5G時代智能手機產業(yè)發(fā)展報告

1、5G時代智能手機產業(yè)發(fā)展分析5G手機初啟征途，萬物互聯(lián)星辰大海引言：5G升級超級周期，最先持久 受益的是高附加值產品供應鏈信息時代的代際變化，通常孕育豐富的技術、產品、應用、系 統(tǒng)和環(huán)境等邏輯順序演進下的產業(yè)機遇，未來3-5年將是硬件產 品創(chuàng)新，增存量市場發(fā)力的黃金時期，有但不僅限于手機、可 穿戴、便攜計算、VR/AR、各類IoT等終端形態(tài)；超級周期適逢大陸進口替代關鍵期，國內供應鏈迎來自主可控 背景下的超速滲透機遇，有但不僅限于芯片、射頻、光電（顯 示和光學器件）、功率和材料等產品形態(tài)，依托于包括但不僅 限于消費電子、家電、汽車、工控、軍工和航天等重要領域；關注具備一定創(chuàng)新縱深的高附加值產品

2、領域，市場持續(xù)旺盛的 需求將給予這些：飽滿存量需求和彈性增量價值，下面我們將 進行全面一一展開！2目錄一圖看懂5G關鍵指標2019是5G手機元年，2020開啟換機潮，增量有多少？5GSub-6GHz，手機價值增量體現(xiàn)在哪里？天線量價齊升，競爭格局重構連接器適配性增長，射頻細分領域是重點FPC vs LCP vs MPI，區(qū)別到底是什么？射頻前端芯片，模組化大趨勢，國內廠商如何突圍？基帶芯片，巨頭的紛爭大功率快速充電成必須，產業(yè)鏈全面受益散熱形式多樣，廠商各顯神通5G 毫米波，手機價值增量體現(xiàn)在哪里？毫米波還有多遠？射頻前端與天線的融合，新名詞：AiP與AiA高頻低損，LCP的真正機會毫米波與G

3、aN3目錄5G手機價值量全梳理車聯(lián)網大勢所趨，車規(guī)級元器件門檻高、價格彈性大汽車V2X，又一個以“億”為數(shù)量單位的聯(lián)網市場ADAS的明珠，毫米波雷達云VR/AR，有望成為5G第一個殺手級應用用5G的速度，解決4G的問題鴻蒙面市，打響5G生態(tài)之爭萬物互聯(lián)，星辰大海受益公司4IHS預計，20202035年全球實際GDP的 CAGR為2.9%，其中0.2%的增長來源于5G資料來源：IHS，華西證券研究所5一張圖看懂5G指標6資料來源：Yole，華西證券研究所一張圖看懂5G應用7資料來源：Yole，華西證券研究所一圖看懂5G關鍵技術8資料來源：Yole，華西證券研究所5G新技術，什么是MIMO、CA、

4、QAM?資料來源：Qorvo，Skyworks，華西證券研究所圖： 香農公式、MIMO根據(jù)香農公式，要實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，我們需要：增加帶寬（B）增加 MIMO階數(shù)（M，路徑數(shù)量）增加發(fā)射功率（S）降低噪音（N）并提高接收（Rx）靈敏度在3GPP所有可用的技術中，獲得更高數(shù)據(jù)速率的關 鍵與四個主要類別相關：增加網絡密度（S/N）采用載波聚合增加信道帶寬（B）利用高階調制或增加每符號比特數(shù)量（S/N）利用 MIMO 來增加數(shù)據(jù)流數(shù)量（M）圖： 載波聚合圖： 高階調制5G Sub-6GHz擴容提速，毫米波熱點加強10資料來源：Yole，華西證券研究所目錄一圖看懂5G關鍵指標2019是5G手機元

5、年，2020開啟換機潮，增量有多少？5GSub-6GHz，手機價值增量體現(xiàn)在哪里？天線量價齊升，競爭格局重構連接器適配性增長，射頻細分領域是重點FPC vs LCP vs MPI，區(qū)別到底是什么？射頻前端芯片，模組化大趨勢，國內廠商如何突圍？基帶芯片，巨頭的紛爭大功率快速充電成必須，產業(yè)鏈全面受益散熱形式多樣，廠商各顯神通5G 毫米波，手機價值增量體現(xiàn)在哪里？毫米波還有多遠？射頻前端與天線的融合，新名詞：AiP與AiA高頻低損，LCP的真正機會毫米波與GaN11智能手機市場規(guī)模大，供應鏈成長天花板高資料來源： Yole，IDC，華西證券研究所Yole數(shù)據(jù)顯示，2018年全球智能手機銷售額422

6、0億美元（約合3萬億元人民幣），以出貨量 14億部計算，智能手機平均售價達到301美元（約合2000元人民幣）。參考iPhone X 、三星S9 Plus零組件bom成本分別占售價的37%、45%，我們估算全行業(yè)bom成本/售價=40%，2018年全球智能手機供應鏈市場空間約為1.2萬億元人民幣。圖：2018年各品牌智能機市場份額圖： 2018年各品牌智能機出貨量（百萬部）12IDC數(shù)據(jù)顯示，2017年全球智能手機出貨量14.655億部，10年來同比首次 負增長，2018年繼續(xù)衰退。我們判斷主要原因是智能手機階段性創(chuàng)新乏 力、性能過剩導致的換機周期拉長，手機市場急需新動力。近兩年：創(chuàng)新乏力，換

7、機推遲，總出貨量 增長乏力資料來源：IDC，華西證券研究所圖： 20072018年全球智能機出貨量125.0151.4174.2494.5725.31,019.41,301.11,437.21,473.01,465.51,404.955.3%21.1%15.1%305.075.1%62.1%46.7%40.5%27.6%10.5%2.5%-0.5%-4.1%-10%0%10%20%30%40%50%60%70%80%02004006008001000120014001600200720082009201020142015201620172018201120122013全球智能手機出貨量（百萬臺

