5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

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5G 開啟創新週期,全面擁抱科技硬核,跨越中等收入陷阱

2018年電子行業在智能手機滲透率趨於飽和、同質化競爭日趨激烈以及中美貿易摩擦加 劇的背景下經歷了戴維斯雙殺的下跌行情,而在 19 年 2 月農曆春節過後,一方面基於國 內宏觀經濟從“緊信用”的環境中走出,另一方面由於摺疊屏、5G、潛望式攝像頭等創新 方向再度引發市場對於 3C 創新前景的樂觀預期,行業迎來較為快速的估值修復行情,截 至 19 年 5 月 3 日,電子行業整體的 TTM PE 為 44.93,較 2017 年 26.47 的低點提升 69.73%

站在中美貿易摩擦局面不斷反覆、國內勞動力成本優勢逐步弱化的當前時點,我們認為, 迫切需要實現“貿易立國”向“技術立國”轉變以跨越中等收入陷阱的中國,已不再是可 以僅僅依靠“learning by doing”實現高速增長的發展階段,在 5G、半導體、AI、高端制 造等核心技術方向上已經不得不部分依賴於自身的研發、創新以直面與發達國家的市場競 爭。基於我國長期以來的研發資源投入、人力資源積累以及部分專業領域、細分市場所展 現出來的競爭力,我們堅定看好作為科技產業發展基石的電子行業的重要戰略意義與長期 發展潛力。基於下半年 5G商用牌照發放、5G 宏站大規模建設啟動及 5G 終端陸續上市的 預期,建議關注天線有源化、IOT、V2X、高清視頻等圍繞 5G 的技術型創新趨勢。

在我國跨越中等收入陷阱的關鍵階段,提升科技創新能力是必經之路

根據 2006 年世界銀行《東亞經濟發展報告》中的定義,“中等收入陷阱”是指中等收入國 家由於勞動力成本不能與低收入國家競爭,技術水平不能與高收入國家競爭,因而落入經 濟停滯甚至後退的發展階段。儘管世界銀行對於高、中、低等收入國家的劃分標準基於世 界經濟的發展階段而有調整,但中等收入陷阱卻在多個國家的發展歷程中重演,根據世界 銀行統計,在 1960年的 101 箇中等收入經濟體中,到 2009 年僅有 13 個得以跨越中等收入陷阱成為高收入經濟體。

2017年我國人均 GNI(基於匯率法核算的國民總收入)為8690美金,屬於中等偏上收入 國家。根據世界銀行 18 年 7 月 1 日公佈的最新標準:人均 GNI 低於 995 美金的為低收入 國家,人均 GNI 在 996-3985 美金的為中等偏下收入國家,人均 GNI 在 3986-12055 美金 的為中等偏上收入國家,人均 GNI 在 12056 美金之上的為高收入國家。

自 2001 年邁入中等收入國家行業之後,我們認為,中國現已處於通過經濟結構升級以突 破中等收入陷阱的關鍵階段,根據世界銀行數據,我國的人均GNI增長自改革開放以來長期保持快速上揚態勢, 2017 年我國人均 GNI 已超越巴西(人均 GNI 8610)、接近馬來西亞(人均 GNI 9650),而這兩國均是曾一度跨入高收入標準但隨 後又陷入中等收入陷阱之中的經濟體。

對比成功突破中等收入陷阱的日本、韓國以及至今仍處於中等收入陷阱之中的泰國、菲律 賓、南非等國的發展歷程,我們認為,依靠出口自然資源或主要依靠低成本勞動力發展制 造業的增長模式在中等收入階段面臨瓶頸,而真正實現“貿易立國”到“技術立國”的轉 變才是突破中等收入陷阱的關鍵所在。

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

“貿易立國”向“技術立國”的轉變是日、韓跨越中等收入陷阱的基礎

日本:用 12 年時間完成了上中等收入到高收入的跨越

20 世紀 70 年代中期日本自主研發技術佔總工業技術比例提升到 70%

日本 1962 年進入下中等收入階段,1972 年進入上中等收入階段,1984 年晉升為高收入 國家,用了 12 年時間完成了上中等收入到高收入的跨越。日本作為島國,自然資源相對 匱乏,在二戰後便走向了一條技術引進、聚焦製造業的道路。當日本進入中等收入國家之 後,則更多依賴自主研發,通過以微電子為中心的尖端技術革新走向了高收入國家。

1968年以後,由於日本成為全球第二大經濟體,遭遇了發達國家的技術禁運,又加之石 油危機帶來的能源問題,日本政府提出以技術替代資源,由資源消耗型重化工業向知識密 集型工業轉移。產業調整的推動力量主要是省資源、省能源的技術革命及繼之而起的以微 電子為中心的尖端技術革新,根據世行數據,到 20 世紀 70 年代中期,日本自主研發技術 佔總工業技術比例從 59%提升到 70%。

20 世紀 80 年代,日本當局重申了在以技術替代資源、通過提高國民的創造力立足於世界 經濟領域的思想,頒發了《科學技術大綱》等文件,使得日本經濟結構中以電子為代表的 高新技術產業快速發展,成為推動國家經濟增長的主要動力,1990 年全球 IC 生產公司前12家大公司中有 6 家都是日本企業

1980年日本 15 歲、25 歲以上受高等教育人口比例達到國際平均水平

二十世紀八十年代日本政府提出了“科學技術立國”的理念,制定了“科學技術政策大綱”, 要加強基礎科學研究,培養創新型人才,提高自主技術開發能力。在人才計劃上,日本積 極普及初級教育,投入大量教育經費以培養高素質科研人才,推動形成了大學、科研院所、 企業共同參與的技術合作聯盟。

1970年日本 15 歲以上人口中受高等教育人口比例為 7.9%,25 歲以上人口中這一比例為 5.5%,不足同期國際平均水平的一半。到 1980 年這兩個比例指標分別上升到 15.6%、 14.4%,基本達到國際平均水平。

從下圖中可見,日本受高等教育人口比例在 1970-1980 年之間有超越平均水平的高速增長, 而人均 GDP 曲線在 1980-1990 年之間體現出了較高的增長率。根據日本的發展經驗,我 們認為,增加教育事業投入,提高受高等教育人口數量是實現國家經濟技術創新、產業結 構升級的基礎。

韓國:用 8 年時間完成了上中等收入到高收入的跨越

韓國的科技立國戰略可以概括為“引進—模仿—改進—創新”

根據世界銀行數據,韓國於 1977 年人均 GNI 達到 930 美元,成為中等收入國家;1987 年人均 GNI 突破 3000 美元,進入上中等收入國家行列;1995 年突破 1 萬美元,步入高 收入國家行列,並於 1996 年加入 OECD,創造了“漢江奇蹟”。韓國跨越中等收入陷阱 的道路同樣是不斷進行技術創新,推進經濟結構轉型,韓國的科技立國戰略可以概括為“引 進—模仿—改進—創新”。

20 世紀 80 年代,隨著國內外經濟技術環境的變化,韓國當局將“貿易立國、重化工業立 國”戰略向“科技立國”戰略轉變。80 年代初期,韓國政府首先對紡織、水泥、石化、 鋼鐵、家電、汽車等傳統產業進行了技術改造和升級。其後,對於機械、電子、精細化工、 航空航天、生物工程等高技術產業,韓國政府通過宏觀規劃、出臺政策和資金支持,培育 其為經濟發展的新引擎。

科技產業的發展改變了韓國的出口商品結構。20 世紀 80 年代,韓國的半導體、電子和汽 車產業快速成長,出口商品從農、礦產品轉變為服裝等初級製造品,到2000年,韓國主 要出口商品變為半導體、手機等高附加值的技術密集型產品。據韓國產業開發院的研究, 技術進步對韓國經濟增長的貢獻:1970 至 1979 年為 12.84%,1979 至 1990 年為 18.70%, 1990 至 2000 年為 39.54%,證明韓國科技產業對於 GDP 的推動作用正在不斷增強。

中國具備依靠科技創新跨越中等收入陷阱的潛力

由於中等收入陷阱的經濟學原理是伴隨製造業的發展推高勞動力的成本,因此對於參與國 際分工的中等收入國家而言,面臨著勞動力成本、科技創新水平兩方面比較優勢均不突出 的發展瓶頸期,由如上對於日、韓兩國的發展歷程的回顧可見,基於高研發投入、高技術 人才佔比以及鼓勵科技創新的金融、政策環境,實現“貿易立國”向“技術立國”的產業 結構轉變是其突破中等收入陷阱的必要條件。而由拉美國家、部分東南亞國家的發展歷程, 我們認為過分依賴自然資源出口和勞動力成本優勢,未能及時完成產業結構轉變是限制其 長期發展的核心因素。

相較之下,考慮到中國長期以來的研發資源投入,人力資源積累,在5G、IC 設計、AI、 高端製造等部分專業領域所展現出來的國際競爭力,以及政策對於高新技術產業發展的持 續扶持,我們認為,中國具備依靠科技創新跨越中等收入陷阱的潛力,堅定看好作為科技 產業發展基石的電子行業的重要戰略意義與長期發展潛力。

