1. 移动通信技术10年一次迭代升级,中国引领5G商用进程
1.1. 全球移动通信技术平均每10年完成一次迭代升级
自20世纪80年代始,全球移动通信技术以平均每10年为周期出现革命性的迭代升级。1978年,美国贝尔实验室基于模拟和蜂窝技术,成功研制出先进移动电话系统(AMPS),第一代移动通信系统正式出现。1990年开始,2G主流技术标准GSM和CDMA One相继发布,完成了从模拟到数字的转变,全球进入数字通信时代;2000年,国际电信联盟(ITU)将WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA以及WiMAX确定为3G的四大主流无线接口标准;2010年,TDD-LTE和FDD-LTE两种制式下的4G技术开始成熟并商用。2017年12月,3GPP发布第一个5GNSA(非独立组网)标准,并将于2018年6月正式发布5GSA(独立组网)标准,预计2020年将开启5G全面商用。
从1G到2G,移动通信技术实现了从模拟到数字的转变,在语音业务基础上,扩展支持低速数据业务,收发短信是其最重要的一个标志。
从2G到3G,数据传输能力得到显著提升,峰值速率可达2Mbps至数十Mbps,可以实现视频电话及各类APP应用。
从3G到4G,数据传输能力再次上了一个数量级,峰值速率可达100Mbps至1Gbps,可在线观看高清视频,海量应用功能都可以实现,尤其促进了短视频APP和手游行业的蓬勃发展。
2G~4G技术带来了传输速率的大幅提升,主要解决的是带宽和流量的问题。5G则是由线到面整个综合性能的革命性升级,5G将以一种全新的网络架构,除了提供峰值10Gbps以上的传输速率,更大的连接密度(每平方公里可连接100万个终端),还将带来毫秒级的端到端超低延时和更高的网络可靠性(>99.99%)。
4G实现人与人之间的互联,通过语音、数据业务及层出不穷的APP应用,使人们可以随时随地进行沟通、互动及娱乐。5G除了解决人与人之间的互联,还将解决人与物、物与物的互联,实现真正意义上的万物互联。ITU在2015年举办的无线电通信全会上,将5G的应用场景划分为增强移动宽带、海量机器类通信和超高可靠低延时通信三类,覆盖VR/AR、智慧城市、物联网、工业互联网、自动驾驶、车联网等一系列垂直行业应用。
1.2. 中国积极推进5G建设,5G进度引领全球
在实现了2G完全跟随国外标准,3G提出TD-SCDMA标准,4G主导主流的TD-LTE标准后,我国在5G的研发和商用进程的推进上不遗余力。
中国在国家宏观层面积极推进5G建设。早在2013年,我国就开始组建IMT-2020(5G)推进组,举全产业链之力,积极推进5G技术标准发展。2015年,《中国制造2025》提出全面突破5G技术,大力推进5G技术产品研发。突破“未来网络”核心技术和体系架构。2016年,《十三五规划纲要》提出要积极推进5G发展,布局未来网络架构,到2020年启动5G商用。2018年更是首次将5G写进两会政府工作报告中,提出要加快建设制造强国,推动集成电路、第五代移动通信(5G)、飞机发动机、新能源汽车、新材料等产业发展,创建“中国制造2025”示范区。
在5G国际标准的制定方面,中国亦发挥着主导作用。2016年底,华为主导推出的Polar码(极化码)方案被3GPP采纳为5GeMBB控制信道标准方案。2017年4月,中兴通讯主导的5GNR重量级核心项目NOMA在3GPP全会上成功立项并牵头标准核心项目。2017年6月,由中国移动牵头的SBA架构正式被3GPP确认为5G核心网统一基础构架。今年两会期间国家信通院报告指出,中国在3GPP的5G标准化项目中约占40%,中国向3GPP提交了8700份相关文件,在相关提交的文件中占了32%。
从5G专利上来看,我国5G技术研发积累深厚。据WIPO的数据显示,2017年中国专利申请总量达到48882件,同比增长13%,仅次于美国的56624件,但美国较去年仅增长0.1%,可见中国的研发势头之强劲。企业方面,华为(4024件)和中兴(2965件)分别位列全球企业专利数量第一和第二。其中,在5G领域的所有专利中,华为占约10%;中兴通讯连续第八年国际专利申请量位居全球前三,5G战略布局专利全球超过1700件。
在中国政府自上而下的大力支持,我国运营商以及华为、中兴等各大优秀企业的强力推动下,在实现了2G完全跟随国外标准,3G提出TD-SCDMA标准,4G主导主流的TD-LTE标准后,我国终于首次在5G的研发和商用进程上引领全球。美国无线通信和互联网协会(CTIA)今年四月发布报告称,现在中国的5G商用进度排名世界第一,美国在5G整体准备方面落后于中国。目前,中国、韩国、美国、日本已成为全球5G的主要玩家,处于5G整体准备进度的第一梯队,而欧洲的主要国家德国、英国、法国则全被挤到了第二梯队。
2. 5G成中美角逐焦点,中兴遭禁运事件引出中国缺芯现状
2.1. 每一次通信技术的迭代升级都是争夺行业话语权的重要机会
纵观移动通信技术发展史,每一次通信技术的迭代升级都是各国争夺话语权的重要机会,而失去通讯技术的领先地位,对经济和综合国力的伤害长久而深远,并且难以恢复。