8、）同比增速13格局集中競爭加劇，品牌博弈急需創(chuàng)新突圍IDC數(shù)據(jù)顯示，全球智能手機前五名出貨量占比已經從2016Q1的58%達到 2018Q4的69%，行業(yè)集中度快速提升。蘋果：設計能力領先，穩(wěn)定把持高端市場，過去3年出貨量在2億部上下浮動 三星：從顯示屏到芯片的全產業(yè)鏈優(yōu)勢，過去3年出貨量在3億部上下浮動華為、小米、OPPO、vivo：“成功經驗不可復制，產品升級不進則退”，更 加積極的尋求差異化創(chuàng)新以實現(xiàn)市場突圍。圖： 2016年1季度各品牌按出貨量市場份額圖： 2018年1季度各品牌按出貨量市場份額14資料來源：IDC，華西證券研究所5G全新起跑線，品牌差距縮小，發(fā)力的機遇激烈的市場競爭倒

9、逼手機廠商快速引入新技術，5G手機最核心的變化在于modem（調制解調）芯片要支持5G功能，射頻前端、天線做適應性配套，在這一點上， 各家手機廠商起點相似，均需要依托高通的modem芯片，因此5G手機各大手機品 牌的起跑線相近。值得注意的是，華為依托于自身通信設備商和芯片設計實力，有能力開發(fā)自己的5G modem芯片，意味著在5G手機賽道上，華為有更多的成本優(yōu)勢。圖： 智能手機無線通信原理示意圖15資料來源：華西證券研究所“數(shù)據(jù)飛輪”效應顯現(xiàn)，“緩沖輪”倒逼 硬件升級更快的處理器、更大的顯示屏、更高清的攝像頭產生更多數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)進一步刺激硬件升 級。YouTube視頻分享網站上傳視頻正從低保真向

10、HD甚至ultra HD 4K視頻遷移，與設備和 網絡升級相當。愛立信的報告顯示，大多數(shù)消費者需要視頻緩沖時間小于6秒，才會給出積極體驗。消費者 希望瞬間訪問到信息，無論是一天當中的哪個時刻，無論他們處在世界的哪個角落，也無 論環(huán)境如何。消費者不關心這些幕后發(fā)生了什么，但是對于快速響應的體驗要求甚高。圖： 數(shù)據(jù)飛輪效應圖：緩沖輪效應16資料來源：愛立信，Skyworks，華西證券研究所對于5G手機，消費者已經迫不及待高通&諾基亞全球調研數(shù)據(jù)顯示：86%的消費者需要更快速的連接50%的消費者希望成為5G早期應用者50%的消費者需要無限流量套餐消費者愿意為5G手機額外支付50美元圖： 5G消費者調

11、研數(shù)據(jù)17資料來源： Qualcomm ，華西證券研究所除蘋果外，全球領先智能手機品牌全部在2019年發(fā)布5G手機。華為，7月26日，華為正式發(fā)布華為Mate 20 X 5G，成為國內首款商用支持 SA/NSA 5G雙模組網的5G手機，官方售價6199元；中興，第一款5G手機Axon10 Pro 5G版8月5日正式開售,售價為4999元； vivo，子品牌iQOO手機宣布將于8月22日在北京正式發(fā)布iQOO Pro 5G版； 小米，一款型號為M1908F1XE的小米5G手機已經通過了3C認證；OPPO、一加，5G手機已在海外市場率先發(fā)布，國內版本已經獲得3C認證； 三星，已發(fā)布S10 5G版本

12、和Note10 5G版本。全球領先品牌全面啟動， 2019是5G手機元年18愛立信數(shù)據(jù)顯示，2018年全球智能手機存量50億部。參考IDC近幾年智能手機出貨數(shù)據(jù)，我 們測算全球智能手機換機周期已經從2016年的2.8年拉長到2018年的3.5年。展望2020年，50億部存量中正常換機需求14億部，在5G新機帶動下，其余36億部存量手機 中，假設分別有3%（悲觀）、5%（中性）、10%（樂觀）的用戶提前換機，出貨量將新增 1.08億（悲觀）、1.8億（中性）、3.6億（樂觀），對應智能手機出貨量將整體增長8%（悲觀）、13%（中性）、26%（樂觀）。愛立信預計到2024年全球智能手機存量將達到7

13、2億部，預計2023年已經成為5G換機末期， 假設換機周期再次拉長至3.5年，預計2024年智能手機出貨量將達到20億部。5G刺激換機，預計2020年將迎來出貨大反彈（中性假設）191465.51404.91400158420000500100015002000250020172018201920202024E全球智能手機出貨量推算（百萬部）4050722.83.53.543.83.63.43.232.82.62.42.2201020304050607080201620182024E資料來源：IDC，愛立信，華西證券研究所全球智能手機存量（億部）換機周期（年）目錄一圖看懂5G關鍵指標2019是

14、5G手機元年，2020開啟換機潮，增量有多少？5GSub-6GHz，手機價值增量體現(xiàn)在哪里？天線量價齊升，競爭格局重構連接器適配性增長，射頻細分領域是重點FPC vs LCP vs MPI，區(qū)別到底是什么？射頻前端芯片，模組化大趨勢，國內廠商如何突圍？基帶芯片，巨頭的紛爭大功率快速充電成必須，產業(yè)鏈全面受益散熱形式多樣，廠商各顯神通5G 毫米波，手機價值增量體現(xiàn)在哪里？毫米波還有多遠？射頻前端與天線的融合，新名詞：AiP與AiA高頻低損，LCP的真正機會毫米波與GaN20華為加速5GSA手機進程，中國5G市場將引 領全球2019年6月6日，工信部正式發(fā)放5G商用牌照，5G時代開啟。7月26日，

15、華為正式發(fā)布華為Mate 20 X 5G，成為國內首款商用支持SA/NSA 5G雙 模組網的5G手機，官方售價6199元。截止8月7日，華為Mate 20 X（5G）在各大 線上電商平臺參加預約數(shù)已突破65萬。圖：華為Mate 20 X 5G手機21資料來源：華為，華西證券研究所采用高通平臺的品牌NSA產品打頭陣由于2019年可選方案有限、主芯片供應不足、射頻模塊化、供應鏈集中等原因， 華為之外的安卓品牌首批面向商用的5G手機主要為NSA產品。從中國移動要求看，5G NSA模式要求支持1T4R，1路發(fā)射4路接收， SA模式要求 支持2T4R ，2路發(fā)射4路接收。圖：中國移動關于預商用5G終端產