長期重視研發投入,中國的研發費用佔GDP 比重領先多數中、低收入國家

為充分激發科技創新潛力,我國在發展過程中長期重視研發資源投入,注重通過科技創新 構建新的經濟增長點,較充分吸取了部分東南亞、拉美國家的經驗教訓。根據世界銀行級 國家統計局數據,2016 年中國的研發費用達到 1.56 萬億,佔 GDP 比重為 2.11%,接近 作為高收入國家的新加坡在 2014 年的水平與韓國在 1999 年的水平,明顯高於巴西(1.27%, 2016 年)、泰國(0.78%,2016 年)、南非(0.8%,2015 年)、馬來西亞(1.3%,2015 年)等中、低收入國家。

從國內研發費用的結構來看,基礎研究佔比穩中有升,企業資金佔比快速提高,全社會研 發投入的質量和效率均得到一定程度改善。2018 年全社會基礎研究投入達到1118億元, 同比增長 14.61%,佔總研發費用的比例達到 5.68%。2017 年政府、企業投入的研發經費 分別為 3487.45 億元、13464.94 億元,佔比分別為 20.57%、79.43%,其中企業投入佔 比較 2012 年提升 15.38pct。

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

為建設創新型國家和世界科技強國,國家在“十三五”規劃中明確提出到2020年,研發 費用佔 GDP 比重將從 2015 年的 2.1%提高至 2.5%(屆時將接近美國當前水平),全國研 發經費支出從 1.42萬億元增加至 2.32 萬億元,5 年累計投資 11.22 萬億元,相當於“十 二五”時期的 1.93 倍。

此外,“十三五”時期將啟動科技創新 2030 年重大項目 6 項,重大工程 9 項,為 2030 年 中國科技發展超前謀劃、重點部署。建設一批高水平的國家科學中心和技術創新中心,其 中北京、上海成為具有全球影響力的創新中心。每萬人口發明專利擁有量從 2015 年的 6.3 件提高至2020年的 12 件,全國發明專利擁有量從 119 萬件提高至 168 萬件。

長期重視教育投入,中國正在將人口紅利轉變為工程師紅利

在勞動力成本提升,人口紅利逐漸弱化的經濟環境中,部分人力資本密集型的加工製造企 業正將生產基地遷往東南亞等地區,中國電子產業的核心驅動力迫切需要實現由人口紅利 向工程師紅利的切換,從而向微笑曲線的兩端延伸。根據國家統計局數據,2017 年我國 總人口數約為 13.9 億,其中 15-64 歲人口占比 71.8%,同比下滑 0.8pct,較 2010 年下滑 2.7pct,而 65 歲以上人口占比為 11.4%,同比上升 0.6pct,較 2010 年上升 2.5pct。

根據國家統計局數據,2015 年以來全國每年新增教育經費投入逾 2000 億元,2017 年全 國公共財政教育經費(包括教育事業費,基建經費和教育費附加)共計 2.99 萬億元,同 比增長 8.01%,佔公共預算支出比重為 14.71%,佔 GDP 比重為3.61%。其中中央財政 教育經費 4663.16 億元,比上年增長 5.03%。

根據 18 年 3 月《政府工作報告》數據,在勞動力市場上 2017 年我國勞動年齡人口平均 受教育年限為 10.5 年,其中 2016 年新增勞動力平均受教育年限為 13.3 年。根據《國家 中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020 年)》,目標到 2020 年我國新增勞動力平均 受教育年限從 12.4 年提高到 13.5 年;主要勞動年齡人口平均受教育年限從9.5年提高到 11.2 年,其中接受高等教育的比例達到 20%以上,屆時將接近如前所述的跨越中等收入 陷阱前夕的日本、韓國的比例。

移動通信技術經濟效益顯著,中國的5G 通信技術走在世界前列

移動通信技術作為網絡的基礎和數字技術的支柱,其升級進程一定程度上引導了互聯網和 經濟增長的發展方向。根據 GSMA數據,2017 年全球移動通信行業實現的生產總值為 3.6 萬億美金,對 GDP 貢獻率達到 4.5%,其中運營商和直接相關行業的總產值為 1.1 萬億美 金,對 GDP 貢獻率達到 1.4%,非直接相關行業(如 SDN、雲計算、大數據等)總產值 4900 億美金,對 GDP 貢獻率達到 0.6%,行業垂直應用(如 M2M、IoT 等)總產值 2.01 萬億美金,對 GDP 貢獻率達到 2.5%。

從 2G 時代到 5G 時代,中國正成為主流標準的制定者之一。1993 年我國首個 GSM 建成 開通,正式進入 2G 時代,2000 年我國主導推出的 TD-SCDMA 標準被 ITU 確立為 3G 主 流制式,2009 年初工信部正式頒發 3G 牌照;2013 年底工信部正式頒發 4G 牌照,我國 進入 4G 階段,根據四大設備商運營業務收入數據,在這一個階段內,中國的設備製造商 市場份額升值全球第一。面對5G時代,一方面我國主導推出的 TDD 通信制式有望成為 5G 主流標準,另一方面我國運營商和設備商較早開展了 5G 核心技術研發和試點佈局。

我國在 5G 的專利佈局和商業化進程上均處於全球領先地位。2018 年 7 月,CITA(美國 無線通信和互聯網協會)結合頻譜可用性、發牌和部署計劃等方面對各國在5G整體發展 進度進行了打分排名,2017 年排名前四的國家分別為中國、韓國、美國、日本。根據 IPlytics 數據顯示,截至 2019 年 3 月全球 5G 專利申請數量排行中,中國以 34%位居榜首,緊接 著是韓國佔 25%,美國和芬蘭各佔 14%。瑞典接近 8%,日本接近 5%,而中國臺灣、 加拿大、英國和意大利各佔不到 1%。從企業層面來看,華為共擁有 1554 項專利,領先 於諾基亞(1427 項)、三星(1316 項)等,是擁有 5G 標準必要專利數量最多的公司。

本土終端品牌強勢崛起,看好華為產業鏈及摺疊屏創新

回顧 4G手機的發展歷程,我們對於5G 手機的滲透速度展望積極

儘管智能手機在近兩年仍然經歷了雙玻璃機殼、全面屏、人臉識別等帶來較大直觀感受變 革的技術創新,但是其對於消費者使用體驗的改善依然有限,根據工信部數據,2017 年 1 月至 2019 年 3 月間,國內智能手機出貨量僅 3 個月呈現正增長,2018 年全年出貨量為 4.14 億部,同比下滑 15.65%。根據 IDC 數據,2018 年全球智能手機銷量 13.94 億部, 同比下滑 4.81%。

我們認為,5G 所能帶來的更大的入網設備數量、更快的數據傳輸速度以及當前高端智能 手機所強調的AI芯片所能實現的更強的數據處理能力,有望通過豐富使用場景、優化使 用體驗從需求端激發消費者的換機動力。

從供給端而言,目前國內運營商、終端廠商普遍已規劃在 2019 年推出 5G 相關產品及服 務,中國移動在 2018 年 11 月 9 日世界互聯網大會上表示,其 5G 計劃 2019 年底將實現 預商用,2020 年實現商用,2019 年上半年將聯合終端廠商推出 5G 智能手機。根據通信 世界訊,在 MWC 大會上華為預計將於 2019 年 6 月推出 5G 智能手機,oppo、vivo 則計 劃在 2019 年推出 5G 預商用終端,2020 年實現 5G 手機大規模商用。

回顧 4G 手機的發展歷程,自 2013 年底我國工信部正式頒發 4G 牌照,2013 年 12 月國 內 4G 手機出貨滲透率僅 0.58%,而到了 2014 年 9 月國內 4G 手機出貨滲透率已經超過 54%,到 2014 年 12 月更是接近 70%水平,僅一年內時間滲透率便提升了 69pct。由此可 見,通信制式的升級有望通過供、需雙向共同作用在智能手機市場快速推廣,因此對5G手機相關供應鏈企業預計有較大業績提振作用。

國產手機品牌全球市佔率提升,看好華為終端產業鏈

我們認為,基於多年的快速滲透,智能手機產品同質化競爭日趨激烈,消費者的嚐鮮意願 在下降,智能手機市場正向頭部品牌集中,根據工信部數據,智能手機單月上市新機型數 量已由 2011 年 9 月的 751 款降至 2018 年 10 月的 48 款,行業的新進入者明顯減少,與 此同時,根據 IDC 數據,16Q1、17Q1、18Q1 國內市場前 5 大智能手機品牌的合計市佔 率分別為 67%、71.7%、82.1%。

在國際市場,國產手機品牌基於強大的本土供應鏈優勢正搶佔更大的市場份額,其中華為 表現尤為亮眼。根據 IDC數據,19Q1 國產品牌華為、小米、vivo 、oppo 的合計全球市 佔率達到 41.9%,較 18 年提升 9.7pct,全球競爭力日益增強,其中華為的市佔率較 18Q1 大增 7.2pct。

