從5Gmmwave看供應(yīng)鏈機(jī)會(huì)

1、內(nèi)容目錄TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _TOC_250005 毫米波大帶寬高速率是 5G 性能實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵頻段3 HYPERLINK l _TOC_250004 毫米波大帶寬高速率窄波束，是 5G 性能實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵頻段3 HYPERLINK l _TOC_250003 我國毫米波基本完成關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，預(yù)計(jì)到 2020 年實(shí)現(xiàn)商用4 HYPERLINK l _TOC_250002 .AiP 是目前智能手機(jī)毫米波天線的主要方案4 HYPERLINK l _TOC_250001 以三星 Galaxy S10 為例看毫米波 AiP 應(yīng)用及中框變化6 HYPERLINK l _TOC_

2、250000 對 2020 年蘋果新機(jī)毫米波天線方案及供應(yīng)商的判斷7圖表目錄圖 1：毫米波波束與微波波束對比3圖 2：中國 5G mmWave 技術(shù)工作規(guī)劃4圖 3：AiP 結(jié)構(gòu)圖5圖 4：高通 QTM052 QTM525 對比6圖 5：mmWave 模塊分布6圖 6：高通建議 AiP 擺放位置6圖 7：三星 Galaxy S10 5G6圖 8：三星 Galaxy S10 5G 透視圖6圖 9：三星 Galaxy S10 5G/4G 中框?qū)Ρ?圖 10：三星 Galaxy S10 5G/4G 芯片對比7圖 11：蘋果毫米波天線專利8圖 12：軟板材料性能對比8表 1：3GPP 毫米波頻段定義3

3、表 2：5G 高頻頻譜拍賣情況3表 3：高通 QTM052 QTM525 對比5表 4：美國主要運(yùn)營商 5G 概況9毫米波大帶寬高速率是 5G 性能實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵頻段毫米波大帶寬高速率窄波束，是 5G 性能實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵頻段毫米波大帶寬高速率是 5G 性能實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵頻段，歐美日等國家已經(jīng)完成 5G 頻譜劃分與拍賣。毫米波是指波長 110 mm、頻率 30300 GHz 的電磁波。由于 6 GHz 以下頻率資源匱乏，很難找到連續(xù)的大帶寬滿足 5G 系統(tǒng)需求（eMBB、mMTC、URLLC），而毫米波頻段可以構(gòu)建高達(dá) 800 MHz 的超大帶寬通信系統(tǒng)，通信速率高達(dá) 10 Gbit/s，3GPP 在 2016

4、年初公布了毫米波信道模型的技術(shù)報(bào)告明確了毫米波頻段作為 5G 戶外通信頻段的可行性。目前美國、韓國、日本等國家已陸續(xù)完成 5G 高頻頻譜的劃分與拍賣，我國目前披露了實(shí)驗(yàn)頻段（24.75 27.5GHz 和 3742.5GHz），但是目前毫米波頻譜的具體規(guī)劃仍未正式發(fā)布。表 1：3GPP 毫米波頻段定義頻段號頻段/MHz雙工方式n25726 50029 500TDDn25824 25027 500TDDn26037 00040 000TDDn26127 50028 350TDD表 2：5G 高頻頻譜拍賣情況資料來源：5G 毫米波移動(dòng)通信系統(tǒng)部署場景分析和建議 作者：張忠皓，李福昌，延凱悅，高帥（

5、中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院），郵電設(shè)計(jì)技術(shù)（2019 年 8 月號）、天風(fēng)證券研究所國家運(yùn)營商頻段/GHz日本樂天2727.4GHzNTT Docomo27.427.8GHzKDDI27.828.2GHz韓國SoftbankKT29.129.5GHz26.527.3GHz美國英國LG U+SK 電訊Veizon AT&TT-Mobile沃達(dá)豐、英國電信、02 等27.328.1GHz28.128.9GHz在 28/39GHz 頻段獲得 1GHz在 39GHz 波頻段獲得 400MHz在 28GHz 和 39GHz 頻段獲得 200MHz24.2527.5GHz德國德國電信、沃達(dá)豐、西班牙電信等28