16、品要求22資料來源：中國移動 ，華西證券研究所2017年12月份NSA（非獨立組網）第一版標準完成，2018年6月SA（獨立組網）第一版標準完成。全球運營商的5G網絡布局大多采用的是NSA架構，從成本的角度考慮，非獨立組網則可以基于4G-LTE的 核心網和接入網，只需在數(shù)據(jù)層做5G的基站部署，因此成本占有很大優(yōu)勢。獨立組網所有的核心網，從接入網數(shù)據(jù)層面、控制層面、語音層面都是純粹的基于5G-NR新標準。從功 能性上考慮，非獨立組網還不能算作完整的5G網絡，只是中間的過渡形式，最終全球絕大部分國家商用 5G網絡都會過渡到SA。NSA與SA的差別23資料來源：Qorvo，華西證券研究所移動版本：要

17、支持n41和n79頻段的1T4R，預計新增1個n41收發(fā)模組（內 含1T2R，1路發(fā)射2路接收），1個n41接收模組（內含2R，2路接收），1 個n79收發(fā)模組（內含1T2R），1個n79接收模組（內含2R）。聯(lián)通/電信版本：要支持n77頻段的1T4R，預計新增1個n79收發(fā)模組（內 含1T2R），1個n79接收模組（內含2R）。全網通版本：要支持n41、n77和n79頻段，射頻前端增量為移動、聯(lián)通 /電信版本之和。以上均需要4天線技術。NSA手機硬件增量分析242019初步發(fā)展，2020規(guī)模發(fā)展圖：2019年中國移動將補貼12億元，采購10000+臺手機和數(shù)據(jù)模塊進行預商用圖：2020年正式

18、商用的5G手機最低價格有望下降到1000+25資料來源：中國移動，華西證券研究所移動版本：要支持n41和n79頻段的2T4R，預計新增2個n41收發(fā)模組（每 個模組內含1T2R），2個n79收發(fā)模組（每個模組內含1T2R）。聯(lián)通/電信版本：要支持n77頻段的2T4R，預計新增2個n79收發(fā)模組（每 個模組內含1T2R）。全網通版本：要支持n41、n77和n79頻段，射頻前端增量為移動、聯(lián)通 /電信版本之和。以上均需要4天線技術。SA手機硬件增量分析26目錄一圖看懂5G關鍵指標2019是5G手機元年，2020開啟換機潮，增量有多少？5GSub-6GHz，手機價值增量體現(xiàn)在哪里？天線量價齊升，競爭

19、格局重構連接器適配性增長，射頻細分領域是重點FPC vs LCP vs MPI，區(qū)別到底是什么？射頻前端芯片，模組化大趨勢，國內廠商如何突圍？基帶芯片，巨頭的紛爭大功率快速充電成必須，產業(yè)鏈全面受益散熱形式多樣，廠商各顯神通5G 毫米波，手機價值增量體現(xiàn)在哪里？毫米波還有多遠？射頻前端與天線的融合，新名詞：AiP與AiA高頻低損，LCP的真正機會毫米波與GaN27無論是5G NSA還是SA，均要求4路接收，意味著至少在5G新頻段要有4天線同時工 作。預計典型5G手機天線數(shù)量78支：4G通信天線*2，5G通信天線*4，Wifi天線*2，GPS天線*1（不同天線之間會出現(xiàn)共用）。4天線是基礎配置，

20、天線總量增加圖：5G終端產品要求圖： 5G帶動天線數(shù)量提升28資料來源：中國移動，Qorvo，華西證券研究所5G天線專利申請高速增長20142018年5G天線專利公開數(shù)量復合增速達到113%，其中有56%的專利來自于中國廠商。圖：按天線種類劃分的公開專利數(shù)量29資料來源：Yole，華西證券研究所中國廠商在天線領域專利全面布局在手機終端領域，華為、OPPO、vivo、信維通信等廠商處于領先地位。在工業(yè)網絡領域，傳統(tǒng)歐美電信 廠商主導。在汽車領域，車廠為主。值得注意的是，華為在上述三個領域均為主要參與者。圖：不同應用領域下的主要玩家30資料來源：Yole，華西證券研究所LDS：激光直接成型技術（L

21、aser-Direct-structuring）,利用計算機按照導電圖形的軌跡控制激光的運 動，將激光投照到模塑成型的三維塑料器件上，在幾秒鐘的時間內，活化出電路圖案。LDS天線，即在成型的塑料支架上，利用激光鐳射技術直接在支架上化鍍形成金屬天線。LDS天線必須附著在塑料支架上，因此天線廠商通常提供塑料支架+金屬支架+LDS天線一體化解決方案， 價值量從幾塊錢到十幾塊錢不等。在華為Mate 20 Pro機型中，還引入了無線充電功能，也是由傳統(tǒng)手 機天線廠商供應。LDS天線帶來新的價值增量圖：華為Mate 20 Pro 拆機圖：華為Mate 20 Pro 拆機LDS天線塑料支架金屬支架無線充電

22、接收端31資料來源：iFixit ，華西證券研究所行業(yè)需求觸底回升，LDS天線老樹開新花自2012年iPhone 5開始，金屬機殼快速滲透，而到了2017年，全面屏的流行帶動手機外觀回到雙面玻璃， 其中一個重要原因是全面屏壓縮了智能手機天線空間，使得采用金屬外殼作為天線的設計走進了盡頭， 而非金屬后殼材質可以選用LDS天線、FPC天線等多種實現(xiàn)形式。從行業(yè)需求看，此前受到金屬機殼滲透率提升而被壓制的LDS天線市場不僅有望觸底回升，更有可能在5G手機天線數(shù)量增加的進程中，獲得進一步增長。圖：手機全面屏壓縮天線空間圖：華為Mate 20X 5G手機多處使用LDS天線多處LDS天線塑料支架32資料來

23、源：Qorvo ，iFixit，華西證券研究所Mate30集成21根天線，數(shù)量大幅增加2019年9月的華為新品發(fā)布會上，消費者業(yè)務CEO余承東表示，Mate 30系列手機 內部集成了21根天線，其中14根天線用于5G連接，并支持8頻段5G和雙5G SIM卡 連接。華為Mate 30系列手機不僅支持5G，還要兼容4G、3G、NFC、GPS、WiFi、BT藍牙 等網絡，所以總計使用了21天線，用于5G就有14條天線，遠高于其他廠商的5G手 機。圖：華為Mate 30 5G版本具有21根天線。33資料來源：華為，華西證券研究所支持頻段多是天線數(shù)量多的主要原因在頻段方面，Mate 30系列5G手機支持