2019年華為市場份額有望趕超蘋果,成為全球第二大手機品牌。根據IDC數據,2018 年 華為手機全球銷量為 2.06 億部,僅比蘋果少兩百多萬部,市佔率也從 2012 年的 4%提高 到了 15%。從中國地區來看,華為市佔率排名第一。根據 IDC 數據,2018 年華為手機在

中國地區的銷售量為 3630 萬部,市佔率高達 26%。除了總銷量提高以外,華為在高端機 型的佔有率也在快速提升。根據 Counterpoint的統計,18Q3 華為高端機型市佔率首次突 破 10%,達到 12%。我們認為,一方面由於 2019 年是 iPhone 創新小年,另一方面由於 華為在 5G 手機上的領先進度,華為手機全年的全球市佔率有望進一步提升。

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

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摺疊屏突破手機顯示尺寸上漲瓶頸,柔性OLED 及金屬鉸鏈廠商直接受益

大尺寸顯示長期以來是智能手機的重要發展趨勢,在手機整體尺寸上漲面臨瓶頸之際,手 機廠商自 2017年起採用全面屏方案提升屏佔比。根據第一手機研究院數據,18H1 國內 TOP50 機型中採用全面屏方案的共計 37 款,數量佔比達到 74%(其中異形全面屏佔比 28%,規則全面屏佔比 46%),根據 AVC 數據,2018 年出貨的智能手機中約有 40%採用 全面屏,將推動 2018 年屏幕平均尺寸達到 5.6 英寸。相比之下,根據 IHS 數據,2017 年 5.5-6 英寸手機佔比僅為 29%。

摺疊屏有望接力全面屏成為擴大手機顯示尺寸的創新方案。為了進一步突破智能手機的物 理空間限制,實現更大尺寸的顯示效果,進而豐富智能手機的辦公、娛樂應用場景,摺疊 屏成為了繼全面屏之後智能手機顯示端的主要創新方向。

柔性 OLED 為實現摺疊屏創造了硬件基礎,推薦國內柔性 OLED 龍頭京東方,關注維信 諾。早在 2017 年 10 月中興便發佈了首款摺疊屏手機 Axon M,但是受制於基於玻璃基板 的 LCD 工藝特性,Axon M 採用了兩塊單獨的 LCD 顯示屏,無法實現無拼縫的顯示效果。 相比之下,由於 OLED 可以在不同的基板材料上實現有機材料的塗敷,因而具有可彎曲的 特性,更適宜摺疊屏手機的設計需要。

鉸鏈式設計是目前摺疊屏手機彎折處的主流設計方案,建議關注國內3C金屬件領先供應 商長盈精密、科森科技。根據 LETSGODIGITAL訊,三星在 2017 年 8 月份就已提交了折 疊設計專利:第一種設計專利為了實現摺疊後機身平整而增大了OLED屏幕彎曲程度,屏 幕在轉軸處內部形成了一個大圓弧形,保護屏幕不被過度彎曲而受損。另外兩種專利類似 微軟 Surface Book 上的鉸鏈,摺疊後鉸鏈處寬度要高於其他部位,摺疊處的空隙也較大。

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

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看好 5G普及過程中,天線有源化及射頻前端集成化技術趨勢

天線有源化將在基站側、終端側同時發生

與 2G/3G/4G 移動網絡相比,5G 網絡將在更高的頻段 C-Band(3.7-4.2GHz)和毫米波(24.25GHz-52.6GHz)上部署,而更高頻率的信號就意味著更大的饋線損耗。因此,5G 時代將天線與射頻前端進一步集成就成為大勢所趨,而這一集成趨勢在宏基站側就體現為 基於 Massive MIMO 的 AAU,在室分基站側就體現為由 DAS 向數字化室分的演進,在手 機側就體現為 AiP(Antenna in Package)天線的誕生。

我們認為,天線有源化將是電子行業在 5G 時代的重要的投資方向,一方面基站天線有源 化使得擅長做高集成化產品的 3C 廠商在切入通信領域時展現出不俗的競爭力:另一方面 終端天線的有源化使得高單機價值的 AiP 天線應運而生,射頻前端產業鏈面臨重新洗牌。

AiP 是 5G 毫米波頻段的重要增量市場, RF-SOI 助力射頻前端集成

由於 5G 毫米波頻段的饋線損耗大,要求終端的射頻前端進一步集成為 AiP 天線模組,這 就需要將 4G 時代獨立存在的功率放大器(Pa)、低噪聲放大器(LNA)、開關、雙工器、 濾波器和其它被動器件等射頻前端的各環節集成在同一個模組當中,我們認為這一趨勢有 望使得射頻前端供應鏈相關廠商的競爭格局重新洗牌,基於 RF-SOI 工藝的集成化方案有 望成為主流並伴隨 5G 毫米波推進而快速普及。

RF-SOI技術在 4G 手機射頻開關芯片中已經成為主流工藝路徑。RF-SOI 相比於傳統的砷 化鎵(GaAs)和藍寶石上硅(SOS)技術,兼具優良的射頻性能和低廉的成本,因此作 為移動智能終端前端模塊中的關鍵器件之一的開關芯片從2013年已經捨棄原先的 GaAs和 SOS 工藝,轉而採用低成本的 RF-SOI 工藝。根據傳感器與物聯網數據,2015 年 RF-SOI 在 4G 手機開關的市佔率便已超過 95%。

基於 SOI 工藝的PA同樣可滿足 5G 毫米波的性能要求,為射頻前端集成創造了條件。根 據 Smarter Micro 對不同工藝濾波器的性能測試數據圖可見,在5G毫米波階段,RF-SOI、 GaAs、GaN、InGaP 均是可滿足相應頻率範圍要求的濾波器工藝路線,但是 SOI 工藝濾 波器能實現的輸出功率較低。由於毫米波的傳輸距離在 150-200 米,毫米波基站的密度會 非常高,且毫米波終端天線會基於波束賦形實現更好的指向性,因此相比於4G終端的全 向天線而言,對輻射功率的要求更低,降低了用SOI工藝集成 PA 的難度。

在 5G 需求的帶動下,據全球最大的 SOI 襯底供應商 Soitec 數據顯示,2018 年全球約出 貨 150 萬-160 萬片等效 200mm RF-SOI 晶圓,比 2017 年增長 15%~20%,Soitec 預計 到 2020 年出貨將超過 200 萬片。

Global Foundries 的 45RFSOI 工藝針對波束成形等射頻前端(FEM)進行了優化,能夠 集成功率放大器,開關,LNA,移相器,上/下變頻器和 VCO / PLL,通過結合高頻晶體管, 高電阻率絕緣硅(SOI)襯底和超厚銅線,該方案能將開關的性能提高 30%-40%。將 LNA 的性能提升 20%-30%,減少了佔用面積並改善了噪聲。

18 年 1 月 Global Foundries 宣佈其全球領先的 45nm RFSOI 已通過驗證,具備量產能力, 根據公司官網訊,目前已經有部分客戶正在使用其 RF-SOI 工藝完成針對 5G mmWave 射 頻前端模塊(FEM)設計,包括智能手機和基站中的 mmWave 波束成形系統。

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

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5G 室內網搶先上馬,數字化室分系統正在悄然興起

超過 80%的 4G 數據流量發生在室內場景,5G 時代將對室內網建設提出更高要求

根據華為 2018 年 9 月數據,4G 網絡超過 80%的流量業務發生在室內,我們認為,伴隨 著超寬帶、超低延遲、海量連接、超高可靠性的5G網絡建設的推進,將為 AR/VR、遠程 醫療、工業自動化、現代物流管理等室內應用場景構建理想的通信環境,因此未來更多的 移動數據流量將發生在室內。

5G 高頻導致室內深度覆蓋不足,需要配合建設專門的室分網絡。根據華為數據,相比於 sub-3GHz 頻段 4G 宏站信號,C-Band 頻段室外信號穿透混凝土牆壁時每穿透 1 面牆會產 生額外 8-13dB 的鏈路損耗,而更高頻率的毫米波頻段 5G 信號穿透 1 面混凝土牆壁時的 損耗超過 60Db,因而基本喪失穿牆能力,需要配合在室內建設專門的室分網絡,只有室 內、室外的 5G 網絡同時部署才能夠保障移動用戶室內外體驗的一致性。

變革來臨,數字化室分系統正在悄然興起,是具備較大預期差的新市場

傳統室分系統(DAS)的無源分佈式天線系統演進難、綜合損耗大、互調幹擾大,不適應 5G 室內網建設。傳統室分系統起源於 3G/3G 時代,主要採用無源分佈式天線系統解決室 內信號弱覆蓋問題。但是存量的無源分佈式天線系統的單部件(功分器、耦合器、吸頂天 線)僅支持 Sub 3G 頻段,在插損、耦合度、駐波比等方面均無法滿足 5G 要求。