6、.929.4GHz資料來源：5G 毫米波移動(dòng)通信系統(tǒng)部署場景分析和建議 作者：張忠皓，李福昌，延凱悅，高帥（中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院），郵電設(shè)計(jì)技術(shù)（2019 年 8 月號）、天風(fēng)證券研究所5G 毫米波優(yōu)點(diǎn)：大帶寬保證高傳輸速率：與 sub-6GHz 相比，mmWave 擁有的帶寬至少高出 240GHz。大帶寬保證毫米波可實(shí)現(xiàn)數(shù)千兆級數(shù)據(jù)速率?；?sub-6GHz 頻段的 4G LTE 蜂窩系統(tǒng)最大帶寬為 100MHz，數(shù)據(jù)速率不超過 1Gbps；而基于 mmWave 頻段的移動(dòng)應(yīng)用可使用的最大帶寬為 400MHz，數(shù)據(jù)速率可高達(dá) 10Gbps。窄波束保證良好的方向性。mmWave 波束較窄，

7、這一特性使得 mmWave 具備良好的方向性，能分辨相距更近的小目標(biāo)或更為清晰的觀察目標(biāo)的細(xì)節(jié)，保證運(yùn)營商可以部署緊鄰的多個(gè)獨(dú)立鏈接而互不干擾。圖 1：毫米波波束與微波波束對比資料來源：IEEE，天風(fēng)證券研究所我國毫米波基本完成關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，預(yù)計(jì)到 2020 年實(shí)現(xiàn)商用我國毫米波基本完成關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，預(yù)計(jì)到2020 年實(shí)現(xiàn)商用。我國工業(yè)和信息化部于2017 年批復(fù) 24.75 27.5 GHz 和 3742.5 GHz 頻段用于我國 5G 技術(shù)研發(fā)毫米波實(shí)驗(yàn)頻段， 19 年 IMT-2020(5G)推進(jìn)組明確了毫米波推進(jìn)的三個(gè)階段性工作，運(yùn)營商及設(shè)備廠商加速推進(jìn)毫米波驗(yàn)證，具體來看，中國聯(lián)通于

8、 19 年 4 月完成多廠家 5G 毫米波基站功能性驗(yàn)證，中國移動(dòng)也于同年 7 月完成 5G 毫米波關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，正推進(jìn)系統(tǒng)性能及標(biāo)準(zhǔn)方案驗(yàn)證，計(jì)劃于 2022 年實(shí)現(xiàn) 5G 毫米波商用部署，截至 10 月底，華為、中興、諾基亞貝爾三家系統(tǒng)廠家已全部完成 2019 年毫米波關(guān)鍵技術(shù)測試的主要功能、設(shè)計(jì)和外場性能測試工作，有望于毫米波頻譜具體規(guī)劃發(fā)布后快速實(shí)現(xiàn)商用。圖 2：中國 5G mmWave 技術(shù)工作規(guī)劃資料來源：elecfans，天風(fēng)證券研究所.AiP 是目前智能手機(jī)毫米波天線的主要方案AiP 是目前智能手機(jī)毫米波天線的主要方案: 縮短路徑損耗、性價(jià)比高、符合小型化需求。設(shè)計(jì) 5G 毫米

9、波天線性能主要考衡/影響因素有：中框設(shè)計(jì)/材料、高全面屏占比、RFIC 與毫米波天線陣列間的傳輸路徑損耗、毫米波天線陣列材料等，目前提出的毫米波天線方案有：AoB、AiP、AiM、AoC、AiP 等方案。在綜合考慮成本、良率、損耗、小型化等因素下，目前毫米波天線主要方案是 AiP，已經(jīng)在三星量產(chǎn)發(fā)布的 Galaxy S10 5G 手機(jī)里面使用。AiP 概況如下：AiP=RF IC+天線: AiP 是基于封裝材料與工藝將天線與芯片集成在封裝內(nèi)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級無線功能的一門技術(shù)，是在 SiP（system in package）的基礎(chǔ)上，用 IC 載板來進(jìn)行多芯片 SiP 系統(tǒng)級封裝，AiP 工藝主要有