24、n79、n78、n77、n41、n28、n3及n1多個頻 段，相比之下三星的Galaxy Note 10+5G手機只支持N79、N78及N41頻段，而蘋果 的iPhone 11系列手機完全不支持5G。圖：Mate 30 Pro 5G支持最多的5G頻段34資料來源：華為，華西證券研究所目錄一圖看懂5G關鍵指標2019是5G手機元年，2020開啟換機潮，增量有多少？5GSub-6GHz，手機價值增量體現(xiàn)在哪里？天線量價齊升，競爭格局重構連接器適配性增長，射頻細分領域是重點FPC vs LCP vs MPI，區(qū)別到底是什么？射頻前端芯片，模組化大趨勢，國內廠商如何突圍？基帶芯片，巨頭的紛爭大功率快速

25、充電成必須，產業(yè)鏈全面受益散熱形式多樣，廠商各顯神通5G 毫米波，手機價值增量體現(xiàn)在哪里？毫米波還有多遠？射頻前端與天線的融合，新名詞：AiP與AiA高頻低損，LCP的真正機會毫米波與GaN35射頻連接線配套增加華為Mate 20X 5G采用LDS形式增加天線數(shù)量，同時主板邊緣延長實現(xiàn)天線和射頻前端芯片 的連接，用到2條射頻連接線。OPPO Reno采用3條射頻連接線實現(xiàn)天線和主板相連。相比于4G手機，5G手機在天線數(shù)量增加的情況下，射頻連接線數(shù)量呈現(xiàn)倍數(shù)增長，根據(jù)產 業(yè)調研，行業(yè)內已經出現(xiàn)單部手機使用45條射頻連接線的產品。一黑一白兩條 射頻連接線圖：手機全面屏壓縮天線空間圖：華為Mate

26、20X 5G手機多處使用LDS天線兩白一籃3條 射頻連接線36資料來源：iFixit，eWiseTech，華西證券研究所華為Mate 20X5G射頻連接器數(shù)量明顯增加對比華為Mate 20 Pro（4G手機）與Mate 20X 5G手機，由于5G天線數(shù)量增加，射頻信號通 路增加，主板上射頻連接器數(shù)量從8個增長到14個。圖：Mate 20 Pro主板（左）與Mate 20X 5G主板（右）對比37資料來源：iFixit，華西證券研究所iPhone延續(xù)了金屬邊框+FPC的設計方案，在iPhone X和Xs系列機型上采用LCP基材的FPC。 以iPhone X的下天線為例，LCP軟板承擔3個功能：軟

27、板上印制WIFI天線；軟板上貼裝元器件以配合邊框實現(xiàn)完整的通信天線功能；作 為天線和主板的傳輸線。iPhone延續(xù)金屬邊框+軟板的天線方案軟板金屬邊框Wifi天線開關、電感、 電容等器件圖： iPhone X上下各有一片LCP材料的FPC用于天線連接圖： iPhone X的天線設計38資料來源：iFixit，華西證券研究所4G手機時代，三星主要采用LDS天線加射頻連接線的方案，與華為、小米等國內廠商類似。進入5G時代，對比三星S105G版本，我們發(fā)現(xiàn)，三星采用了全新的LDS 天線配合軟板射頻 傳輸線的方式。三星采用LDS+軟板傳輸線方式圖： 三星S105G用到了LDS+LCP傳輸線LDS天線L

28、DS天線LCP傳輸線39資料來源：iFixit，華西證券研究所目錄一圖看懂5G關鍵指標2019是5G手機元年，2020開啟換機潮，增量有多少？5GSub-6GHz，手機價值增量體現(xiàn)在哪里？天線量價齊升，競爭格局重構連接器適配性增長，射頻細分領域是重點FPC vs LCP vs MPI，區(qū)別到底是什么？射頻前端芯片，模組化大趨勢，國內廠商如何突圍？基帶芯片，巨頭的紛爭大功率快速充電成必須，產業(yè)鏈全面受益散熱形式多樣，廠商各顯神通5G 毫米波，手機價值增量體現(xiàn)在哪里？毫米波還有多遠？射頻前端與天線的融合，新名詞：AiP與AiA高頻低損，LCP的真正機會毫米波與GaN40手機從外界接收到信號，需要經

29、過天線、射頻傳輸?shù)竭_射頻前端芯片、 基帶芯片處理，實現(xiàn)通信。天線、射頻傳輸是功能描述，不代表具體實 現(xiàn)方式。天線有多種實現(xiàn)方式，包括但不限于金屬邊框、LDS、PCB、FPC、MPI、 LCP、彈片等；射頻傳輸也有多種實現(xiàn)方式，包括但不限于射頻連接線、 FPC、PCB、MPI、LCP等。從市場已有解決方案看，華為5G手機采用金屬邊框+LDS實現(xiàn)天線功能， 延長主板PCB、射頻同軸線實現(xiàn)射頻傳輸。三星采用金屬邊框+LDS實現(xiàn)天線功能，LCP傳輸線實現(xiàn)射頻傳輸。蘋果采用金屬邊框+LCP軟板實現(xiàn)天線功能，同時LCP兼顧射頻傳輸功能。LDS、FPC、MPI、LCP、射頻連接線，究竟 是什么關系？41FP

30、C、MPI、LCP的區(qū)別是什么？LCPFPC，主要是以聚酰亞胺為基材，和銅箔壓 合在一起的柔性電路板。LCP，以液晶聚合物為基材，和銅箔壓合在 一起的柔性電路板。MPI，以改性的聚酰亞胺為基材，和銅箔壓 合在一起的柔性電路板。42資料來源：3GPP，Apple，USPTO，華西證券研究所用于射頻信號傳輸?shù)能洶灞仨毜蛽p耗注：射頻信號在PCB/FPC上傳輸損耗公式其中：K是常數(shù)，f是頻率，Dk是板材介電常數(shù)，tan 是板材介電損耗華為Mate 20X 5G的LDS天線直接連接到主板，iPhone X的天線需要軟板將信號傳輸?shù)街靼?，而射頻信號 的傳輸損耗和工作頻率、板材的介電常數(shù)、介電損耗成正相關，