此外,由於傳統室分網絡通過射頻饋線傳輸模擬射頻信號,每路天線需要單獨的射頻信號 傳輸饋線鏈路對應,因此即使新建 5G 無源分佈式天線系統進行擴容時,仍將面臨損耗大、 成本高、互調幹擾大等問題。

相較之下,數字化室分系統具備頭端有源化、線纜 IT 化、運維可視化三大特性,其中有 源化的頭端可支持多頻多模天線技術,線纜 IT 化可支持超大傳輸帶寬,運維可視化可以 幫助運營商提升室內覆蓋網絡和體驗的高效管理。此外,數字化室分系統能夠在原有傳輸 線纜上完成 MIMO擴容,網絡搭建時只需要部署有源天線頭設備,安裝非常便利。因此, 我們認為數字化室分系統在 5G時代將成為大勢所趨。

4G 時代數字化室分系統已經得到了成功應用。根據 angmobile 訊,2018 年上海移動已在 上海虹橋火車站完成了 LampSite 對 DAS 的改造升級,2018 春運期間上海虹橋火車站日 均數據流量突破 3000GB,用戶下載速率達 47Mbit/s。廣東聯通同樣於 2018 年在廣州南 站部署了 LampSite,日均數據流量較 2017 年 DAS 系統時期增長了 7 倍,超過 4TB 規模。

無需等待 5G 網絡成熟,5G 室分小基站提前上馬

為滿足不同場景業務對頻段和模式的需求,室內數字化網絡需要能夠靈活支持3G/4G/NB-IoT/C-Band和毫米波等頻段,同時對於未來兩年內有擴容需求的場景,要具備 軟件擴容能力,避免二次進場造成建網成本增加。

根據華為官網介紹,其 2018 年所推出的 5G LampSite 可基於 4G LampSite 架構以及現 網部署的 CAT6A 網線或光纖,實現“線不動”“點不增”地向 5G 演進,最大程度幫助運 營商簡化 5G 室內覆蓋工程和規劃。因此業界無需等到 5G 真正成熟了才開始部署 5G LampSite。

成本已經不是當前 LampSite 部署的制約因素。根據華為 Small Cell 產品線總裁彭紅華先 生在 2018 年 3 月份的演講,應對室內流量需求龐大的場景,用傳統 DAS 方案擴容難度 大,所以成本會比數字化室分系統高很多。與此同時,傳統方案故障定位很難,而室內數 字化覆蓋方案很容易。因此從生命週期來看,室內數字化覆蓋方案成本更低,且未來伴隨 產品大規模量產仍有進一步降價空間。

數字化室分系統為 3C 天線廠商創造廣闊新增市場

受限於安裝空間及建網成本,室內 5G 網絡不適合安裝體積較大的 Massive MIMO 天線, 4X4 MIMO 室分小基站有望成為 5G 室內建網的標準配置。一方面採用 4X4 MIMO 技術後, 4 根天線同時經歷深衰落的概率大大降低,合併接收信號的信噪比波動變得平穩,從而改 善了接收信號質量。另一方面利用空間信道衰落的獨立性,可獲得空間複用增益,峰值速 率提升 100%。若在室內網使用中出現 8R 的終端(如 CPE 等固定接入設備), 也可以在 不增加硬件成本的條件下,利用兩個4T4R小基站覆蓋的交疊區向下行虛擬 8×8 MIMO 演進。

基於如上所述的數字化室分系統的技術優勢以及 4G 網絡擴容需求,室內小基站的全球銷 量逐年增加並呈現出加速增長態勢,根據華為、GSA 聯合公佈的數據,2018 年全球室內 小基站的出貨量為 1432.5 萬站,同比增長 54.95%,預計 2019 年、2020 年將分別達到 2153.8 萬站、3053 萬站,分別同比增長 50.35%、41.75%。

基於室內網建設由 DAS 向數字化室分系統的升級趨勢、室內小基站數量的快速增長預期 以及小基站天線向 4X4 MIMO 演變的技術路徑,目前各主流通信設備廠商和傳統 DAS 廠 商均在集體轉型、匹配的過程中,而這也給傳統消費電子天線廠商切入這一潛力市場創造 了良好機遇。

5G 終端頻段數量的增加對射頻前端小型化提出更高要求

根據 skyworks 數據,5G 終端將支持 30 個頻段並標配 4X4 MIMO 天線,濾波器的總數量 將由 4G 時代的 40 個上升到 70 個,sub 6Ghz 頻段所對應的單機射頻前端價值量將較 4G 時代上升 7 美金,達到 25 美金,因此在 5G 終端有限的空間中需要採用更加集成化的方 案來縮小整個射頻前端的體積。

片式阻容感等被動元件在 5G終端將迎來量價齊升

電子元器件是用於製造或組裝電子整機用的基本零部件,電子元器件可以分為主動元件(國內稱有源器件)和被動元件(國內稱無源器件),其中被動元件是指對電信號的響應 是被動順從的,電信號按原來的基本特徵通過的電子元件,包括電阻、電容、電感等。為 了順應消費電子輕薄化、高集成化的發展需求,Chip-R(片式電阻)、MLCC(片式電容)、 片式電感等被動元器件應運而生,並持續向小型化、高Q值方向演進。

如前所述,我們認為 5G 智能手機的射頻前端複雜度會進一步提升,對 Chip-R、MLCC、 片式電感的用量也將快速增長。根據中國電子元件行業協會數據,2G、3G、4G 手機單機 電容用量約為 100-200 顆、200-400 顆、550-900 顆,單機電感用量約為 20-30 顆、40-80 顆、90-110 顆。

在數量增長的同時,更高單價的小尺寸產品也將得到更廣泛的應用以縮小射頻前端的整體 體積。以片式電感的價格為例,根據 Mouser Electronics 數據,截至 2019 年 1 月 6 日, 0201 規格的村田 LQP03TG1N0B02D 電感價格為 126.44 元/K,相較之下,01005 規格 的村田 LQP02TN1N0B02D 價格為 323.64 元/K,是 0201 規格的 2.56 倍。

儘管目前片式被動元件市場仍集中在日、韓、臺系廠商手中,但是國內企業在匹配下游品 牌終端客戶崛起過程中也實現了較快的技術升級,領先企業已經具備了小型化產品、車規 級產品、高 Q 值產品的量產能力,在中美貿易摩擦的背景下正加速實現中低端市場的國產 替代,繼續推薦國內片式電感龍頭順絡電子,建議關注MLCC、Chip-R 龍頭風華高科。

LTCC 工藝有望在 5G 終端射頻前端集成趨勢中得到應用

通過 LTCC 可以實現三大無源器件(電阻、電容、電感)及其各種無源器件(如濾波器、 變壓器等)封裝於多層佈線基板中,並與有源器件(如功率 MOS、晶體管、IC 模塊等) 共同集成為完整的電路系統。長期以來,電路中多采用 PCB 板實現電氣互聯,但是由於阻、容、感、濾波器等基於陶瓷材質的無源器件需要高溫燒結,因此無法集成在多層PCB板中,LTCC 工藝的必要性顯現。

由於 LTCC 多層佈線基板可以實現裸芯片直接組裝,允許芯片之間靠的更近,互聯線變短, 既縮小了封裝尺寸又縮短了信號延遲,同時解決了串擾噪聲、雜散電感、雜散電容耦合以 及電磁輻射干擾等問題,因此 LTCC正成為滿足 5G 時代基站、終端射頻前端更高的集成 度、更低傳輸損耗的重要工藝路徑之一。下圖所示是京瓷基於LTCC工藝,對安裝於基板 上的帶通濾波器、平衡/不平衡轉換器等元件進行嵌入化設計的方案。

除了射頻傳輸天線之外,智能手機中的 WLAN 和藍牙設備通信距離短,收發功率小,對 天線的功率和收發特性要求不高,但同樣對所佔PCB的面積及成本要求很嚴。由 LTCC 製備的片式天線具有體積小、便於表面貼裝、可靠性高、成本低等顯著優點,已廣泛用於WLAN和藍牙模塊中。

目前日本的村田、京瓷、東光(Toko)、TDK、雙信電機(Soshin),韓國的三星(Samsung), 臺灣地區的華信科技(Walson)、ACX 以及大陸地區的順絡電子、麥捷科技、南玻電子都 是 LTCC 模組市場的重要參與者。

蘋果率先採用 SLP縮小主板體積,有望引領高端機升級方向

類載板(SLP)是下一代 PCB 硬板,可將線寬/線距從 HDI 的 40/40 微米縮短到 30/30 微 米。從製程上來看,類載板更接近用於半導體封裝的 IC 載板,但尚未達到 IC 載板的規格, 其用途仍是搭載各種主被動元器件,因此仍屬於 PCB 的範疇。