1G:美国拥有近乎全部第一代通信标准,摩托罗拉发明的“大哥大”、建立了AMPS电话系统,垄断了整个1G模拟通信时代。在1G时代,摩托罗拉几乎是世界上唯一的手机制造商和顶级无线设备提供商,也因此在1989年被选为世界上最具前瞻力的公司之一。
2G:欧洲凭借2G技术领先世界,爱立信和诺基亚率先在欧洲大陆上架设了第一个GSM网络,并迅速扩散到全世界162个国家,使用人数超过10亿、市场占有率高达75%。GSM网络的成功,欧洲带来了大量的工作岗位和巨大的经济效益,直接促成了爱立信和诺基亚两大通信巨头的诞生。相比之下,摩托罗拉走下神坛,其全球移动电话市场份额从1997年的50%暴跌到17%。
3G:高通凭借CDMA(码分多址)技术让话语权重新回到了美国手中,虽然欧洲的W-CDMA标准参与者最多,技术最成熟、市场占有率也最高,但都绕不过高通持有的CDMA核心专利壁垒,巨额的专利授权收入使得高通成为3G时代最大赢家。
4G:美国在4G时代继续保持领先地位。据CTIA报告指出,这为美国创造了470万个工作岗位,每年贡献4750亿美元的经济效益。而中国通信行业经过多年奋力发展,开始在4G时代站稳脚跟,主导建立的TD-LTE标准受到多数运营商的认可,4G网络规模跃居全球第一。据《中国宽带速率状况报告》显示,截至2018年第一季度,我国通信4G基站数量已达到340万个,约占全球总数的60%。同时,华为、中兴背靠国内巨大的通信市场,凭借自身技术的不断积累,不断蚕食诺基亚、爱立信的市场份额,一举成为全球第一大和第四大设备商。反观欧洲,欧盟数字经济委员会曾言,2008年欧盟的手机产业占据全球80%的市场份额,但由于错失4G浪潮,欧盟几乎失去了全部的手机市场份额。至今,欧洲各国在5G上的话语权已日渐式微。
2.2. 5G将创造巨大的经济效益,有望大幅拉动全球GDP增长
每一次通信技术的迭代升级都带来了巨大且可持续经济效益,拉动全球经济不断增长。而5G与之前4代移动通信技术又有所不同,如果说4G极大的丰富了人们的生活方式,5G带来的则是在整个社会的大变革。IHS Markit报告指出,5G使移动通信技术从一项对个人通信具有变革性影响的技术演进为真正的通用技术,且有望改变整个产业和经济。5G将实现真正意义上的万物互联,届时将会加速整个产业的数字化转型,对人与机器的生产力水平产生巨大影响,最终实现整个社会生活水平的大跃迁。
单从经济效益上来说,5G将大幅拉动全球GDP的增长。高通与IHS共同发布的白皮书《5G经济:5G技术将如何影响全球》指出,到2035年,5G价值链将在全球创造3.5万亿美元经济产出,同时创造2200万个工作岗位。在2020年至2035年间,5G将贡献0.2%的GDP增长率(全球实际GDP将以2.9%的年平均增长率增长;如果不部署5G,全球实际GDP增长率将是2.7%),对全球实际GDP的总体贡献值将达到为2.1万亿美元,预计将相当于全球第七大经济体印度一年的GDP。
我国信通院发布的《5G经济社会影响白皮书》的数据表明,2020年5G正式商用当年将带动约4840亿元的直接产出和1.2万亿元的间接产出。到2030年,5G将带动我国直接经济产出6.3万亿元,间接经济产出10.6万亿元,十年间的年均复合增长率分别为29%、24%。5G对我国GDP的直接贡献也将从2020年的920亿元达到2030年的2.9万亿元,同时,5G间接拉动GDP增长将在2020年超过4190亿元,到2030年将进一步增长到3.6万亿元,5G直接创造和间接拉动的GDP年均复合增长率分别为41%、24%。
2.3. 美国欲保持产业领先地位就需获取5G上的领先优势
通信技术历来就是国家发展战略的制高点,而5G意义如此重大、影响如此深远,掌握5G技术的领先优势意味着获得未来经济的话语权以及一系列的产业机遇。中国在5G技术标准和商用进程上的领先,让美国特朗普政府感受到了巨大的压力。为了重拾在通信行业的话语权,保住其产业领先地位,美国政府采取两种措施:第一,强化自身,加快推进5G建设,保持其在5G标准和专利上的优势;第二,弱化对手,限制中国5G产业链发展,延缓中国5G进度。
2.3.1. 美国加速5G推进进程
根据CRIA的报告,自2010年始,美国产业界已经投资了2750亿美元发展5G,期间共创造了300万个就业岗位,驱动5000亿美元的经济增长,社会效益巨大。随着2017年底5G 3GPP NR NSA标准正式发布,5G标准进程迈出了里程碑式的关键一步。在巨大经济效益的内在驱动和中国大力发展5G的外在压力下,美国在2018年明显加快了5G的推进速度。
意图建国有化5G网络,实现美国5G领跑:
2018年1月30日,美国科技网站Axios获取了一份来自美国国家安全委员会的文件。文件提出,特朗普政府正在考虑在3.7-4.2GHz中频段上统一建设一张全国性的5G网络,并通过租赁的形式将5G网络租给运营商,实现“网业分离”。由政府来兴建5G网络,不仅可以实现带宽整合起来,加快网络运行速度,还能提供充分的安全保护,包括保护数据不受攻击,更重要的是可以实现建网资源集中,加快建网速度和网络商用进程,确保美国在5G进程上的领跑。当然,这一提议在业界争议颇大,能否正式实施还有待观察。