31、因此選用低介電常數(shù)、低介電損耗的材 料才能保證射頻線號的傳輸質量。傳統(tǒng)FPC采用PI基材，性能略差，因此蘋果選用低介電常數(shù)、低介電損耗的LCP作為天線傳輸線FPC的基 材；鑒于LCP軟板產業(yè)成熟度相對低而成本高，業(yè)內同步開發(fā)改性PI（MPI）材料以用于射頻信號傳輸?shù)?FPC。圖：不同基材對于信號傳輸損耗的對比圖：不同基材對于信號傳輸損耗的對比43資料來源：亞洲電材 ，藤倉電子，華西證券研究所鑒于5G手機普及初期，整機bom成本壓力大，短期內低成本的LDS+射頻傳輸線是 5G手機主流。我們判斷2020年以后，5G核心芯片組件價格隨著產量上升而單價下 降，同時更多小尺寸的5G手機面世，LDS天線+

32、LCP傳輸線或LCP天線+LCP傳輸線將 成5G手機的主流解決方案。天線、射頻傳輸解決方案一覽LDSFPCMPILCP成本低低中高實現(xiàn)天線的性 能優(yōu)秀優(yōu)秀優(yōu)秀優(yōu)秀實現(xiàn)射頻傳輸 的性能不能實現(xiàn)差中優(yōu)秀天線和射頻傳 輸是否可以合 而為一不能可以，但性能差可以，性能居中可以，性能優(yōu)秀44資料來源：村田，安費諾，華西證券研究所5G手機小型化，主板從HDI走向SLP類載板（SLP）是高密度板（HDI）的升級，制程接近IC載板，因此得名。特點是將極限線寬線距從45um 拉低到30um，增加板上走線密度從而減小使用面積，騰出空間給更大的電池和更多的攝像頭。蘋果、三星已經開始批量使用SLP技術，華為首款5G手

33、機Mate 20X（5G）仍使用HDI，主板面積大幅增加， 電池容量從4G版本的5000mAh縮水到4200mAh。目前華為Mate 20X（5G）是7.2寸屏，屬于大尺寸機型， 如果推出正常5.8寸屏幕（iPhone Xs尺寸），將必然選擇SLP技術。圖：不同型號手機主板，從左至右：華為Mate 20X（4G）主板HDI、Mate 20X （5G）主板HDI、iPhone Xs（4G）主板 SLP、三星S10（5G）主板SLP45資料來源：iFixit，華西證券研究所SLP普及，F(xiàn)PC必然上量蘋果4G手機、三星5G手機已經開始批量使用SLP技術，國產品牌有望跟進。SLP主板相比于HDI價格翻

34、倍， 同時面積更小，會帶動攝像頭、天線、無線充電、按鍵、充電接口等功能組件大范圍使用LCP和FPC，軟 板需求將呈現(xiàn)行業(yè)性高增長。圖：iPhone X的FPC用量20條以上46資料來源：iFixit，華西證券研究所目錄一圖看懂5G關鍵指標2019是5G手機元年，2020開啟換機潮，增量有多少？5GSub-6GHz，手機價值增量體現(xiàn)在哪里？天線量價齊升，競爭格局重構連接器適配性增長，射頻細分領域是重點FPC vs LCP vs MPI，區(qū)別到底是什么？射頻前端芯片，模組化大趨勢，國內廠商如何突圍？基帶芯片，巨頭的紛爭大功率快速充電成必須，產業(yè)鏈全面受益散熱形式多樣，廠商各顯神通5G 毫米波，手機

35、價值增量體現(xiàn)在哪里？毫米波還有多遠？射頻前端與天線的融合，新名詞：AiP與AiA高頻低損，LCP的真正機會毫米波與GaN472017年11月工信部明確了33003400MHz（原則上限室內使用）、34003600MHz和48005000MHz頻段 作為5G系統(tǒng)的工作頻段；對應3GPP 5G無線規(guī)范的n77（33004200MHz）和n79（44005000MHz）。 Qorvo當時給出的5G手機參考設計，需要新增n77和n79兩個射頻前端模組。2018年12月，工信部批復5G試驗頻率，中國電信獲得3400MHz-3500MHz頻段；中國移動獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4

36、900MHz頻段；中國聯(lián)通獲得3500MHz-3600MHz頻段。由此看，如果支持移動、聯(lián) 通、電信全部5G頻段，在n77和n79基礎上，還要支持n41（24962690MHz）。5G全網通手機至少要新增3大頻段圖： Qorvo 5G手機射頻前端架構圖n4148資料來源：Qorvo，華西證券研究所配合新頻段，需要新增射頻前端等關 鍵元器件資料來源： Qualcomm ，華西證券研究所功率放 大器低噪聲 放大器濾波器濾波器開關開關雙工器分集開關天線調諧接收通路：天線接收無線電波，通過射頻前端（開關、雙工器、濾波器、低噪聲放大器等）獲得特定頻 段信號，進入RF收發(fā)機降頻和模數(shù)轉換，變?yōu)閿?shù)字信號由M

37、odem編解碼，最后交由AP應用處理器芯片處 理。發(fā)射通路：上述過程反向。5G Modem、RF收發(fā)機芯片可與4G芯片集成，而射頻前端芯片和天線則需要按頻段新增，從數(shù)量上看，射 頻前端和天線會確定性增加。圖：手機射頻架構基帶RF收發(fā)機49B1B3B40B1B3B40典型的4G手機需要支持約40個頻段，如B1、B3、B5、B8、B38、B41等，每個頻段都需要有1路發(fā)射和2路 接收。發(fā)射通路上需要濾波器、功率放大器、開關等，接收通路需要開關、低噪放、濾波器等器件。4G時代1T2R，每個頻段都是1路發(fā)射，2路接收資料來源： 英飛凌，華西證券研究所 50部分頻段的射頻前端可以共用，形成 低頻、中頻、

38、高頻分類資料來源：RESONANT ，華西證券研究所在4G LTE頻段劃分中，有部分頻率相近或重合的頻段，可以形成射頻前端器件共 用，業(yè)界通常將4G頻段劃分為低頻（698960Mhz）、中頻（17102200MHz）和高 頻（24003800MHz），相應的，對應射頻前端器件可以形成低頻模組、中頻模組 和高頻模組。圖：4G手機射頻架構515G新增頻段，且SA模式要求2T4R資料來源：RESONANT ，華西證券研究所52歸根結底，由于5G增加了新頻段，支持新頻段就需要增加配套的射頻前端芯片。簡化來看，射頻發(fā)射通路主要是PA和濾波器，接收通路主要是LNA和濾波器，其 他如射頻開關、RFIC、電阻