為了迎合終端客戶對於行動裝置小型化、輕量化的需求,PCB 技術從過去的單板,發展出 了多層板,HDI 高密度板、HDI 任意板、以及當前針對高端手機的 SLP 類載板。2017 年 推出的 iPhone X 率先應用了基於 SLP 工藝的主板,在這兩塊密集的 SLP 基板之間採用 了寬度約 10-15 為米 um 的導線和微盲孔(microvias)進行訊號連接,是的 iPhone X 得 以實現 7.7mm 的厚度,在主板面積僅有 iPhone 8 Plus 的 70%的情況下,透過垂直堆疊 使可容電路仍高出 35%。

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

SLP的性價比正伴隨良率的提升得到優化。根據芯智訊,相較推出時6-8美元一片,2018 年 SLP 類載板憑藉良率的提升,單片已降至 4 美元左右。我們認為,作為目前能夠同時 滿足手機空間和信號傳輸要求的優化產品,SLP 工藝有望在 iPhone X 的引領下,漸漸為 更多手機品牌廠商採用。

目前從事 SLP 生產的企業包括臺灣的景碩、欣興、華通,奧地利的奧特斯,日本的揖斐 電等,國內的上市公司推薦鵬鼎控股。鵬鼎目前是全球最大的PCB生產廠商,擁有領先 的 PCB 技術,如 FPC、SLP 等,根據鵬鼎招股書,公司客戶包括蘋果、微軟、google、 Sony、華為、OPPO、Vivo 等全球領先的電子品牌,與蘋果公司、鴻海集團、和碩集團、 戴爾集團及索尼集團等客戶合作時間均已超過10年。

5G 為 AIoT、V2X、智慧燈杆、高清視頻創造發展契機

5G 為車聯網奠定網絡基礎,看好汽車電子化、道路智能化

廣義的車聯網即 V2X(Vehicle-to-Everything),目標實現車輛與周邊可能影響車輛的實體 進行信息交互,以減少事故、減緩交通擁堵、降低環境汙染以及提供其他信息服務等。V2X 主要包含 V2V(車輛與車輛互聯)、V2I(車輛與基礎設施互聯)、V2N(車輛與通信網絡 互聯)以及 V2P(車輛與行人互聯)四個方面。

根據前瞻產業研究院數據,2018 年全球 V2X 市場規模為 728 億美金,中國市場為 166 億 美金,其預計 2022 年全球和中國車聯網市場規模將分別達到 1629 億、530 億美金, 2019-2022 年間的 CAGR 分別為 22.3%、33.7%。

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

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鯊魚鰭設計方案引領 V2X車載天線風潮,繼續推薦碩貝德

中國汽車工程學會 2015 年 10 月首次定義的“智能網聯汽車”目標以汽車工業為本,將 基於車載駕駛輔助系統(ADAS:激光雷達、毫米波雷達、攝像頭視覺識別、超聲波等) 與通信技術相結合,即智能化與網聯化的高度融合,實現每個車輛個體的“自動行為”(包 括收集、感知、辨別、追蹤、判斷、決策)能通過網絡被傳播、共享、分析。

當下主流的智能網聯汽車主要是通過前裝 T-Box 或者後裝 OBD、智能駕駛鏡、車機等實 現。其中 T-Box 主要包含通信模組、GPS 定位芯片、加速度和陀螺儀等傳感器,可通過 SIM 卡、wifi 等聯網,通過 CAN 總線實現汽車數據的收集並對汽車進行控制。

車載天線是實現 V2X 數據傳輸的硬件基礎,寶馬鯊魚鰭設計方案引領風潮。即使在 5G 網 尚未大規模應用的當下,諸多高端車型中的天線已經集成了蜂窩天線、連接熱點的 Wi-Fi 天線、導航用的 GNSS 天線、AM/FM 天線等,愛爾蘭天線技術供應商 Taoglas 預計,在 高度自動化車輛興起的時代單車天線用量有望超過 18 根。汽車天線根據外觀、集成度可 分為傳統的伸縮天線、鞭形天線、汽車玻璃天線以及鯊魚鰭天線等,其中由寶馬率先應用 的鯊魚鰭天線由於其高集成性、外觀時尚性如今成為車載天線的主流設計方案,廣泛應用 於寶馬、別克、通用、三菱、SUZUKI,馬自達等國際汽車品牌。

碩貝德是車載天線模組市場稀缺標的,重申推薦。公司在車載天線方面已有超過6年研發 積累,開發團隊中超過 60%擁有 6 年以上天線設計經驗,具備 20 餘項車載天線專利,現 已成功進入南美通用、上海通用、廣汽、吉利、比亞迪等重要客戶供應鏈體系,為多個主 力車型大批量提供天線。

2 月 19 日公司公告獲得一種鯊魚鰭 5G 多天線系統專利及一種車載天線與 T-Box 連接系 統專利,如圖 55 所示,其設計的鯊魚鰭 5G 多天線系統共包含 4 根通訊天線,第一 5G 天 線和第二 5G 天線均為 2G/3G/4G/5G NR 全頻段天線。第三 5G 天線、第四 5G 天線為僅 覆蓋 3300-3600MHz、4800-5000MHz 的 5G 頻段天線,四根天線形成 MIMO 式的收發天 線,增大了收發信號覆蓋範圍且兼顧了鯊魚鰭天線的系統空間要求。

如圖 56 所示,碩貝德設計的車載天線與 T-BOX 連接系統主要用於減少車載天線系統中同 軸線材使用,以降低成本、降低信號傳輸損耗。由於車載T-Box和主機多安裝於汽車儀表 盤附近,鯊魚鰭天線通過長距離同軸線經車身與T-Box相連,而同軸線傳輸的是模擬信號, 受線長和環境的影響大。碩貝德的這項專利將T-Box在汽車中的位置改為安裝在天線下方 的車頂內側位置,可通過軟性導電材料、彈性材料或連接器等方式接天線PCB板與 T-Box PCB 板,保證了電性可靠性、安裝便利性並減少了開發成本。

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

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超聲波泊車雷達單車用量提升

自動泊車是智能網聯汽車的目標功能之一,一套傳統汽車的倒車雷達需安裝4個超聲波雷 達,而自動泊車系統則需要再增加 8 個超聲波雷達。超聲波雷達的工作原理是通過超聲波 發射裝置向外發出超聲波,通過接收器接收到發送過來超聲波時的時間差來測算距離。超 聲波雷達防水、防塵,即使有少量的泥沙遮擋也不影響。探測範圍在 0.1-3 米之間且精度 較高,因此非常適合應用於泊車系統。

常見的泊車超聲波雷達有兩種:第一種是安裝在汽車前後保險槓上的UPA(Ultrasonic Parking Assistant)超聲波雷達,用於測量汽車前後障礙物距離;第二種是安裝在汽車側 面的 APA(Automatic Parking Assistant)超聲波雷達,用於測量側方障礙物距離。UPA 超聲波雷達的探測距離一般在 15~250cm 之間,APA 超聲波雷達的探測距離一般在30~500cm 之間,APA 相比於 UPA 成本更高、功率更大。

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

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電子變壓器是順絡電子汽車電子產品線中的優勢品種,已在倒車雷達應用中實現了重點客 戶突破。根據調研反饋,2016年公司電子變壓器產品已經取得博世、法雷奧、日本電裝 等國際大廠認證,主要用於超聲波倒車雷達系統中,相關產品已取得穩定訂單。如前所述, 在 V2X、汽車智能化加速發展的背景下,單車的超聲波雷達數量將實現快速增長,相應的 與超聲波雷達一對一匹配的電子變壓器市場也將迅速擴容,相關業務有望成為順絡電子的 重要業績增量,在此重申推薦。

V2X 對車路協同提出高要求,推薦智慧燈杆領域優質企業洲明科技

所謂車路協同是基於 C-V2X 技術將 RSU(路邊單元)與 OBU(車載單元)的信息進行有 效交互,從而使得駕駛者能第一時間瞭解交通信息和危險狀況。華為在2018年世界移動 大會上便發佈了其首款商用 C-V2X 解決方案 RSU(路邊單元)。

智慧燈杆是遵循城市道路、街道分佈,按照“共建共享”的理念,將攝像頭、廣告屏、充 電樁、小基站等功能集於一身的新型信息基礎設施。我們認為,智慧燈杆一方面有助於解 決“多杆林立”、“單杆單用”等城市基礎設施問題,從而實現城市公共空間的高效利用; 另一方面智慧燈杆將作為 5G 時代小基站的重要載體,在車聯網建設、雲網建設以及通信 網絡建設過程中得以廣泛應用。

華為預計在未來 5 年(2020-2024 年)內在全球將新增超過 1000 萬隻智慧燈杆。根據 ABI 數據,截至 2016 年末全球有超過 10 億根電力杆和燈杆、1 億根監控杆和傳輸杆、1000 萬個電話亭以及 1000 萬個廣告牌,且大部分的杆資源集電力、傳輸網及路權等站址核心 要素於一身,是天然的小基站站址選擇。ABI 預計 2019、2020 年室外杆站的數量將超過 300 萬、400 萬站,2016-2020 年間的 CAGR 達到 48%,遠超傳統塔站和屋頂塔站的增 速。

