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5G手机的核心秘密是什么? | 国君电子

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来源:国泰君安证券研究


如果我们拆开华为上个月刚刚发布的第一款商用5G手机,你猜它和我们现在的手机最大的区别在哪里?


不是摄像头、液晶屏或者人像识别,而是核心的“射频器件”——5G基带芯片、射频前端和终端天线。

将声音和信息编码成一秒钟几十亿波峰的正弦电波,以比4G快100倍的速度输送给千里之外,对方手机再将其接收和还原。纹丝不乱,这就是5G手机射频器件的隐形本领。


国泰君安电子团队认为,未来三年5G手机换机潮的加速到来,将带动射频器件整个产业链的行情起飞。

自2019年年初,国泰君安电子团队开始陆续发布5G+AI系列报告,密切关注5G+AI商业化应用中的步步进展,今天我们抽取其中几篇关于5G手机上游产业链的报告内容,带你从方寸之间,感受下个时代的顶尖技术。

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《5G开启新一轮换机潮,终端射频迎来重大变革》

以及5G+AI系列报告


01

凡有无线通讯

必有射频器件

拆开一套手机射频套件,我们可以看到,射频套件主要由三个部分构成:

1、基带芯片:编解码移动通讯信号,是5G手机最核心的器件;

2、射频前端:放大、切换、过滤不同频段的信号,直接决定了手机通讯传输的距离和质量;

3、天线:发送和接收电磁波。

▼手机射频套件包括基带芯片、射频前端

以及终端天线等

作为通讯设备的基础性零部件,射频器件在无线通讯中扮演着两个重要的角色。

1、将二进制信号转变为高频率的无线电磁波信号并发送。

2、接收无线电磁波信号,并将其转化为二进制信号。

换言之,如果没有射频器件,我们的手机基本等同于一个单人游戏机。

从早期的2G通话手机,到现在兼容WIFI、蓝牙、NFC、FM等无线功能的4G手机,一部普通的智能手机至少需要支持5个以上的无线通信系统。因此其射频器件的价格,也从几美元水涨船高到几十美元,带动高端手机的价格攀升。

那么到了5G时代,射频器件产业链的真实情况又会如何呢?

▼5G手机射频器件各供应商市场占有率预估


02

基带芯片

高通一家独大,华为紧追不舍

“世界上一半的手机装的是高通芯片”,这句话反映的是高通在芯片领域绝对的垄断地位。

近年来,以华为海思为代表的国内芯片奋起直追,也取得了不错的成绩。2018年,华为海思手机芯片出货量在全球排名第五(前面四位分别是高通、三星、苹果和联发科)。

但在5G基带芯片领域,高通芯片的霸主地位仍然不可撼动。

▼部分核心部件仍掌握在美国手中

数据来源:3GPP,中国移动技术资料,国泰君安证券研究

除了高通之外,目前国际上相对领先的厂商还有华为和三星。

▼高通、华为、三星、MTK

陆续推出5G基带芯片

数据来源:Digitimes,国泰君安证券研究

华为海思从2007年开始专攻基带芯片研发,直到2019年3月,华为正式发布了商用5G基带芯片巴龙5G01,命名大有和高通的“骁龙”一争高下之意。

不过目前,华为和三星目前仅供给自家终端部门,其他厂商5G机型则较多采用高通基带。

03

射频前端

海外厂商仍占主导地位


射频前端包括滤波器、PA、射频开关、LNA等多种器件,目前美国的Skyworks、Qorvo、Avago等品牌仍然占据全球射频前端的前三位。


▼全球射频前端三大巨头(Avago、Skyworks、Qorvo)历年营收 数据来源:Wind,国泰君安证券研究

随着5G手机的功能越来越复杂,其单片射频芯片包含元器件数越来越多,而手机内部射频所占空间却在不断缩小,结构也越来越复杂,高技术含量带动射频前端的量价齐升。

射频前端的价值量已经从从12.6美元提升到34.4美元,提升幅度高达173%。

▼ 射频前端价值量从12.6美元提升到34.4美元

提升幅度高达173%

数据来源:Gartner等,国泰君安证券研究

▼射频芯片单价逐渐提升(美元)
数据来源:Qorvo,国泰君安证券研究

根据Yole的预测,2023年射频前端的市场规模将达到350亿美元,较2017年150亿美元增加130%,未来6年复合增速高达14%。

04

终端天线

中国厂商具备一定竞争力

目前5G手机有两个主要的发射频段——Sub6G和毫米波。由于两个频段频率差别较大,天线设计上也衍生出非常大的不同。

在Sub 6G频段,LCP(Liquid Crystal Polymer,液晶聚合物)凭借其损耗低、厚度薄、多层封装的三大性能优势,有望成为5G终端天线主流材料。

目前LCP上游材料(树脂/薄膜)和LCP覆铜板主要由日本厂商提供,LCP软板最初由村田主导,目前逐渐有中国台湾和大陆软板厂商参与,模组段国内厂商已经具备一定的竞争优势和市场规模。
目前立讯精密已成为全球最大的LCP天线模组供应商。
▼LCP天线价值量显著提升,国内厂商参与模组环节

毫米波频段方面,可以封装多根天线和射频芯片的AiP(Antenna in Package)则有望成为主流。

▼高通5G AiP天线示意图包含8根天线+2颗射频芯片
数据来源:高通,国泰君安证券研究

目前高通已推出基于AiP技术的5G毫米波终端天线模组,内部集成了5G NR无线电收发器、电源管理IC、RF前端组件和相控天线阵列,其他厂商也在加速跟进研发。

05

5G,开启新一轮换机潮

从历史上来看,每一次通信制式的升级,都会带来非常明显的换机效应。

▼国内4G换机周期效应明显

数据来源:工信部,中国移动,国泰君安证券研究

以4G手机的普及路径为例,2014年4G手机上市之后,换机高峰期主要集中在随后两年。
在15-16年两年内,4G用户渗透率从10%提升到65%,国内手机出货量连续两年增长超过10%。
▼从欧美4G经验,换机高峰一般持续4年左右 数据来源:GSMA Inteligence,国泰君安证券研究据此,我们判断5G换机高峰期将出现在2020~2023年,三年间国内5G手机用户的渗透率有望从10%提升到60%左右。▼预计5G换机潮2020年到来并持续5年 数据来源:工信部,中国移动,国泰君安证券研究

5G手机如火如荼发布的同时,各大城市的5G基站建设也正热火朝天。

到2019年年底,国内将建设15万座5G基站,其中北京、上海、广州、深圳等一线城市均计划在2019年年底前建设超过1万座5G基站。

而2020年将正式进入5G建设高峰期,中国移动计划2020年为所有地级以上城市提供5G商用服务,预计2020年国内5G基站数量将接近100万座。

▼国内5G基站建设开始提速


可以预见的是,5G手机的换机潮,很有可能将在未来几年带动整个消费电子板块再次腾飞。

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《5G开启新一轮换机潮,终端射频迎来重大变革》

以及5G+AI系列报告


以上内容节选自国泰君安证券已经发布的证券研究报告《5G开启新一轮换机潮,终端射频迎来重大变革——5G+AI科技新周期系列深度之七》、《加速5G,凝聚全球力量,中国5G信心满满》、《下一个时代:5G+AI,电子行业2019年春季投资策略,5G+AI系列研究▪深度之二》以及外部公开资料,具体分析内容(包括风险提示等)请详见完整版报告。若因对报告的摘编产生歧义,应以完整版报告内容为准。

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