签署5G法案,重新放权FCC,为5G商用铺路:
2018年3月23日,美国两院通过《Ray Baum Act》。一方面,这一法案重新向FCC(联邦通信委员会)授权进行频谱拍卖,这是FCC 28年以来第一次重新获得授权,为美国5G的无线频谱拍卖扫清了障碍。另一方面,通过频谱拍卖以及额外的资金补偿将促使广播公司加快释放低频频段,以确保美国将会有更多的频谱用于5G规划。预计这一法案加快美国5G网络建设进程。
T-mobile和Sprint宣布合并,助力美国5G网络建设:
2018年4月30日,美国第三大和第四大运营商T-Mobile和Sprint宣布将以260亿美元的全股票交易进行合并,合并后的新公司将投资高达400亿美元用于其前三年的新网络和业务运营,并将规划T-Mobile的600MHz频谱和Sprint的2.5GHz频谱在全国范围内进行5G部署。双方在声明中表示,T-Mobile和Sprint的合并有助于美国5G网络的建设和领先,并且创造20万个新工作岗位,推动就业增长。此外,美国第一大和第二大运营商AT&T和Verizon先后宣布将于2018年底在美国部分城市推出5G商用服务。由此可见,美国四大运营商都在不遗余力地加快推进5G商用进程。
2.3.2. 对华发起贸易战,重启中兴销售禁令,意在限制中国5G发展
美国除了加强自身5G推进进程,也感受到了中国通信行业在5G领域的快速发展以及对全球通信产业日渐增强的影响力。为了确保自身领先地位,美国开始采取措施限制中国竞争对手的发展。
美国发布征税清单,重点针对中国高新产业
2018年4月4日,美国贸易代表办公室(USTR)公布对中国产品加征25%关税的清单建议,涉及中国对美国约500亿美元的出口商品,包含约1300个独立关税项目,以机电产品为主,约占58%的比重,主要针对航空航天、信息和通信技术、机器人和机械等行业。美国征税清单针对的行业大多是《中国制造2025》重点发展的领域。
重启中兴销售禁令,打击中国5G产业链
美国商务部4月16日宣布重启对中兴通讯的制裁禁令,将禁止美国公司向中兴通讯销售零部件、商品、软件和技术7年,直到2025年3月13日。此前在2017年3月,中兴通讯因违反美国出口管制制度被美国商务部罚款8.92亿美元,外加3亿美元“暂缓执行”。
中兴通讯是全球第四大、中国第二大通信设备制造商,业务覆盖无线通信,光通信及手机终端等多领域,产品所用到的基带芯片、射频芯片、存储、光器件等多来自于美国。据路透社报道,2017年中兴向其211家美国供应商总共支付了23亿美元用于芯片类产品采购。其中,对高通、博通、英特尔和德州仪器等七家公司,每家的支付金额均超过1亿美元。美国禁运禁令一出,等于掐断了中兴通讯芯片供货来源,导致中兴整个业务陷入停滞状态。中兴是中国乃至全球5G建设的主要推动者之一,中兴生产的停滞,将对中国乃至全球的5G网络建设带来巨大的冲击。美国的销售禁令,打击了中国5G产业链,彰显了自身在全球半导体领域的霸主地位,也为中美贸易摩擦增添谈判筹码。
2.4. 中兴禁运事件暴露我国缺芯软肋,激发国产替代契机
中兴通讯被禁运事件,对我国整个通信行业冲击巨大,让产业界再一次意识到中国半导体领域与先进国家之间的巨大差距。据Gartner最新发布的数据,2017年全世界半导体营收达4204亿美元,营收规模前十的半导体企业中,美国占据了半壁江山,稳坐芯片霸主地位,中国则无一家企业上榜。我国芯片仅仅在低端领域能实现完全自给,清华大学微电子学研究所发布的《2017年中国集成电路产业现状分析》显示,在高端核心芯片领域,除了移动通信终端和核心网络设备有部分集成电路产品占有率超过10%外,其他领域国产芯片占有率都超过5%。为此,中国作为最大的半导体芯片消费市场,不得不高度依赖进口,据海关总署数据显示,2013年以来,集成电路年进口额便维持在2000亿美元以上,2017年达到2601亿美元。半导体芯片进出口贸易逆差也在不断扩大,2017年达到了近年来最高值1932亿美元。
美国对中兴施行销售禁令,表面上是对中兴“违反”美国政府相关规定的处罚,实则是为了在中美5G竞赛中重夺对全球5G标准技术的话语权,更深一层意义上是为了遏制中国近年来迅猛发展的通信产业。我们应该深刻地认识到,核心技术不能受制于人,必须掌握在自己手中。因此,加快形成自主可控技术,在5G高科技领域形成核心能力,通过深化国产替代,才能行业发展掌握主动权,由此在5G领域获得更大话语权。
3. 移动通信网络设备的国产化替代任重道远
经过多年的发展,我国无线通信产业实现了从无到有、由弱到强的巨变,诞生了诸如华为、中兴等世界知名的民族品牌,也成功收购了包括安谱隆半导体(Ampleon,前身是NXP RF Power部门)等在内的海外优质资产为我所用。正当举国高呼“5G引领”口号的时候,中兴通讯被美国禁运事件再次将通信行业推到了聚光灯下,也暴露了我国通信行业脆弱的一面。尽管我国通信行业在3G、4G周期内所取得的成就前所未有,但未来发展依然任重而道远。中兴事件让中国通信行业再次认识到自身的不足,同时也为未来行业提升指明了方向。我们认为,此次中兴事件为上游国产电子元器件公司提供了难得的市场机遇,坚定不移地发展自主可控的通信上游产业刻不容缓。因此,我们重点针对无线通信网络设备领域,详细梳理了我国相关产业链的国产化现状,并深入探讨了未来潜在的国产替代机会。