洲明科技作為邊緣計算產業聯盟第一批理事單位之一和邊緣計算產業聯盟智慧路燈專門 委員會成員,自 15年就開始率先佈局智慧路燈,目前已在軟硬件技術方面均掌握核心競 爭力,公司搭建的光環境管理平臺可對整個智慧路燈生態系統進行統一管理控制。

5G+AI 助力安防監控龍頭進軍物聯網

2015 年以來安防下游客戶用於視頻監控採購的支出佔比穩定

以視頻監控目前最好的應用領域安防為例,安防的主要受眾為公檢法等政府部門及企業級 客戶。對於應用而言,除了持續的技術進步帶來供給端產品的變化外,需要形成商業價值, 還需要需求端採購新產品,形成實際的支出。

無論政府部門還是企業,每年花費在安防產品的採購金額相對穩定。以公安部和交通部披 露的財政支出詳細數據為例,因為公安口及交通口對於視頻監控產品的採購,主要是公共 安全領域,同時還會有公安及交通的科信部門做採購,我們採取公安部、交通部及司法部 決算支出中的公共安全支出及科學技術支出,大體作為兩個部門在視頻監控領域投入比例的模擬。具體情況如下圖 63-65 所示。可以看到,在有數據可參考的年限,公安部、交通部及司法部公共安全支出佔對因部門決算支出的比例穩定在一定的區間。

算法成熟背景下,ASIC芯片將為智能攝像頭普及創造性價比基礎

根據 2018 年浙江 2 個市縣視頻監控採購項目中標合同中所列示的產品價格來看,以常規 的 300w 紅外筒型及半球網絡頭為例,集成商採用的是市場熟知的某大公司品牌,採購單 價為 1550 元,而人臉識別的攝像頭則單價快速提升至 6500 元,這中間主要的成本差價 是人臉識別的芯片及相應算法成本的增加,目前,人臉識別攝像頭相對用的比較多的GPU是 NVIDIA Jetson TX 系列,結合亞馬遜的報價,2019 年 3 月 TX1 套裝零售報價還在 477 美金,如果按照零售價記硬件成本,相當於硬件需要增加 3250 元左右的成本。

雖然大廠採購成本低於零售價,同時算法可以採用自身算法。假設大廠採購TX系列 GPU 成本為零售價格的 50%,即為 1600 元左右。但對於一個終端價格 1500 元左右的攝像頭 而言,增加 1600 元左右的成本,再考慮到終端廠商的毛利率加成,基本一個攝像頭的價 格比起常規的 To B 用攝像頭價格,翻了 3 倍。同時,實現人臉識別還有第二種方式,即 前端不做改造,將前端攝像頭數據接入智能服務器,通過服務器的算力來實現數據的結構 化及人臉識別比對,目前市場某大公司品牌人臉識別智能服務器合同價格約為 230,000 元。

人工智能需要通過以大數據為基礎,通過“訓練”得到各種參數,把這些參數傳遞給“推 斷”部分,得到最終結果。GPU芯片目前是先發制人的“十項全能”選手,但也因為 GPU 在圖像處理領域“十項全能”,也導致其算力,對於算法成熟後,過於富餘,也帶來了成 本高昂的問題。相較之下,當算法成熟後,ASIC 芯片能做到效率高,成本與功耗最優。 算法成熟後,ASIC芯片只需要對圖像就算法選擇的參數做是否判斷,而不需要不斷的循 環運算。從而,對特定功能及特定算法,算力只需滿足算法所需,而不需要因為需要滿足 十項全能導致算力的浪費,進而帶來成本的快速下降。

根據我們行業調研情況,目前市場已經出現了部分價格 15 美金左右的 ASIC 芯片,滿足 特定算法在前端的應用。對於一個價格為 1500 元左右的前端攝像頭價格,15 美金相當於 成本增加約 100 元,即便考慮到設備商的毛利率加成,對比 GPU 而言,ASIC 成本都下 降到了終端客戶可接受的範圍內。現在可繼續期待的,是隨著算法類型的持續豐富,進而 帶來 ASIC芯片的豐富,及智能終端應用的滲透率逐步提升。

5G+GPU+ASIC 芯片的逐步發展帶來視頻監控應用領域的多元化

隨著 GPU 對於算法訓練的推動+雲端計算能力的提升,以及 ASIC 芯片推動前端智能的低 成本應用,視頻監控的應用領域逐步突破安防,開始介入商業運營,實現了應用領域的擴 容。同時,5G的加持有助於解決數據傳輸到應用的時滯問題,將更多應用,從實驗室推 向客戶。以如圖 65、69 所示的海康威視 AI 產品的 2 個應用領域為例:氣象智慧觀測及零 售業升級轉型。

氣象智慧觀測:海康威視通過開放AI平臺,使得客戶在其 AI 平臺上跑特定領域的算法, 比如氣象領域,與浙江氣象局合作,在其開放 AI 平臺上,進行各類天氣現象的素材收集, 標定和訓練,大大提升了算法落地速度。短時間內,相繼上線了結霜、雲量等氣象智能觀 測算法,實現霜、雲量等氣象的高性價比自動觀測。促成了“天臉識別”項目的落地。“天 臉識別”項目通過人工智能技術,能幫助氣象部門對雲量和雲狀、降水、雪深、能見度等 氣象要素進行更精準、更實時地觀測,不僅能進行大範圍的城市天氣的實時監測,還能縮 小到區域(比如某條路段)進行天氣監測,為城市管理部門提供決策依據,給人們的生活 提供更多便利。

零售業升級轉型:傳統零售中,哪些商品更受歡迎、門店管理是否按標準操作、客流量怎麼樣等,這類問題以前都是靠人工巡店手工收集信息,分析後再做出決策。應用科技、智能的技術,可實現遠程信息化彙總、可視化管理。

如上,都是視頻監控跳出安防的應用領域,拓展此前需求待挖掘的行業及市場,通過“AI+ 視頻”的形式,介入商業運營,並有了明確的運行模式的典型例子。除此外,其他的應用 領域,亦在逐步拓展及挖掘。比如珍稀動物、森林火災的的巡防,商業銀行應用視頻監控 從安防安保提升至客戶分析、機器視覺相關產品等,都是視頻監控應用領域突破安防,逐 步擴容的典型市場。

大尺寸顯示仍是物聯網的重要入口

5G 技術除了傳輸速度快之外,同樣具有覆蓋廣、低延遲、低功耗的特點,為物聯網(IoT) 的普及創造了良好的通信環境。根據ITU的數據,5G 標準將滿足一平方公里同時接入 100 萬個設備。基於傳感器、處理器技術進步可使互聯網連接成為各種消費產品的標準功能, 近兩年 IoT終端設備數量增長迅速。根據艾瑞諮詢數據,2017 年消費級 IoT 終端數量達 到 49 億部,2015-2017 年複合增長率為 27.7%,預計 2018-2022 年複合增長率仍將保持 25%以上,2022 年終端數量有望達到 153 億部。

LCD、OLED 面板打造室內物聯網入口

LCD、OLED 面板打造室內物聯網入口,繼續推薦視源股份(LCD 板卡及智能交互平板)、 京東方A(顯示面板及傳感器)。我們認為,物聯網以日常器物的智能化為基礎,以智能 終端入網為具體形式,以實現更便捷、更大範圍的人機交互為目的,而不論是對於單個智 能終端的操作,還是對群體智能終端的統一控制,顯示和觸控依然是目前最為通用而便捷 的“物聯網入口”方案。

基於對物聯網前景的看好,京東方在 2017 年全球創新夥伴大會上重點強調了自身的物聯 網戰略,並表示要在 5 年內開拓 100 個以上的物聯網領域細分市場,現已推出了透明顯示、 畫屏、電子標牌等產品。而全球LCD顯示板卡龍頭視源股份更是基於大尺寸 LCD 面板成 功推出了教育、會議用的交互平板產品 SEEWO 和 MAXHUB,並通過智能班牌、智能書 桌、智能書包等產品不斷豐富自身產品線。因此我們看好在LG所提出的 DOT(Display of Things)時代 LCD、OLED 顯示面板作為物聯網入口的應用前景。

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

5G產業發展機會全面盤點:5G開啟創新週期,全面擁抱科技硬核

5G 為基於軟件的高清視頻會議創造網絡基礎

2019 年視頻會議市場規模有望達到 596 億美元

視頻會議的早期概念,即 Picturephone,由 AT&T 於 1964 年在世界博覽會上推出,這使 得在兩個不同地點之間進行視頻通話成為可能。在 20 世紀 70 年代後期,AT&T 開始提供 Picturephone 服務,而愛立信也展示了其第一個視頻電話。在此階段,視頻會議的主要技 術是通過模擬公共交換電話網(PSTN)傳輸語音和圖像,成本高、體驗差,僅用於高端 商務場合。經過一段時間的發展,國際電信聯盟(ITU)也從 1996 年開始制定視頻會議 標準,進入 21 世紀之後以發展成硬件和軟件兩種主要的產品類型。