10、 LTCC（低溫共燒結(jié)陶瓷）、HD（I 高密度互聯(lián)）及 FOWLP（晶圓級扇出式封裝）三種方案。AiP 除了必須使用先進(jìn)的封裝技術(shù)外(如覆晶、硅穿孔、系統(tǒng)級封裝等)，還需在內(nèi)部層采用 LCP 材料，作為 FPC 板用，以降低信號干擾，減少路徑損耗，提升信號傳輸能力。圖 3：AiP 結(jié)構(gòu)圖資料來源：拓墣產(chǎn)業(yè)研究院、天風(fēng)證券研究所優(yōu)點(diǎn)：1) 縮短路徑損耗：AiP 是將天線與芯片集成在封裝內(nèi)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級無線功能的一門技術(shù)，縮短了芯片與毫米波天線陣列之間的距離減少了傳輸?shù)穆窂綋p耗。2) 成本具優(yōu)勢、制程成熟、符合小型化趨勢： AoC 技術(shù)方案雖然可以很大程度縮減天線尺寸， 但需半導(dǎo)體材料與制程上的統(tǒng)一，

11、且要與其他元件一同結(jié)合于單一芯片中，制造成本高，較適合應(yīng)用于 Terahertz(太赫茲)頻段中。相比 AoC 方案，AiP 在 5G 毫米波波長1-10mm 之間的頻段下，片上天線的尺寸可以小于一般的芯片封裝，AiP 將天線集成到芯片中，可以簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，有利于小型化、低成本。AiP 產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)：1) 模塊設(shè)計(jì)方案：高通、三星 ;2)制造：臺積電；3) 封測：日月光、環(huán)旭電子（毫米波頻段又比 sub 6GHz 芯片模組多出數(shù)道測試手續(xù)）。具體 AiP 模塊方案：高通目前推出兩款毫米波天線模塊 QTM052、QTM525 均采取AiP 天線封裝技術(shù)，從而達(dá)到縮小手機(jī)厚度與減少 PCB 面積，取

12、代傳統(tǒng)天線與射頻模塊的分散式設(shè)計(jì)的目的。該毫米波天線模塊里面集成了：射頻收發(fā)器、射頻前端、射 頻后端、電源管理芯片以及相控天線陣列。表 3：高通 QTM052 QTM525 對比QTM052QTM525發(fā)布時(shí)間2018.102019.02所有設(shè)備加在一起的尺寸只有一可用于厚度小于 8mm 的智能手機(jī)的四個(gè)側(cè)體積枚硬幣那么大，一部手機(jī)可以安裝面4 個(gè)26.5-29.5GHz(n257)覆蓋頻段27.5-28.35GHz(n261)、在 QTM052 的基礎(chǔ)上，新增 n258(26GHz)37-40GHz(n260)支持 800MHz 的帶寬頻段的支持驍龍 X50 5G 調(diào)制解調(diào)器搭配，集集成于驍

13、龍 X55 5G 調(diào)制解調(diào)器及射頻系集成成式 5G 新空口無線電收發(fā)器、電統(tǒng)中，支持多達(dá) 64 個(gè)，集成式 5G/4G 功率源管理 IC、射頻前端組件和相控放大器（PA）和分集模組系列以及QAT3555天線陣列5G 自適應(yīng)天線調(diào)諧解決方案整合了最新的毫米波技術(shù)，比如面向雙向通信的波束成形、波束導(dǎo)向和波束追蹤技術(shù)，技術(shù)支持波束成形、波束導(dǎo)向和波束追多模支持 2G 到 5G 制式，同時(shí)可兼容全球蹤技術(shù)所有主要區(qū)域的頻段，首次實(shí)現(xiàn) 7Gbps 的最高 5G 速率資料來源：集微網(wǎng)，快科技，天風(fēng)證券研究所圖 4：高通 QTM052 QTM525 對比資料來源：高通官網(wǎng)、天風(fēng)證券研究所以三星Galaxy