3.1. 5G架构全面升级,成就上游企业发展机遇
在3/4G时期,随着我国制造业的崛起,无线通信产业链上游逐渐向国内转移,包括天线、滤波器、印刷电路板PCB等领域均实现了快速发展。时至今日,我国在无线通信上游非半导体和集成电路领域基本实现了完全的国产替代。5G时代即将来临,5G性能指标上的全面升级对上游电子元器件也提出了更高的要求,全新的5G网络架构也为上游企业带来了新的市场机会,能否抓住5G历史契机实现华丽跃升成为了许多通信产业链相关公司发展道路上的关键一役。
相较4G,5G无线网络架构将发生重大变化。4G无线通信系统可主要分为天线、射频单元RRU、基带处理单元BBU和核心网EPC。出于降低时延、共享网络资源的目的,5G网络倾向于采用“AAU+DU+CU”的全新无线接入网构架,并采用全新的核心网CN。5G时期,天线和射频单元RRU将合二为一,成为全新的有源天线AAU(Active Antenna Unit,有源天线单元)。AAU将主要部署在室外塔站上,通过光纤与DU(Distributed Unit,用以实现基带处理的大部分功能,以及部分L2层功能)连接。多个DU将集中部署于机房内,既可以降低运营成本和维护费用,也可以实现DU间的处理资源共享。CU(Centralized Unit,包括部分L2层和全部L3层协议处理功能)与多个DU相连,实现对DU的统一和集中化管理。
从功能上看,5G通信收发系统仍将大致分为天线单元、射频单元、中频单元和基带单元四大部分,每一大部分都将产生国产化替代的潜在市场机遇。
3.2. 天线单元:飞荣达、东山精密背靠华为将成5G天线市场最大赢家
天线单元主要用于无线电磁信号的对外辐射和接收,包括天线罩、辐射单元和校准网络综合板三个部分:天线罩是天线的最外部部件,可以对天线起到防护作用,目前主要采用PVC材料;辐射单元是天线构成的重要组成部分,通过辐射单元可以获得有效的天线赋形;校准网络综合板主要用于实现各个射频通道的校准耦合功能,包含多个通道的耦合、切换、校准等。
目前,我国企业在天线市场领域已经取得了不俗的成绩。据ABI发布的全球基站天线报告显示,2016年在基站天线市场,全球前五大天线厂商占据了全球80.3%的市场份额,其中华为31.6%、凯瑟琳21.0%、康普15.2%、安费诺7.3%、RFS 5.2%。从2015年开始,华为天线连续两年蝉联市场份额和技术创新及成果转化能力第一,已悄然引领全球天线产业发展,华为天线的市占率更领先第二名凯瑟琳超过10个百分点。除了华为天线外,我国在3G/4G时期还陆续培育了诸如京信、国人、摩比、通宇、虹信等诸多优秀天线企业,国产天线实现了对海外公司的超越,全面完成了国产替代。未来,随着5G时代到来,我国通信天线行业既将迎来将新的产业发展机会和行业整合机遇,那些与系统主设备商共同研发5G天线、掌握5G天线核心部件的供应商将有望脱颖而出,分享5G网络建设大市场的盛宴。
5G天线复杂度将大幅提升。在1G模拟通信的时代,当时移动用户很少,天线形态比较简单,主要是杆状的全向天线。在2G~4G的发展过程中,移动基站天线不断实现突破。在形态上,天线从全向的棍状天线依次演化成定向单/双极化天线、电调单/双极化天线、双频电调双极化天线到多频双极化天线等。目前,4G现网普遍采用2-8通道天线(FDD制式多为2/4通道,TDD制式多为8通道),一般为10-40个天线振子。相较于4G,5G基站天线将发生重大变化,预计将全面采用Massive MIMO(大规模多天线阵列),天线振子的数量将达到64个、128个甚至256个,能够通过不同的维度(空域、时域、频域、极化域等)提升频谱利用效率和能量利用效率。
预计国内5G宏基站天线将以64通道为主。首先,在目前的各个设备商5G网络测试中,采用64通道的Massive MIMO技术已成为主流选择。虽然一般情况下天线通道数越多,网络的性能越高,但由于理论上天线振子之间的间隔至少需满足0.5个波长,考虑到我国5G网络将以3.5GHz频段为主要覆盖频段,如果天线通道数越多、天线振子越多、天线振子间隔越大,将导致天线内部空间需求大、天线整体外部体积大等问题。因此,综合产品性能、成本和上站难度考虑,我们预计国内3.5GHz频段的商用5G基站将以64通道为主。
采用Massive MIMO的5G大规模天线不仅仅是通道数量的增加,天线的形式也将由无源转向有源。有源天线可实现各个天线振子相位和功率的自适应调整,显著提高MIMO系统的空间分辨率,提高频谱效率,从而提升网络容量。另外,多天线振子的动态组合也可适用于波束赋形技术,从而让能量较小的波束集中在一块小型区域,将信号强度集中于特定方向和特定用户,提高覆盖范围的同时提升用户体验。