如今,隨著全球化進程不可逆轉地推進和相關技術的不斷進步,驅使越來越多的用戶採用 視頻會議方式進行溝通,以實現更優的通信和協作效率。根據 Frost & Sullivan 數據,2012 至 2016 期間,全球視頻會議市場的市場規模以每年 7.5%的複合年增長率從 319 億美元 增長至 426 億美元,而從 2017 年到 2021 年,Frost & Sullivan 預計全球視頻會議的 CAGR 將達到 8.3%,2019 年市場規模 596 億美元。

軟件視頻會議對網絡的傳輸速度和穩定性要求更高

硬件視頻會議系統主要是指基於嵌入式架構的視頻會議通信方式,主要採取H.320和 H.323 協議標準,通過 DSP+嵌入式軟件等實現視音頻處理、網絡通信和各項會議功能, 並且依託專用的硬件設備終端來實現遠程視頻會議的一種形式。硬件的最大特點是性能好、 可靠性高,缺點是價格相對較高,對設備終端和內網的配置比較冗雜,安裝繁瑣,且功能 比較固定,難以覆蓋現代會議場景的多功能需求。

相比之下,視源 MAXHUB 所採用的軟件實現方式不需要使用者部署硬件 MCU 終端,而 是將 MCU 放在網絡雲端,從而節省了用戶成本。其數據的傳輸、處理、存儲全部由視頻 會議廠家的計算機資源處理,用戶完全無需再購置昂貴的硬件和安裝繁瑣的軟件,只需打 開瀏覽器,登錄相應界面,就能進行高效的遠程會議。

軟件實現方式的優點是系統成本相較硬件解決方案低,同時可以支持多人大型會議,隨時隨地會議更加貼合“遠程”概念,而缺點是通過軟件實現的遠程會議通常依託於互聯網, 面臨著互聯網服務的一些共性問題,如服務的安全性、網絡質量以及穩定性帶來的影響等, 5G 的應用則為軟件實現方式的推廣構建了網絡基礎。

5G 提升遠程會議系統性能表現,有利於開拓市場

根據華為《室內 5G 網絡白皮書》中數據,圖表 81 列示了超高清視頻的網絡需求,我們 認為,5G 的應用將使得穩定的 8K 視頻會議成為現實,視頻會議的移動化或將普及,進而 促進其在“智慧醫療、智慧教育、應急指揮、智慧金融”等行業的應用拓展,推薦在高清 視頻會議領域有著全面軟硬件佈局的視源股份,目前公司旗下的 MAXHUB 品牌已開發出 會議平板、LED 終端、傳屏盒子、雲會議四大系列產品,致力於實現高效智能會議。

費城半導體指數屢創歷史新高

由 30 餘隻芯片股構成的費城半導體指數自 2018 年底觸底以來一直呈現強勢上行態勢。 截至 5 月 3 日,該指數今年以來已上漲至 1570.70 點,漲幅為 35.97%。值得一提的是, 4 月 3 日,費城半導體指數一舉衝破 2018 年 3 月 12 日創出的歷史高點 1445.901 點,走 出突破態勢。更是在 4 月 24 日達到歷史最高點 1604.57。

儘管行業基本面支持因素不多、銷售數據持續下滑、相關公司業績也比較不佳,但全球半 導體行業景氣週期預計在 2019年下半年回暖,屆時行業有望呈現前低後高運行態勢。不 到半年時間,費城半導體指數從低谷崛起再創歷史新高,我們認為驅動力主要在以下幾方 面:

首先,半導體行業巨頭之間併購重組加速,通過併購重組,行業龍頭地位盡顯。通過併購 重組,巨頭公司可以在較短時間內獲得急需的技術,取得規模和技術方面的優勢,實現跨 越發展甚至是多贏的局面。2019 年在行業週期下行階段,半導體行業逆週期投資及行業 低谷抄底已經成為各產業巨頭的共識。費城半導體指數成分股大部分為半導體各個細分領 域的龍頭上市公司,抵禦市場風險能力較強,在市場下行階段更體現出卓越的市場競爭力。

其次是多家行業巨頭如博通、臺積電、三星電子近期發佈的財報以及業績展望均預計,公司業務將在第二季度觸底,2019 年預計下半年業績將恢復增長。

第三,美國、韓國、日本、中國等國家持續發力 5G 商用市場,5G 為未來較為明確的投 資機會,對相關芯片的需求將會逐步釋放。結合 5G 在 2019 年、2020 年全球市場商用的 建設進展以及 2019 年下半年有望進入補庫存階段,5G 基建對芯片的需求增加,2019 年 下半年來自 5G 的下游需求有望回暖。

第四,5G 基建的完善將促進工業 4.0、智慧工廠、無人駕駛汽車、智慧城市、數字健康、 邊緣計算、信息安全、可穿戴式智能設備等諸多新興產業飛速發展,應用場景不斷增多, 這些產業對於半導體芯片的需求將逐漸增加。

美股芯片股漲勢強勁,在行業週期下行階段,以費城半導體指數為代表的半導體板塊又創 歷史新高,反映市場特別是機構投資者對以半導體芯片為基礎驅動的人工智能、自動駕駛、 5G 通信等新興產業的信心,以及未來半導體市場及需求的樂觀。

半導體設備、原材料、核心芯片國產替換加速

2018年的中興事件和福建晉華事件敲響了國內芯片自主可控的警鐘,引起了全社會極大 的反思與重視,中國大陸半導體產業的發展再度引起了舉國上下的重視。半導體產業的投 資把握兩條主線:第一是能夠實現國產替換硬科技;第二是尊重產業規律、循序漸進。

國產替換硬科技首先考慮的是半導體設備、原材料、核心芯片。半導體設備和材料處於半 導體產業的上游,為半導體芯片的生產提供必要的工具和原料,是現代半導體制造技術的 基礎。半導體生產工藝複雜,對半導體設備和材料的要求極高。集成電路產業按照摩爾定 律持續發展,製程節點不斷縮小,臺積電和三星先後宣佈 7 納米先進製程工藝的量產。

半導體制造技術十分精細,製造工藝的極其複雜,對設備和材料的要求非常苛刻。在7nm技術節點,對半導體設備和原材料的精度要求達到更精細的nm量級以下,並且集成電路 產品的晶圓加工工藝步驟將超過1000步,每一步的良率都將影響到綜合良率。因此,集 成電路製造過程中對設備和材料的穩定性要求極高。每一代的工藝製程節點對半導體設備 和原材料有不同的需求,往往提出更高的精度要求。

從供給端分析,根據中國電子專用設備工業協會的統計數據,2018 年國產半導體設備銷 售額預計為 109 億元,自給率約為 13%。中國電子專用設備工業協會統計的數據包括集 成電路、LED、面板、光伏等設備,實際上國內集成電路設備的國內市場自給率僅有 5% 左右,在全球市場僅佔 1-2%,技術含量最高的集成電路前道設備市場自給率更低。對應 巨大的需求缺口,中國半導體設備進口依賴的問題突出,專用設備大量依賴進口不僅嚴重 影響我國半導體的產業發展,也對我國電子信息安全造成重大隱患。

近年來,國內半導體晶圓廠的建設進程加快,晶圓廠建成之後,日常運行對半導體原材料 的需求大幅增加。半導體材料作為半導體產業鏈上游的基礎,從目前國內產業發展現狀來 看,其差距遠大於芯片設計、製造、封測等環節。產業發展進程甚至落後於半導體裝備。

半導體材料市場同樣處於寡頭壟斷局面,國內產業規模非常小。2019 年 4 月 2 日,SEMI Materials Market Data Subscription 公佈全球半導體材料市場在2018年增長 10.6%,推 動半導體材料銷售額達到 519 億美元,超過 2011 年 471 億美元的歷史高位。根據 WSTS (World Semiconductor Trade Statistics)的數據,芯片市場 2017 年創紀錄達到了 4122 億美元,2018 年創下歷史新高 4688 億美元。2018 年晶圓製造材料和封裝材料的銷售額 分別為 322 億美元和 197 億美元,同比增長率分別為 15.9%和 3.0%。

與半導體設備市場不同,半導體材料市場更細分,單一產品的市場空間很小,所以,少有 純粹的半導體材料公司。半導體材料往往只是某些大型材料廠商的一個塊業務,例如在陶 氏化學公司(The DOW Chemical Company),半導體材料業務只是其電子材料事業部下 面的一個分支。儘管如此,由於半導體工藝的對材料的嚴格要求,就單一半導體化學品而 言,僅有少數幾家供應商可以提供產品。以半導體硅片市場為例,根據 SEMI 數據,2017 年前四大硅片供應商分別佔據全球市場份額的36%、 29%、12%和 8%,合計佔據 85% 的市場份額。

半導體產業的另一條投資主線為是尊重產業規律、循序漸進。半導體產業的發展具有資本 投入大、研發週期廠等特點,為典型的資本密集型和知識密集型產業。今年為集成電路發 明 61 週年,全世界人類智慧的結晶才實現了今日集成電路產業的繁榮。國內半導體產業 的發展也重在人才積累,由簡入難,從中低端芯片做起,逐步實現國產替換。