39、、電容、電感均為核心芯片的配套。圖：5G手機射頻架構圖：簡化示意圖手機射頻前端市場空間有望達到350億美元濾波器天線調諧器開關功率放大器低噪聲放大器毫米波前端圖： 20172023年射頻前端市場空間資料來源： Yole，華西證券研究所53射頻前端器件怎么實現(xiàn)的？54資料來源：Qorvo，華西證券研究所射頻前端器件均有由半導體工藝制備，用于手機端的功率放大器和低噪聲放大器 主要基于GaN、GaAs、SOI、SiGe、Si（用于基站端的大功率功率放大器主要采用 GaAs和GaN）。濾波器主要品類有SAW和BAW兩種，均采用壓電材料做基底。RF開 關主要基于CMOS、Si、GaAs和GaN材料。圖：

40、射頻前端器件的工藝技術和應用射頻前端芯片主要參與者射頻元器件產業(yè)鏈中，既有提供單體元件的廠商，也有提供整合模組的廠商。在射頻開關 方面，主要參與者有索尼、村田、Skywoks、Qorvo和英飛凌等。PA/LNA領域，主要參與者 有RF360、Qorvo、Skyworks、村田等。濾波器方面，主要參與者有RF360、村田、TDK、太 陽誘電等。天線調諧開關方面，主要參與者有RF360、Skywoks、Qorvo和英飛凌等。與此同 時，村田、Avago、Skyworks、Qorvo、TDK和RF360還提供集成多個射頻前端器件的模組化 產品。值得一提的是，作為系統(tǒng)平臺廠商的高通，也與TDK共同成立

41、RF360，希望實現(xiàn)從基 帶到射頻全產業(yè)鏈器件供應。圖：射頻元件和模組產業(yè)鏈55資料來源：Yole，華西證券研究所從目前手機射頻前端市場看，美國、日本廠商牢牢把控PA功放、濾波器（SAW、BAW）市場。國內卓勝微、信維通信、麥捷科技SAW濾波器產品處于起步階段，剛剛切入國內 手機客戶供應。PA、Filter市場被海外巨頭壟斷49%22%15%10%4%村田TDK太陽誘電SkyworksQorvo62.0%33.0%Broadcom/ Avago QorvoTDK太陽誘電圖：SAW濾波器市場格局圖：BAW濾波器市場格局4.0%1.0%圖：PA功放市場格局資料來源：Navian，appliedma

42、terials，Yole，華西證券研究所56SAW、BAW工藝差別帶來性能差別圖：SAW濾波器結構圖：BAW濾波器結構，又細分為細分FBAR和SMR57資料來源：Qorvo，華西證券研究所電信號接入濾波器的兩級，通過特殊 介質被轉化成聲波，再由濾波器內的 諧振腔濾波。目前主要分為兩大類： SAW濾波器和BAW濾波器。 SAW有一種 演變是TC-SAW，溫度補償型SAW。BAW 根據(jù)反射腔底部結構差異又分為兩種， 一種是FBAR，代表廠商為AVAGO，另一種是SMR，代表廠商為QORVO。SAW濾波器市場走向成熟，村田一家獨大58資料來源：Knowmade，華西證券研究所從目前市場格局看，SAW

43、濾波器產品已經走向高度成熟，村田具備充分的專利優(yōu) 勢。行業(yè)內各大廠商的專利布局主要傾向于包含SAW在內的模組設計，以及為5G 開發(fā)新產品。圖：各家廠商的專利布局5GSub-6GHzBAW濾波器性能優(yōu)勢更大SAW濾波器是平面結構，工作頻率越高，IDT電極之間間距越小，加工難度和精確度越高， 所以SAW 濾波器不適合2GHz以上的頻率。BAW是3D腔體結構，能量損失小，Q值高，濾波效 果更好，尤其適用于2GHz以上的頻段，對于5G Sub-6GHz有明顯優(yōu)勢。圖：濾波器應用分類2GHz以上 BAW優(yōu)勢明 顯59資料來源：Qorvo，華西證券研究所BAW濾波器技術快速發(fā)展不同于SAW濾波器的技術相對

44、成熟，BAW濾波器仍處于技術快速發(fā)展過程中，從各家廠商的 專利布局看，BAW濾波器持續(xù)出現(xiàn)新型產品設計和制造工藝升級。從市場格局看，Broadcom 仍具備最多的BAW專利，占據(jù)市場的主導地位，值得注意的是，高通和三星針對BAW濾波器 的授權專利和申請專利數(shù)量快速上升。圖：20172019年各個廠家在BAW濾波器領域的專利布局60資料來源：Knowmade，華西證券研究所BAW濾波器市場空間復合增速超過30%5G帶來頻段數(shù)量增加以及射頻前端架構復雜度提升，對RF濾波器的需求不斷增加，使得RF MEMS（BAW濾波器）成為增長最快的MEMS領域。 Yole預計該市場將從2017年的24億美元飆

45、升至2023年的150億美元，CAGR超過30%。圖：20172023年MEMS器件市場空間（十億美元）61資料來源：Yole，華西證券研究所化合物半導體是指兩種或兩種以上元素形成的半導體材料,并具有確定的禁帶寬度和能帶結 構等半導體性質?；衔锇雽w根據(jù)不同的分類方式，可以分成很多不同種類的化合物半 導體，例如按照組成元素在化學元素周期表中的位置,二元化合物半導體有III-V族、IV-IV 族、II-VI族等。第二代、第三代半導體多屬于化合物半導體。相較于硅材料，化合物半導體材料在性能和能帶方面具有很大的優(yōu)勢，高電子遷移率、高 頻率、高功率、高線性度、寬幅頻寬、材料選擇多元性、抗輻射使得化合