Massive MIMO大规模多天线技术的采用,导致5G规模阵列天线振子数量大幅增加,工艺复杂度大幅提升,基站天线的产品价格预计也会大幅上涨。5G天线振子龙头飞荣达,天线制造企业东山精密均与全球第一大天线厂商兼第一大设备商华为有着紧密合作关系,未来将有望大幅受益规模不断提升的5G天线市场。
5G天线振子龙头飞荣达:背靠华为,创新开发出全新一代塑料天线振子。5G时代随着Massive MIMO技术的广泛应用,单面天线的振子数量将会从4G最多16个大幅增加至64、128甚至256个,原有铸造工艺、钣金工艺的天线振子因重量重、体积大等固有问题将不能满足要求。飞荣达提前多年研发布局,创新开发出了“改性塑料+选择性激光电镀”工艺的全新一代非金属天线振子解决方案,基于自身研发的专利技术,采用塑料材料,用3D注塑成型的方式一次性完成天线振子复杂形状的制造,并利用选择性激光电镀工艺将使塑料表面金属化,具有重量轻、体积小、成本低、性能优、加工效率高等特点,得到全球主流基站设备商的高度认可。华为是公司第一大客户,1997年公司通过薄膜开关产品打入华为,伴随华为的高速成长,不断拓宽产品线。随着5G的到来,基站密度加大、手机终端升级、物联网终端普及,都将会带来电磁屏蔽和导热材料、天线振子的需求大幅增加,公司将是5G上游组件市场的直接受益者。
东山精密:华为天线产业链上游精密加工服务企业。东山精密目前是全国最大的专业从事精密钣金结构件工艺设计、制造服务的龙头企业,同时也是全球最大的基站天线精密钣金零部件提供商。公司连续多年中标华为天线整机外包招标项目,与华为天线有着深度合作,考虑到5G时期,天线将与通信设备深度融合,与主设备商有更深度合作的天线企业将大幅受益。基于此,我们预计公司将继续受益于华为天线的市场领先地位。考虑到5G天线市场空间的大幅上升,以及华为天线市场占比有望随基站设备的上升而增加,公司天线精密加工业务营收也有望随之大幅增加。
多制式网络共存,运营商整合天面也有望带来新的市场空间。目前,国内三大运营商同时运营着2G、3G和4G网络系统,由于建设期不同,基本每种制式网络都独立配备了天线。由于站址资源的稀缺和出于对成本的控制,2/3/4G网络共站址建设在现网非常普遍。考虑到一种制式网络一般需要3根天线,一个运营商在一个站址就需部署9根天线,天面资源的匮乏开始显现。另外,国内铁塔公司的收费与天面资源的占用成正比。因此,运营商通过多频多端口天线对多个制式网络的天线进行替代整合,既可以减少天面租金,降低站点整体成本,又可以增强网络性能,确保新频谱和新技术快速商用,支持网络持续演进。因此,国内多制式网络的长期共存将促使运营商寻求通过统一天线进行替代,进一步利好5G天线厂家。
3.3. 射频单元:关键器件市场空间巨大,均有望实现自主设计和生产
射频单元主要包括收发机、功率放大器、低噪放大器、滤波器、混频器、合成器等。3/4G时期,我国已可实现自主滤波器的设计和生产。并且,通过对恩智浦(NXP)RF Power部门的收购,我国也掌握了功率放大器(PA,Power Amplifier)的部分自主生产,并以新组建的安谱隆(Ampleon)半导体为基础,持续拓展低噪放大器(LNA,Low Power Amplifier)、开关(Switch)等新的领域。
3.3.1. 介质滤波器有望成5G应用主流,市场空间大
滤波器是基站射频系统的关键组成部分,主要工作原理是使发送和接收信号中特定的频率成分通过,而极大地衰减其它频率成分。目前,我国基站滤波器产业成熟,3/4G时期金属腔体滤波器厂家众多,并已实现全面国产化。
介质滤波器将代替腔体滤波器成5G市场主流。基站侧滤波器主要包括金属腔体滤波器和介质滤波器两类。相较于4G腔体滤波器为主的市场,5G滤波器有望采用全新技术,将以能实现小型化的介质滤波器为主。5G时代,受限于AAU对大规模天线集成化的要求,滤波器需更加小型化和集成化。与传统腔体滤波器相比,介质滤波器在产品性能上更加优异,尺寸更小,功耗也更低等优点。因此,综合考虑性能、成本和实际需求,我们预计陶瓷介质滤波器凭借成熟的产业链以及性价比优势,将有望在5G时期中低频段成为主流选择。未来,随着技术的不断成熟和成本的降低,包括微带等新型小型化滤波器或将有望在5G市场占据一席之地。
5G滤波器单通道价格下滑,需求量倍增。从整体来看,3.5GHz频段5G网络的介质滤波器和4G时期已部分商用的介质滤波器技术差别不大。尺寸更加小型化的5G滤波器,相较于4G主流腔体滤波器平均到单个通道的出厂价格或将有一定幅度下滑,但未来随着5G滤波器的大规模生产,预计介质滤波器生产成本也将快速下降。
虽然平均到单个通道的5G基站滤波器价格会有一定幅度的下滑,但考虑到滤波器的需求量是与天线通道数保持一致的,结合上文分析,采用TDD制式64通道的5G天线阵列将相应需要64个滤波器。因此,5G滤波器的总需求量相比4G时期会出现较大幅度的增加(国内4G现网FDD多为2-4通道,TDD多为8通道),预计将是目前4G市场的4.5倍。
