

中国市场移动用户数超过15亿,人与人的连接普及率超过112%,1/2/3/4G人的连接已经饱和,发展的重点转移到物和物的连接。根据工信部数据,中国物联网产业规模从2009年的1700亿元发展到了2016年的9300亿元,CAGR达到27.48%。预计到2020年,我国具有国际竞争力的物联网产业体系基本形成,包含感知制造、网络传输、智能信息服务在内的总体产业规模将突破1.8万亿元。根据GSMA和中国信息通信研究院共同预测,中国目前已经是全球最大的M2M市场,2020年中国蜂窝连接数有望达到3.36亿,CAGR约29%,而LPWA技术将另外提供7.3亿连接,使得全市场连接总数达到10亿。待5G成熟后,物和物的连接将占市场总连接的50%以上。

乐鑫科技主营无线通信芯片的研发、设计和销售,WiFiMCU通信芯片市占率全球第一,龙头地位显著。公司在WiFiMCU通信芯片核心技术创新、产品布局、应用生态及本土化服务等方面竞争优势明显,未来随着物联网市场需求的释放,公司业绩的成长动能十分充足。

3.2.5G助力车联网技术迈向成熟,自动驾驶市场前景广阔

自动驾驶是一种通过摄像机、激光雷达或毫米波雷达等车载传感器来感知周围行车环境,并由计算系统依据所获取的信息进行自动化决策和路径规划,实现车辆智能控制的技术。

自动驾驶的技术体系十分复杂,涉及到包括环境感知、精准定位、智能决策与规划、自动控制与执行、高精度地图、ADAS(高级辅助驾驶系统)以及车联网(V2X)在内的多种前沿科技,其中,车联网(V2X)技术在自动驾驶从单机级扩展到网络级的过程中将起到至关重要的作用。车联网V2X的含义是VehicletoX,其中X表示基础设施(Infrastructure)、互联网(Network)、车辆(Vehicle)、行人(Pedestrian),车联网技术是上述V2I、V2N、V2V和V2P四类关健技术的集成。在5G时代,高速、广域和低延时的连接特性为车联网技术的实现奠定了坚实基础,有望推动车联网技术的进一步落地,从而推动自动驾驶市场的成熟和发展。

随着5G商用的逐步落地以及自动驾驶相关技术的成熟,自动驾驶市场有望迎来快速发展。据智研咨询数据,2018年全球自动驾驶市场规模约52.2亿美元,预计到2024年,全球自动驾驶市场规模将达到187.2亿美元,2018-2024年的CAGR达24%。

借助5G技术的助力,自动驾驶技术将进一步走向成熟,凭借着广阔的应用前景和市场规模,自动驾驶吸引了全球汽车巨头和一批造车新势力的争相布局,未来市场的成长动能十分强劲。

助力自动驾驶落地,ADAS技术有望带动相关电子元器件及芯片产业链的发展。在自动驾驶的技术体系中,ADAS技术是车辆实现路况感知、路径规划和自动控制的关键技术之一,ADAS是一个主动安全功能集成控制系统,可利用雷达、摄像头等传感器感知汽车周边环境数据,进行静态、动态物体的识别、跟踪,控制系统利用多传感器信息融合算法并结合地图数据作出辅助驾驶决策,可有效提升驾驶的安全性、舒适性和自动化水平。ADAS系统需要使用摄像头、激光/毫米波雷达、图像处理器、计算芯片等多种电子元器件和芯片产品,随着ADAS技术的发展和普及,相关产品的需求量有望显著增长,从而带动相关产业链快速发展。

随着自动驾驶市场的发展,车用摄像头等相关电子产业链有望充分受益。车用摄像头作为ADAS的核心部件,不仅能通过机器视觉算法实现传统雷达或激光雷达的测距和路径规划功能,同时图像识别还可以完成对道路标志、行人的识别,具备雷达产品难以替代的优势,此外,摄像头的产业链发展也较为成熟,上述因素使以摄像头为代表的视觉ADAS方案从众多自动驾驶技术路线中脱颖而出,获得了包括特斯拉在内的知名车企的规模商用,未来的发展前景十分广阔,有望充分受益自动驾驶市场的快速发展。

自动驾驶的发展有望推动车载摄像仪市场快速增长。根据ADAS功能的不同要求,车用摄像头可分为前视、侧视、后视和内置四种,要实现全套ADAS功能,单车需配备至少6个摄像头。随着未来ADAS技术的普及,车用摄像头出货量有望显著增长,从而推动车用摄像头市场的快速发展。据中商产业研究院数据,全球车用摄像头出货量将从2016年4032万颗增长至2020年的8361万颗,2016-2020年的CAGR达20%,据36氪数据,2016年全球车用摄像头市场规模为58亿美元,预计2020年市场规模将增长至215亿美元,2016-2020年的CAGR达38.6%,增长十分迅猛。

从目前的市场格局来看,车用摄像头市场主要由安森美和豪威占据主导,其市场份额分别为43%和25%,其中,豪威已被韦尔股份收购。未来随着车用摄像头市场的快速增长,豪威等龙头厂商有望率先受益。

另一方面,伴随着自动驾驶的发展,汽车的功能定位也将从交通工具向移动智能终端逐步切换,而作为车载交互、娱乐等系统的核心部件,车载显示器市场有望迎来量价齐升,未来市场规模将快速增长。近年来,车载显示器出货量稳步增长,根据IHS数据,2018年车载显示器出货量达1.62亿片,同比增长9.4%。另外,随着汽车电子市场的发展,中控等车载显示器的尺寸也逐渐增加,以满足用户对中控平台功能多样化和改善用户体验的需求,同时,面向智能中控、智能HUD等新兴应用的车载显示器的产品生命周期长,对显示稳定性和可靠性的要求较高,因此相关车载显示产品的价值量也有望提升。