46、物半導體應用領 域大多集中在射頻器件、光電器件和功率器件，且發(fā)展?jié)摿薮?。而硅材料則更多應用在 邏輯器件、存儲器等，相互之間并不構成競爭關系。PA工藝化合物半導體GaNGaAsSi光學應用藍光/紫外紅外無高頻性能好好差高溫性能好差中發(fā)展階段初期發(fā)展中成熟相對制造 成本高高低圖：不同半導體性能對比圖：化合物半導體優(yōu)勢62資料來源：OFweek，華西證券研究所硅仍是目前最為主流的半導體材料， 但隨著科技發(fā)展，硅在電子傳輸速 度、發(fā)光頻率、耐受溫度等方面難 以滿足越來越高的要求，而化合物 半導體材料通常具有許多硅材料不 具備的優(yōu)異性能，如高電子遷移率、 直接帶隙、寬禁帶等，大量應用在 射頻、光電等領

47、域，并且有望在越 來越多的領域替代硅材料。第二代化合物半導體的代表為砷化 鎵（GaAs），第三代化合物半導體 以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC） 為代表，相比于硅材料，化合物半 導體材料由于其出色的材料特性已 成為發(fā)展最快、應用最廣、產量最 大的半導體材料?；衔锇雽w應用材料制作器件主要用途Si二極管、晶體 管通訊、雷達、廣播、自動控制集成電路計算機、通訊、自動控制、電子鐘表、儀表整流器整流晶閘管整流、直流輸配電、電氣機車、設備自控、 高頻振蕩器射線探測器原子能分析、光量子檢測太陽能電池太陽能發(fā)電GaAs各種微波管雷達、微波通訊、電視、移動通訊激光管光纖通訊紅外發(fā)光管小功率紅外光源霍爾元件

48、磁場控制激光調制器激光通訊高速集成電路高速計算機、移動通訊太陽能電池太陽能發(fā)電GaN激光器件光學存儲、激光打印機、醫(yī)療、軍事應用發(fā)光二極管信號燈、視頻顯示、微型燈泡、移動電話紫外探測器分析儀器、火焰檢測、臭氧檢測集成電路通訊基站、永遠性內存、電子開關、導彈63資料來源：產業(yè)信息網，華西證券研究所砷化鎵（GaAs）是目前技術最成熟的化合物半導體。GaAs和硅相比有寬禁帶、直 接帶隙和高電子遷移率的特性，適用于制作高速、高頻、大功率以及發(fā)光電子器 件。GaAs的主要應用在通信領域，包括光纖通訊、衛(wèi)星通訊、微波通訊等領域。GaAs 制成的功率放大器（PA）是手機的重要零件。此外，GaAs制作器件的抗

49、電輻射能 力強，工作溫度范圍寬，能夠適應惡劣的工作條件，提高器件的可靠性。GaAs:最成熟的化合物半導體30.0%25.0%20.0%15.0%10.0%5.0%0.0%20018016014012010080604020020132014201520162017EGaAs元件全球需求量（億只）增長率（%）圖：全球GaAs器件需求量圖：GaAs 襯底主流尺寸為 4 英寸及 6 英寸尺寸GaAs襯底GaAs on SiGaAs on GaAsGaAs on SiC234(100mm)5(125mm)6(150mm)8(200mm)研發(fā)中12(300mm)資料來源：電子工程世界，華西證券研究所64

50、目前，GaAs晶體管制程技術主要分為三類：異質結雙極晶體管(HBT)、贗 調制高電子遷移率效應晶體管(pHEMT)和金屬半導體場效應晶體管 (MESFET)。MESFET制程是最早采用的GaAs制程，結構簡單，技術成熟，生產成本低。 目前，功率放大器采用HBT工藝，而射頻開關則采用pHEMT制程。HBT制程 工藝線寬較高，具有高線性度、高增益和高效率等優(yōu)點，并且待機耗電 流小和器件體積小，符合手機等移動終端的發(fā)展需求。pHEMT制程的線寬 較低，位于0.15-0.5m左右，具有超高頻和低噪音的特性，工作頻率可 以高達100GHz。隨著通信頻段往高頻遷移，GaAs技術的發(fā)展由早期的 MESFET

51、逐漸移轉至 pHEMT和HBT。GaAs產品分類65異質結雙極晶體管（HBT）異質結，是指禁帶寬度不同的兩種單晶材料組成的晶體界面。異質結雙極晶體管（HBT）在BJT的基礎上 改造而來，它的發(fā)射區(qū)和基區(qū)使用不同材料，其發(fā)射區(qū)材料的禁帶寬度要比基區(qū)材料的寬，通過禁帶寬 度的變化及其對電子和空穴的作用力來控制載流子的分布和流動。HBT要求兩種材料的晶格盡量接近以 減小位錯，同時有盡可能大的禁帶寬度差。常見的HBT有：AlGaAs/GaAs HBT、InGaAs HBT、Si/Si1-xGex HBT。與同質結相比，異質結可以大幅提高電流增益，是BJT的10000倍；由于注射效率與禁帶寬度之差有關而

52、 與摻雜濃度無關，因此可以對異質結的基區(qū)高摻雜，顯著降低電阻，提高震蕩頻率，改善器件性能。而 如果想提高BJT的注射效率，就要降低基區(qū)摻雜濃度，電阻增大。HBT克服了BJT在注射效率、頻率和速 度之間的矛盾。HBT的高速、高頻、大功率性能優(yōu)良，應用于高速電路、射頻系統(tǒng)、移動電話等中的低 相位噪聲振蕩器，高效率功率放大器，寬帶放大器，光纖電路驅動器等器件。圖：AlGaAs/GaAs HBT結構圖：不同材料的HBT優(yōu)勢頻段66資料來源：ICT，華西證券研究所贗調制高電子遷移率晶體管（pHEMT），在HEMT基礎上發(fā)展而來，對HEMT中“DX中心”等問題進行了改 善。在GaAs基HEMT中，雜質滿足

53、一定條件時會出現(xiàn)DX中心，它可以俘獲或放出電子，使2DEG濃度隨溫度 變化而變化，穩(wěn)定性較差。為避免DX中心的影響，pHEMT使用非摻雜的InGaAs代替非摻雜GaAs作為2DEG 溝道層。InGaAs禁帶更窄，增大了異質結的禁帶寬度之差；電子遷移率及飽和速度更高。這些特性使 pHEMT有更高的工作頻率和功率轉換效率等優(yōu)良特性。MESFET又稱肖特基勢壘場效應晶體管，是一種用肖特基勢壘柵代替P-N結柵的場效應晶體管。MESFET主 要選用GaAs和SiC作為材料。肖特基勢壘指金屬和半導體接觸界面上具有整流作用的區(qū)域，具有較低的 界面電壓。肖特基勢壘穿透外延層到達襯底的MESFET稱為增強型，不