我国基站滤波器行业有望受益5G。中低频基站滤波器在通信基站产业链中的技术壁垒相对较低,主要竞争力体现在精密加工为主的制造效率提升上。作为全球制造业大国,国内滤波器龙头企业已初步具备全球竞争力。目前国内介质滤波器领域的主要厂商为东山精密旗下的艾福电子、风华高科旗下的国华新材料,滤波器相关上市公司还包括滤波器上游射频金属元器件供应商欣天科技。
东山精密在4G时代主要提供滤波器的精密金属加工服务,主要客户包括华为、爱立信等全球领先的移动通信网络设备制造商。2017年9月,公司以1.715亿元完成对苏州艾福电子通讯有限公司70%股权的收购。艾福电子为中韩合资的通信射频组件生产商,主要产品包括陶瓷介质滤波器等,当前的主要客户包括中兴、摩托罗拉、诺基亚等。通过此次收购,公司将正式进军5G介质滤波器市场,有望提升公司原有滤波器业务的产品附加值,提高营收水平。
3.3.2. GaN有望成为未来5G PA首选材料
射频功率放大器(PA)是无线发射机的核心部件,用以使无线信号具备足够的发射功率向外辐射。2015年,北京建广资本以18亿美元完成对荷兰恩智浦NXP旗下RF Power部门的收购并改组为安谱隆半导体(Ampleon),自此我国也具备了全球领先的功率放大器生产能力。功率放大器属于半导体领域,具有较高的技术壁垒,由于5G基站发射功率的大幅增加,未来将显著受益于5G网络建设。
更大功率,5G基站功率放大器需求量将大幅增加。基于3GPP的规划,我们预计工作在3.5GHz频段的5G基站将工作将采用更高的发射功率,受基站内功率放大器尺寸要求和材料能量密度的限制,单个功率放大器将很难满足要求。基于现有的解决方案,预计AAU内部将以每1通道放置1个功率放大器来实现最终200W的总发射功率,单个通道功率放大器的最大发射功率会大幅度下降,但所需功率放大器数量会大幅上升,对尺寸和集成度的要求也会更高。
更高频段,5G基站功率放大器将逐渐采用新工艺。目前基站用功率放大器主要采用基于硅的横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)技术。但是LDMOS技术仅适用于低频段,在高频应用领域存在局限性:LDMOS功率放大器的带宽会随着频率的增加而大幅减少,工作在3.5GHz频段的LDMOS工艺功率放大器已接近门限,性能出现明显下滑。考虑到未来5G商用频段会向更高频段逐渐上移,传统的LDMOS制程将很难满足性能要求。因此,预计在5G时代,LDMOS技术会逐渐被新兴的氮化镓(GaN)技术取代。GaN可以达到LDMOS原始功率密度的4倍,每单位面积可将功率提高4到6倍,也就是说,相同发射功率规格下,GaN裸片尺寸为LDMOS裸片尺寸的1/6至1/4。因此,相较于LDMOS,GaN具有更高功率密度特性,能够实现更小器件封装,满足Massive MIMO和AAU技术下射频前端高度集成的要求。基于以上分析,我们认为5G时代GaN有望成为未来5G 基站功率放大器的首选材料。
目前,国内功率放大器领域最好的公司为由北京建广资本收购的恩智浦RF Power部门,即现今的安谱隆半导体公司。据ABI Research的统计,2015年Ampleon集团在射频功率半导体行业的市场占有率为24.1%,全球排名第二。此前,奥瑞德停牌公告拟收购该公司,但最终收购失败,建议关注安普隆半导体公司未来的动向。
国内另一家值得重点关注的公司为上游GaN晶圆生产商三安光电。随着毫米波等高频段技术的成熟,GaN作为主流技术将成为必然,化合物半导体相关产业链公司将深度受益。2015年6月,三安光电公告,国家集成电路产业投资基金(大基金)投资48.39亿元入股三安光电(约占9.07%股权),重点支持公司化合物半导体制造产业建设。在随后公司的定增中大基金再次参与,据公司公告显示,目前大基金持有三安光电上市公司的股权已经达到11.30%,成为公司第二大股东。公司是国家大基金重点扶持的化合物半导体制造企业,是国家在半导体制造领域取得战略突破的重要布局。2017年12月,三安光电公告投入333亿元大力拓展化合物半导体,并已经建成全球领先的6寸GaAs/GaN生产线。预计5G建设期内,公司有望具备GaN射频器件的制造能力,将全面受益5G网络市场红利。
3.3.3. PCB价值量巨增,高频覆铜板CCL已掌握核心工艺
目前,我国已经成为了全球最大的印刷电路板(PCB)生产国,射频印刷电路板在4G时代已基本实现自主可控。根据Prismark统计,2016年全球PCB产值为542亿美元,其中中国占比达到50.0%。随着未来5G大规模天线(Massive MIMO)技术和有源天线(AAU)技术的广泛引用,射频前端内部价值量将进一步从天线转移到搭载各射频单元的PCB及覆铜板CCL上。
5G基站新架构,射频通道数增加带来印刷电路板PCB/高频覆铜板CCL成倍增加。由于AAU设备的采用,5G时期单站电路板的数量相较4G时期会大幅提升。参考当前5G AAU设备的设计,预计每个AAU将包含3块PCB:1个主板,1个射频板和1个电源板。主板主要负责相关的数据处理。射频板则是将64通道的收发信机、功率放大器、低噪声放大器、滤波器等器件集成在同一PCB板上。电源板则负责给整个AAU设备供电。相对于4G基站,天线单元内部主要采用线缆连接的方式,不需要电路板,RRU内包括射频板和电源板。因此相较于4G时期,5G基站单扇区的电路板价值量或将达到4G的3倍。