根据中国产业信息网数据,2017年全球车载显示市场规模约为120亿美元,预计到2022年整体市场规模将超过200亿美元。

从车载显示器出货量来看,JDI、LG和天马位列全球前三位,2018年市场份额分别为16.9%、12.8%和12.4%,此外京东方的车载显示器出货量位居全球第八位,市场份额为4.2%。目前,本土厂商在车载显示器领域的市场份额逐步提升,随着车载显示器市场的快速发展,本土厂商有望充分受益。

韦尔股份主营业务为半导体分立器件和电源管理IC等半导体产品的研发设计,以及被动件、结构器件、分立器件和IC等半导体产品的分销业务,2018年公司宣布收购北京豪威,进军CIS市场。豪威是全球CIS领军企业,主营中高端CMOS图像传感器,市占率位居全球第三位,在汽车电子、安防和手机市场龙头地位显著,积累了奔驰、特斯拉、华为、海康威视等众多优质客户资源,市场竞争力突出。基于在CIS领域的深厚积累,豪威还布局图像信号处理器(ISP)产品,发力自动驾驶芯片领域。豪威图像信号处理器产品的单机处理图像达到60fps或双机30fps水平,可协助汽车成像系统实现智能化决策,大幅提升自动驾驶360°环视系统摄像机的效率,市场竞争力显著。公司在自动驾驶领域深入布局,有望充分受益自动驾驶带动的车用摄像头和图像处理芯片市场的发展。

北京君正主营业务为微处理器芯片、智能视频芯片等产品及整体解决方案的研发和销售,拥有全球领先的32位嵌入式CPU技术和低功耗技术。2018年公司宣布收购北京矽成,北京矽成旗下子公司ISSI是全球车规级存储器龙头,主要产品包括各类型高性能DRAM、SRAM、FLASH存储芯片产品,广泛应用于汽车电子、工业制造、通讯设备等领域,积累了Delphi、Valeo、TRW、Siemens和GE等优质客户资源,市场地位显著,有望充分受益自动驾驶带动的汽车电子市场的发展。

长信科技主要从事显示真空薄膜材料及模组的研发、生产和销售,公司在ITO导电玻璃、TFT面板减薄、触控显示一体化领域居行业龙头地位,产品广泛应用于触控显示领域、车载智能网联领域和动力锂电池领域。公司在车载显示模组领域布局较早,先发优势明显,产品覆盖了车载Sensor、车载触控模组、车载盖板、车载触显一体化模组等,积累了特斯拉和国内高端新能源车企等优质客户资源,产品市场竞争力显著,有望充分受益自动驾驶带动的汽车显示器市场的快速发展。

3.3.5G推动本地业务云端化和数据流量增长,云计算市场有望快速增长

云计算是一种把计算资源、数据和应用作为服务,通过网络提供给用户进行访问、分享、管理和使用的技术。云计算实现了各类IT资源的动态调配、快速部署和安全维护,同时,云平台搭载的数据挖掘、机器学习和人工智能等功能也可以赋能下游用户,推动云计算与不同行业的融合发展。

在5G时代,随着网络响应效率、可靠性和单位容量的显著提升,更多的本地计算业务将迁移到云端实现计算资源和功能的扩展,从而促进云计算市场的成熟和发展。另一方面,5G时代数据传输速度的飞跃式提升和海量设备的互联互通,将使数据流量大幅提升。据中国产业信息网预测,2020年全球数据量将达到近50ZB,同比增长31.58%。数据量的爆炸式增长带动了全球云计算需求的持续增长。

根据Gartner数据,2017年全球IT支出约为3.5万亿美元,而云计算市场规模占全球IT支出的比重快速提升,从2010年的1.99%上升到2017年的6.47%,预计到2019年将达到9.25%。对于传统IT的替代是云计算价值的重要体现。

2017年全球云计算规模将达到2602亿美元,预计到2020年将达到4114亿美元,2017-2020年复合增速将达16.50%。云计算服务规模的带动底层云基础设施建设和上层云具体行业应用相关产业的发展,尤其是对推动数据中心需求在全球范围内持续增长,起到了至关重要的作用。数据中心作为云计算的物理基础,2017年全球数据中心市场规模达534.7亿美元,过去三年全球市场增长基本保持在15%-20%之间,行业成长性突出,相关产业链公司有望充分受益。

澜起科技深耕内存接口芯片技术,可提供从DDR2到DDR4内存全缓冲/半缓冲完整解决方案,已成为全球内存接口芯片领域的龙头企业。公司内存缓冲芯片产品具备显著的全球竞争力,一方面,公司产品在实现了较高的容量和传输速率的基础上显著降低功耗,拥有极高的性价比;另一方面,公司在产品性能设计上能保持领先竞争对手1年左右的先发优势。内存缓冲芯片产品在云计算数据中心市场中具备广阔的应用前景,目前,在全球范围内量产云计算数据中心内存接口芯片的公司主要有三家,竞争格局良好,公司凭借卓越的产品竞争力,已确立了领先的行业地位,未来有望持续提升市场份额。充分受益5G带动的云计算数据中心市场的快速发展。

……

(报告来源:东吴证券;分析师:王平阳)

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全部讨论

聆听低语2019-09-23 18:00

不错,学习了

唐葫芦6662019-09-23 00:38

5G产业链分析

乾灃馬2019-09-22 23:11

最好的報告,5G产业链前瞻分析。