14、S10 為例看毫米波 AiP 應(yīng)用及中框變化我們判斷一臺智能手機(jī)需要 2-4 顆 AiP 模塊，價(jià)格為 14-16 美元，建議的擺放位置至上下端左右側(cè)面邊緣位置，對規(guī)避金屬屏蔽 AiP 對應(yīng)中框位置需做去去金屬化處理。為了避免用戶不同的持有位置對信號的干擾、高頻段 mmWave 通信傳播損耗較大等因素影響, mmWave 手機(jī)需要引入多個(gè) AiP 模組以加強(qiáng)覆蓋能力及避免“天線門”，判斷一支手機(jī)估計(jì)要用到 24 個(gè) AiP 模塊，價(jià)格方面看，由于 AiP 模組的集成性、芯片設(shè)計(jì)/小型化/兼容屏蔽設(shè)計(jì)復(fù)雜性、封測良率等因素，判斷目前 AiP 模組的價(jià)格為 14-16 美元，大幅高于傳統(tǒng)天線。從具

15、體應(yīng)用來看，高通公司為 5G 移動(dòng)通信系統(tǒng)開發(fā)的用戶終端參考設(shè)計(jì)的圖片上使用 4 個(gè) AiP, 2 個(gè)位于左右側(cè)面，2 個(gè)位于上下端。圖 5：mmWave 模塊分布圖 6：高通建議 AiP 擺放位置資料來源：電子說、天風(fēng)證券研究所資料來源：微波射頻網(wǎng)、天風(fēng)證券研究所以三星 Galaxy S10 5G 為例看毫米波 AiP 應(yīng)用及中框變化：2019 年 2 月三星上市了全球首款支持 mmWave 及 6GHz 以下網(wǎng)絡(luò)的 5G 手機(jī)，芯片方面搭載了高通驍龍 855 SoC+ 高通驍龍 x50 基帶+3 個(gè)高通 QTM 052 AiP 天線模組， 具體看內(nèi)部毫米波天線位置：分別放置于頂部、左邊和右

16、邊中框內(nèi)側(cè)。邊框采取金屬材質(zhì)，側(cè)邊的金屬邊框更靠近屏幕，呈現(xiàn)出兩側(cè)薄、兩頭厚的金屬帶結(jié)構(gòu)。后蓋采取玻璃后蓋（4G 版本有玻璃及陶瓷后蓋）。圖 7：三星 Galaxy S10 5G圖 8：三星 Galaxy S10 5G 透視圖 資料來源：三星官網(wǎng)、天風(fēng)證券研究所資料來源：麥姆斯咨詢、天風(fēng)證券研究所圖 9：三星 Galaxy S10 5G/4G 中框?qū)Ρ葓D 10：三星 Galaxy S10 5G/4G 芯片對比資料來源：三星官網(wǎng)、天風(fēng)證券研究所資料來源：三星官網(wǎng)、天風(fēng)證券研究所對 2020 年蘋果新機(jī)毫米波天線方案及供應(yīng)商的判斷我們判斷蘋果新機(jī)中框有望新增挖槽/打通孔/注塑/覆蓋藍(lán)寶石/玻璃等去

17、金屬工序（利好中框供應(yīng)商工業(yè)富聯(lián)），預(yù)計(jì)為配置 AiP 進(jìn)行去金屬化準(zhǔn)備，判斷明年蘋果將推出 5G 手機(jī)(毫米波、Sub-6G)。具體看毫米波天線方案：1) 若高通不單獨(dú)出售毫米波天線，蘋果毫米波天線預(yù)計(jì)采購 1-2 顆高通毫米波 AiP 整機(jī)模塊; 2) 若可單獨(dú)采購高通的毫米波芯片， 預(yù)計(jì)其中一顆 AiP 模組會(huì)采用 mmwave 芯片+LCP 傳輸線/天線方案，有望利好鵬鼎控股等軟板供應(yīng)商。為什么判斷蘋果 5G 手機(jī)會(huì)覆蓋 Sub-6G 及毫米波頻段？1) 美國已陸續(xù)完成 5G 高頻頻譜的劃分與拍賣，運(yùn)營商加速推進(jìn)毫米波業(yè)務(wù)，19 年美國三大運(yùn)營商廠商（AT&T、Verizon、T-Mo