高频+高集成度推升单板价格,5G印刷电路板/高频覆铜板CCL价值上升。考虑到5G对天线系统的集成度提出了更高的要求,有源天线AAU内的射频板需要在更小的尺寸内集成更多的组件。在这种情况下,为满足隔离的需求,需要采用更多层的印刷电路板技术。另外,AAU射频电路板相较于4G时期的尺寸也会更大,考虑到5G基站发射功率的提升,工作频段也更高,因此5G的射频电路板对于材料的散热性能以及损耗性能也提出了更高的要求。综合来看,层数增加,尺寸增大,材料要求提升,5G有源天线AAU对PCB板的价格相较4G时期会有一定幅度的上涨。
我国PCB厂商市占率全球领先,且具备5G高频PCB所需的先进工艺技术,有望加速我国5G产业化进程。全球通信用PCB参与者主要包括本土内资厂商深南电路和沪电股份、美资厂商TTM和台资厂商先锋通讯。深南电路通信用PCB收入占营业总收入的50%以上,是华为2015年度优秀质量供应商(每年仅评选一家PCB供应商)、中兴2015年度全球最佳合作伙伴(每年仅评选一家PCB供应商),同时获得诺基亚2016年度最佳质量表现奖(每年从全球三千家供应商中挑选一家)。沪电股份主导产品是14~28层的通信板和汽车板,2017年通信板收入占营业总收入的65%。目前,深南电路和沪电股份在通信板领域市占率均达到30%左右,超过同行业其他竞争者。预计5G时代,两大厂商仍将受益于本土设备商的带动,市占率有望进一步扩大。
生益科技有望在5G周期代表国产自主品牌,提升在高频高速覆铜板领域的市场份额。PCB的原材料主要包括覆铜板(CCL)、半固化片(PP)和铜箔等。其中CCL专门用于生产PCB,并且在PCB原材料成本中占比40%~70%。过去,印刷电路板所需的上游覆铜板主要进口自美日两国,尤其是对于通信系统中的射频电路板来说,由于移动通信工作的频段较高,发射功率也比较大,因此对传输损耗和散热性能的要求都很高,相应的对电路板的材料性能要求也比较高。随着我国印刷电路板产业不断的发展,上游覆铜板行业也在不断取得突破,尤其是在高频CCL领域,我国龙头厂商生益科技技术不断成熟,5G时代有望实现进口替代。
根据Prismark的统计,2016年生益科技全球市占率达到11%,行业排名位列全球第二。生益科技是中国覆铜板品类规格最为齐全的公司,目前仍以生产各阶FR-4(包括高Tg、无铅无卤兼容产品)及CEM-1、CEM-3等复合材料覆铜板产品为主。公司目前拥有多个高频、高速产品体系,例如S7439、S7136H(自主研发)和GF系列(与日本中兴化成合作)等,市场占有率也在稳步提升。2016年,公司投资设立江苏特材,预计2017年下半年达产后将实现PTFE材料产能8.8万平米/月。我们看好公司借5G东风,通过成本优势获得下游设备商(华为、中兴)以及本土PCB加工龙头厂商(深南电路和沪电)的推动,实现高频/高速板材规模国产化量产替代。
3.4. 中频和基带单元国产替代突破在即
对于无线基站的中频部分,目前通信系统主要器件基本依赖进口,国产元器件还未完全达到电信级性能指标需求。未来随着半导体产业的崛起,我们预计将有逐步替代的机会。目前,华为海思已经全面布局中频芯片领域,在数字/模拟转换器(DAC),模拟/数字转换器(ADC)等领域已有所突破。上市公司层面建议关注在高速ADC/DAC取得突破的上海贝岭,以及航天电子旗下的时代民芯。除此之外,中国振华电子集团旗下的云芯微电子、中科院微电子所等企业或机构也已在ADC/DAC芯片领域取得突破,值得持续关注。
对于无线基站的基带部分,目前国内两大设备商华为和中兴都可以实现自给的调制解调器,但涉及到的处理芯片,包括FPGA、CPU和DSP等主要进口自美国。对于FPGA来说,最大的优势是可以通过编程实现不同的功能电路,因此在初期需要借助FPGA通过编程优化网络设备,但当功能稳定后可以通过ASIC进行替代。目前,华为海思等企业已实现自研的ASIC芯片商用。
4. 投资建议
4.1. 生益科技:国内 CCL 龙头厂商, 5G 高频材料引领发展新空间
公司稳居覆铜板产业全球TOP2:公司业务以覆铜板(CCL)及粘结片生产为主。根据Prismark统计(收入口径),公司自2013年开始稳居刚性覆铜板产业世界第二,并与第一位建滔的差距逐步缩小。2016年,公司拥有粘结片产能8322万米和覆铜板产能7067万方(其中挠性板829万方)。我们预测:随着2018-2020年公司松山湖、陕西产线扩产以及九江厂一期、生益特材建成投产,公司的覆铜板总产能有望突破1亿平方米/年。
5G对覆铜板高频高速性能要求大增,国内厂商亟需取得突破。在5G时代,无线信号不断向高频段延伸,通道数及数据处理量大幅增加,未来高频(天线用)高速(IDC/基站用)材料需求预期大幅增长。目前主流高频产品是通过使用聚四氟乙烯(PTFE)及碳氢化合物树脂材料工艺实现,罗杰斯占据了聚四氟乙烯(PTFE)领域50%以上的市场份额,其余被Park/Nelco、Isola等美日厂商占据。5G引入Massive MIMO(大规模天线阵列),天线产值的2/3或将转移至PCB板上,而CCL是PCB板的基材。我们预估用于5G基站天线的高频覆铜板量将是4G的10倍以上。