54、到達的稱為耗盡型。MESFET工作頻 率高，適合制作快速開關，在微波領域應用廣泛。pHEMT和MESFET圖：GaAs基pPHMT結構圖：GaAs MESFET結構67資料來源：ICT，華西證券研究所GaAs射頻器件產業(yè)鏈包括上游的襯底和外延環(huán)節(jié)、中游的器件和模塊制造環(huán)節(jié)以 及下游的應用環(huán)節(jié)。GaAs產業(yè)鏈功率放大器 低噪聲放大器 射頻開關器件、模塊襯底外延清遠先導 大慶佳昌 中科晶電 云南鑫耀 廊坊國瑞 天津晶明 新鄉(xiāng)神州 揚州中顯中科稼英 有研新材 中電科46 所全新德國 Freiberger 美國AXTI日本住友電工英 國 IQE 日本日立電纜 日本住友化學美國高通美國GCS華天科技 矽

55、格半導 體同欣 菱生 日月光 京元電三安集成 海威華芯 穩(wěn)懋聯(lián)穎 宏捷中科漢天下 華為海思 銳迪科智慧微電子 唯捷創(chuàng)芯 國民飛驤 中普微電子 聯(lián)發(fā)科立積IDM分工應用設計制造封測美國Skywords 美國Qorvo美國Broadcom 日本村田 美國MACOM68資料來源：Yole，華西證券研究所全訊科技全球GaAs射頻市場格局從全球范圍來看，GaAs射頻器件生產廠商以IDM模式為主。據(jù)Strategy Analytics統(tǒng)計，2016年全球GaAs射頻器件市場規(guī)模為81.9億美元，同比增長 0.9%。2017年，Skyworks、Qorvo和Broadcom在全球射頻器件市場的占有率分別 為

56、33%、25%和9%，三家合計占有全球67%的份額，Skyworks和Qorvo更是處于全球 遙遙領先的位置。如果只看GaAs晶圓代工，2016年全球市場規(guī)模為6.5億美元，而中國臺灣穩(wěn)懋獨 占全球66.0%的市場份額，是全球第一的GaAs晶圓代工廠。圖：2017年全球GaAs產業(yè)器件競爭格局圖：2016年GaAs晶圓代工格局穩(wěn)懋66.0%其他13.0%環(huán)宇9.0%宏捷12.0%69資料來源：Strategy Analytics，華西證券研究所目前，砷化鎵單晶片的廠商主要來自日本和美國，包括日本 住友電工（Sumitomo）、日本住友化學（Scios）、費里伯格（Freiberger）、古河電

57、工（Furukawa）、日立電線（HitachiCable）以及美國的通美（AXT）、Anadigics、科 勝訊（Conexant）等。中國臺灣的廠商主要有高平磊晶科技、晶茂達半導體、元砷 光電、勝陽光電、穩(wěn)懋半導體、巨鎵科技等。大陸生產的砷化鎵材料質量較低，主要是低端市場的低阻砷 化鎵晶片，用于LED領域。主要供應商為：北京通美、中科晶 電、天津晶明電子材料有限責任公司（中電集團46研究所）、 北京中科鎵英半導體、北京國瑞、山東遠東、大慶佳昌、新 鄉(xiāng)神舟（原國營542廠）等。全球GaAs材料格局70射頻PA三種主要材料工藝對比71資料來源：Ofweek，華西證券研究所指標Si CMOSGa

58、AsGaN材料分類第一代第二代第三代臨界擊穿場強遷移率飽和電子速度功率密度0.2W/mm0.5 W/mm30 W/mm熱導率1.5W/mK0.5 W/mK2.0 W/mK集成度較高，可與普通硅工藝兼容較低，無法與普通硅工藝兼容較低，無法與普通硅工藝兼容高頻性能差高高高溫性能中差高成本最低較高最高工藝成熟度高中低產能穩(wěn)定不穩(wěn)定匱乏主要應用性能要求較低的射頻前端芯片應用，如2G手機/低端WiFi等消費電子高頻/高功率/高性能領域射頻前端芯片應用，如3G/4G手機遠距離信號傳送或高功率級別射頻細分市場和軍用電子 領域，如基站/軍用雷達/衛(wèi) 星通信/電子戰(zhàn)射頻器件射頻PA研發(fā)的核心在于電路設計和材料制

59、程工藝，前者依賴于工程師的經驗，后者依賴于晶圓廠的生產 工藝，兩者相輔相成缺一不可。表：三種主要材料工藝對比71射頻PA不同終端應用場景下的關鍵指標72資料來源：微波射頻網，華西證券研究所指標定義說明輸出功率分為最大瞬間輸出功率和標準輸出功率， 常說的輸出功率其實就是標準輸出功率 也是額定輸出功率其實質就是射頻功率放大器能夠以長時間安全工 作且諧波失真能夠在標準范圍內的輸出功率最大 值傳輸增益射頻功率放大器輸出功率與輸入功率的 比值射頻功率放大器的傳輸增益是衡量射頻功率放大 器品質及性能好壞的一項重要指標線性指標包括1dB 壓縮點、IP3（三階互調 截點）、鄰道功率比以及諧波等射頻功率放大器一

60、般采用非線性放大器，這是因 為非線性放大器在效率指標上高于線性放大器效率與雜 散輸出常采用PAE（功率增加效率）以及nc（集電極效率）等方法來衡量作為射頻前端功耗最大的器件，效率指標直接影 響通信設備的綜合效率；雜散輸出與噪聲會在當 接收機和發(fā)射機采用不同頻帶工作時產生于接收 機頻帶內，對其它鄰道形成干擾。按照應用場景分為大功率（基站等，NXP、英飛凌、Qorvo均是主要供應商）和小功率（手機等，Skyworks、Broadcom、Qorvo均是主要供應商）。基站需要覆蓋更廣的通信范圍，保證較高的通信質量，同時對于效率和穩(wěn)定性要求更高，因此區(qū)別于其他功放， 基站功放對于輸出功率、增益、可靠性和