18、bile&Sprint）均針對 5G 毫米波頻譜推出 5G 毫米波服務(wù)方案，目前芝加哥等城市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了毫米波覆蓋; 2) 北美為蘋果第一大市場(18 年在北美營收占比42.4)，因此我們判斷蘋果明年 Q3 將發(fā)布 5G 手機(jī)，覆蓋 Sub-6G 及毫米波頻段, 以此搶占北美市場尤其是美國 5G 手機(jī)換機(jī)潮的先機(jī)。垂直中框+去金屬化工序，利好工業(yè)富聯(lián)等中框廠商：AiP 模組在手機(jī)內(nèi)部較佳的擺放位置是左右兩側(cè)以及上下兩端，由于 AiP 模組具備一定厚度，在放置時(shí)應(yīng)留有足夠的厚度，所以判斷蘋果明年手機(jī)大概率采用類似 iPhone 4/5 的垂直方案取代目前的弧邊；此外，由于金屬等材料對電磁波有屏蔽干

19、擾等影響，毫米波天線需要遠(yuǎn)離金屬元件，因此在放置 AiP 模組對應(yīng)的中框位置，我們判斷會(huì)有挖槽打通孔注塑覆蓋藍(lán)寶石/玻璃等去金屬化的操作，工藝流程復(fù)雜，我們據(jù)此判斷中框價(jià)值量有望同比提升 40-60%（不銹鋼和鋁合金提升幅度有差異）。蘋果新機(jī)毫米波天線怎么做？根據(jù)對明年蘋果中框外形/工序產(chǎn)業(yè)鏈跟蹤可側(cè)面驗(yàn)證： 2020 年蘋果上 AiP 模組為大概率事件，判斷蘋果新機(jī)有望配置 1-2 顆 AiP 模組。由于 目前高通不單獨(dú)出售毫米波芯片，蘋果毫米波天線預(yù)計(jì)采購高通毫米波 AiP 整機(jī)模塊。（考慮到蘋果已于 19 年 4 月實(shí)現(xiàn)與高通的和解雙方放棄正在進(jìn)行的所有訴訟、且重新合作簽訂芯片供貨協(xié)議、

20、達(dá)成一項(xiàng)長達(dá) 6 年的全球?qū)＠S可協(xié)議）若蘋果可單獨(dú)采購高通的毫米波芯片，預(yù)計(jì)其中一顆 AiP 模組會(huì)采用 mmwave 芯片+LCP 傳輸線/天線方案，蘋果軟板供應(yīng)商鵬鼎控股有望切入。根據(jù)蘋果 19 年公布的5G 毫米波天線專利分析其方案原理線路板上的走線可直接形成天線，其同樣可以形成天線諧振器件；充當(dāng)天線諧振器件的線路板可直接焊到線路板上，形成突起部 分，突起的部分能形成具體的天線諧振器件如平板天線諧振元件和偶極天線諧振元件， 天線諧振器件可通過設(shè)備金屬中框的填充了介電層的開口或者如由玻璃或其他介電 材料制成的顯示屏蓋來收發(fā)毫米波天線信號。專利中印刷電路板承當(dāng)載體以及具備天 線、傳輸線的功能，經(jīng)過毫米波芯片即為升頻，為避免損耗過大，必須用 LCP 材料做傳輸線/天線，此處 LCP 傳輸線/天線本質(zhì)為軟板，蘋果軟板供應(yīng)商鵬鼎控股有望切入。圖 11：蘋果毫米波天線專利資料來源：專利局、天風(fēng)證券研究所圖 12：軟板材料性能對比資料來源：拓墣產(chǎn)業(yè)研究、天風(fēng)證券研究所附錄：美國運(yùn)營商 5G 毫米波進(jìn)展：AT&T：2018 年 12 月，AT&T 就已采用毫米波推出 5G 產(chǎn)品和服務(wù)，但主要面向 5G 行業(yè)應(yīng)用，并未向公眾銷售移動(dòng)熱點(diǎn)，也尚未