生益高频/高速板材羽翼渐丰,5G周期有望率先实现规模国产化。生益有望在5G周期代表国产自主品牌,提升在高频高速覆铜板领域的市场份额。根据Prismark统计,生益是中国覆铜板品类规格最为齐全的公司,但目前仍以生产各阶FR-4(包括高Tg、无铅无卤兼容产品)及CEM-1、CEM-3等复合材料覆铜板产品为主。公司目前拥有多个高频、高速产品体系,例如S7439、S7136H(自主)和GF系列(与日本中兴化成合作)等,但市场占有率较低。2016年,公司投资设立江苏特材,预计达产后将实现PTFE 材料产能8.8万方/月。在5G周期,我们看好公司通过成本优势,获得下游设备商(华为、中兴)以及本土PCB加工龙头厂商(深南电路和沪电)的推动,实现高频/高速板材规模国产化。
5G高频高速覆铜板占比提升,看好公司毛利率进一步改善。覆铜板行业的上游原料主要包括铜箔、玻纤布及树脂,覆铜板龙头公司对原材料的成本转嫁能力较强,上一轮原材料的涨价伴随着覆铜板业务毛利提高。我们预期未来随着环保督察制及供给侧改革持续,铜箔和覆铜板仍有进一步提价可能。另外,随着5G材料需求向高频化、高速化、无卤化、高Tg发展,生益有望最先实现突破。预计未来公司产品结构中PTFE及碳氢化合物树脂类材料的占比将逐步提高,看好公司毛利率向罗杰斯、TACONIC等国外巨头看齐。
投资建议:我们预计公司2018 ~2020年的收入分别为112.89亿元(+5.0%)、154.73亿元(+37.1%)和195.13亿元(+26.1%),归属上市公司股东的净利润分别为13.36亿元(+23.3%)、15.96亿元(+19.4%)和20.07亿元(+25.8%),对应EPS分别为0.63元、0.76元和0.96元,对应PE分别为15倍、12倍和10倍。考虑到5G高频材料十余倍的增长空间以及公司市占率的大概率提升,我们给予公司2018年动态PE 18倍的合理估值,六个月目标价11.34元,维持“买入-A”投资评级。
风险提示:覆铜板行业竞争加剧,5G下游需求不及预期。
4.2. 飞荣达:5G 天线新龙头,电磁屏蔽、 导热材料、天线振子“三箭齐发”
“材料+后加工”一体化的电磁屏蔽和导热材料及器件龙头厂商。公司作为国内少数的电磁屏蔽和导热材料一体化解决方案服务商,产品体系丰富,广泛应用于通信设备、手机终端、计算机、数据中心、汽车电子等领域,直接客户包括华为、中兴、诺基亚、联想、思科、微软等,间接客户有苹果、三星、OPPO、VIVO等。公司还在陆续拓展新客户,已经通过三星、Facebook的材料认证。
背靠华为,不断拓宽产品线,从传统电磁屏蔽和导热材料到5G天线振子,将充分受益于5G大机遇。华为是公司第一大客户,1997年公司通过薄膜开关产品打入华为,伴随华为的高速成长,不断拓宽产品线。随着5G的到来,基站密度加大、手机终端升级、物联网终端普及,都将会带来电磁屏蔽和导热材料、天线振子需求的大幅增加,公司将是5G上游组件市场的直接受益者。
创新开发出全新一代塑料天线振子,技术领先。天线振子用于导向和放大电磁波,是基站天线的核心器件,5G时代Massive MIMO(大规模天线阵列)技术的应用,单面天线的振子数量将会从4G最多16个大幅增加至64、125甚至256个,原有铸造工艺、钣金工艺的天线振子因重量和体积大将不能满足要求,公司与5G基站主流设备商紧密合作,创新开发出全新一代塑料天线振子,工艺与4G完全不同,具有独特技术优势,未来有望成为新的业务增长点。
公司电磁屏蔽和导热材料传统业务步入快速发展期,IPO募投产能释放,带动业绩大幅提升。公司电磁屏蔽和导热材料广泛应用于通信设备、消费电子、数据中心、汽车电子等领域,下游需求旺盛,IPO募投项目建成后,预计未来产能将增加1倍,有望带动业绩大幅提升,传统业务步入快速发展期。
人才储备充足,股权激励落地,未来发展动力强劲。公司具有国际领先的行业人才储备,近日完成了除高管外的64名中层管理人员和核心技术人员的限制性股票授予,上下同心,未来发展动力强劲。
投资建议:我们预计公司2018年~2020年的收入分别为14.9亿元(+43.5%)、25.6亿元(+72.0%)、37.1亿元(+45.1%),归属于上市公司股东的净利润分别为1.85亿元(+70.9%)、3.20亿元(+73.4%)、4.92亿元(+53.6%),对应EPS分别为0.91元、1.57元、2.42元,对应PE分别为38倍、22倍、14倍。考虑到5G新周期的到来将拉动下游需求,公司电磁屏蔽和导热材料业务步入快速发展期,5G天线振子将带来业绩高弹性,维持“买入-A”评级,6个月目标价为36.30元,对应2018年动态PE 40倍。
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