由上圖可以看到,半導體產業發展的晶圓尺寸和工藝節點也是經歷了由2英寸到 12 英寸, 由微米量級發展到目前的 7nm、5nm 甚至未來的 3nm 工藝節點。目前除了相當一部分的 12 英寸硅晶圓的先進製程,尚有一部分 8 英寸硅晶圓的傳統工藝製程國內尚不能提供, 因此從國產替換角度,傳統制程的國產替換也具有巨大的市場前景。

5G 通信、人工智能等應用對射頻、AI、FPGA 等芯片的新增市場需求

全球半導體行業未來兩大長期增長點存在於 5G 通信與人工智能兩大領域。隨著消費類電 子產品需求飽和,半導體行業的增長將趨於平緩,然而許多新興領域將為半導體行業帶來 充分的機遇,特別是 5G通信和人工智能的半導體應用。

在費城半導體指數成分股漲幅前 15 名的公司中,有 8 家半導體公司直接或者間接受益於 5G 通信。除去半導體設備及其零部件製造公司 Lam Research、KLA、MKS,剩餘 4 家 半導體企業業務與人工智能相關。

AI 市場在 2017-2025 年有望保持平均 56.4%的複合增速。根據 Statista 的預測,到 2025 年,全球人工智能市場規模將達 359 億美元,2017-2025 年的 CAGR 達 56.4%。目前人 工智能主要應用在圖像識別、物品識別、檢測和歸類還有自動化的地球物理學特徵分析。

其中費城半導體指數成分股漲幅前 4 名皆為與 5G 通信相關的半導體企業。克里科技公司(CREE.O)是一家開發和製造半導體材料和設備的公司。該公司主要基於碳化硅、氮化 鎵和相關化合物生產半導體材料。該公司的專長是生產發光二極管產品、照明產品、用於 電源和射頻應用的半導體產品。高通科技(QCOM.O)是全球領先的通信芯片和 IP 提供 商,得益於為蘋果公司提供通信的基帶芯片,漲幅位居費城半導體指數成分股第二。

泰瑞達公司(TER.O)是一家自動測試設備供應商。公司設計、開發、製造、銷售自動測 試系統和解決方案,測試複雜電子用品,服務於不同行業—電子、汽車、計算機、通信、 無線、航空和國防。泰瑞達的自動測試裝備產品和服務包括:半導體測試系統、軍事/航空 測試儀器和系統、儲存測試系統、電路板測試和檢查系統、無線測試系統。泰瑞達為5G提供廣泛的測試芯片及平臺。

賽靈思公司(XLNX.O)和微芯科技(MCHP.O)是 All Programmable FPGA、SoC 和 3D IC 的全球領先提供商,主要提供設計、開發和銷售完整的可編程的邏輯解決方案。這些行 業領先的器件與新一代設計環境以及IP完美地整合在一起,可滿足客戶對可編程邏輯乃 至可編程系統集成的廣泛需求。這些解決方案包括:集成電路,可編程的邏輯器件;可編 程器件的軟件設計工具;提供知識產權的預定系統內核;設計服務、客戶培訓和外地的工 程和技術支持等。在5G和人工智能領域具有廣泛的應用前景。

人工智能芯片在深度學習算法中取代 CPU 芯片。現階段,以 CPU 芯片為代表的傳統計算 芯片以串行邏輯運算為主,在體系架構上無法高效實現現有深度學習算法對海量數據高吞 吐量、密集性線性代數任務的高並行化處理需求。

GPU、FPGA、ASIC 等人工智能芯片技術加速發展,呈現多技術路線併發創新的態勢。 GPU 芯片因其通用性較強且適合大規模並行計算而被廣泛採用,但能耗和價格雙高,因 此多限制部署在雲端或車載等對成本和能耗不敏感場景,代表企業包括英偉達和AMD。 FPGA 芯片可通過編程靈活配置芯片架構適應算法更新且能效高於 GPU 芯片,但產品開 發門檻較高,代表企業包括賽靈思、英特爾等。ASIC 芯片通過將算法固化實現極致的性 能和能效,且大規模量產後成本優勢突顯,但前期開發週期長易面臨算法迭代風險,參與 企業涵蓋英特爾等傳統硬件廠商以及谷歌、大量芯片初創公司等新興力量。

而半導體芯片是實現人工智能的硬件基礎。在需求增長的背景下,AI 芯片市場規模增長 迅速。根據中商產業研究院的統計,2016 年人工智能芯片市場規模達到 6 億美元,預計 到 2021 年將達到 52 億美元,年複合增長率達到 53%,增長迅猛。

化合物半導體等新型半導體材料在射頻、功率半導體等領域的應用

2019年以來,費城半導體指數成分股漲幅第一名為克里科技(代碼 CREE.O),區間漲幅 為 59.46%,高於費城半導體指數 24 個百分點。克里科技是全球規模最大也是技術最領先 的一家的 SiC 基板供應商,同時也是全球領先的 SiC 基 GaN 功率射頻器件供應商。

以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)等為代表的寬禁帶半導體材料被統稱為第三代半導體材 料。作為一類新型寬禁帶半導體材料,第三代半導體材料在許多應用領域擁有前兩代半導 體材料無法比擬的優點:如具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、高電子密度、 高遷移率等特點,可實現高壓、高溫、高頻、高抗輻射能力。利用寬禁帶半導體材料製造 的電力電子器件顯示出比 Si基電力電子器件更優異的特性。相對於 Si 材料,使用寬禁帶 半導體材料製造新一代的電力電子元件,可以變得更小、更快、更可靠和更高效。基於這 些優勢,寬禁帶半導體在家用電器、電力電子設備、新能源汽車、工業生產設備、高壓直 流輸電設備、移動電話基站等系統中都具有廣泛的應用前景。

特斯拉是第一家在其 Model 3 中集成全 SiC 功率模塊的車企,工程設計部門直接與意法半 導體的合作,特斯拉逆變器由 24 個 1-in-1 功率模塊組成,這些模塊組裝在針翅式散熱器 上。相比傳統的硅基 IGBT,SiC MOSFET 能帶來 5-8%逆變器效率的提升,也就是從 Model S 的 82%逆變器效率提升到 Model 3 的 90%,對續航提升顯著。也是除減重以外 Model3 能耗提升的第二大因素。

SiC MOSFET 除了整體能耗效率的提升,還有一個巨大的優勢在於高溫表現,IGBT 在高 溫下效率會有很大一截下降,而 SiC MOSFET 直到 200 度都能維持正常效率表現。這也 是為什麼 Model 3 性能版能適當提高驅動模塊的工作溫度來保證動力系統的長時間高功率 輸出。

GaN射頻器件的應用市場包括國防、衛星通信、無線通信基站,無線通信基站市場是GaN射頻器件最大應用市場。為了應對 2.4GHz 以上頻段 Si 器件工作效率快速下降的問題, 4G 通信基站開始使用 GaN 功率放大器。目前約 10%的基站採用 GaN 技術,佔 GaN 射 頻器件市場的 50%以上。未來 5G 通信頻率毫米波波段大於 20GHz,是 GaN 發揮優勢的 頻段,使得 GaN 成為 5G 核心技術。全球每年新建約 150 萬座基站,每座基站需要至少 20 只功放管,年需求總量約 3000 萬隻。頻率在 3.5GHz 以下的 GaN PA 價格在 10 美元 -12 美元之間。未來 5G 網絡還將補充覆蓋區域更小、分佈更加密集的微基站,對 GaN 器 件的需求量將大幅增加。

2017年全球 GaN 射頻市場規模約為 3.5 億-4 億美元,中國 GaN 射頻市場規模約為 12 億 人民幣,約佔全球市場近一半需求,其主要原因是華為、中興等公司在全球基站設備市場 份額佔比較大。Yole數據顯示,氮化鎵射頻器件市場預計 2020 年可達 6.2 億美元。2015 年至 2022 年複合增長率為 13%。

ABIResearch數據顯示2016年LDMOS在射頻功率放大器市場仍居壟斷地位,佔據76% 市場份額。隨著氮化鎵應用激增,到 2021 年 LDMOS 佔比將下降到 52%,而氮化鎵將由 15%上升到 42%。整個射頻功率器件的市場容量將由 2015 年的 15.1 億美元上升到 2021 年的 16.6 億美元(包括基站、醫療、雷達等)。氮化鎵射頻器件市場預計 2020 年可達 6.2 億美元。Yole 數據顯示,2010 年全球氮化鎵射頻器件市場總體規模僅為 6300 萬美元, 2015 年 2.98 億美元,2020 年預計約 6.2 億美元。2015 年至 2022 年複合增長率為 13%。

我們持續看好能夠實現國產替換的半導體設備、原材料、核心芯片,以及面向產業前沿需 求的 5G通信、人工智能芯片,包括模擬芯片、存儲芯片、MCU 芯片等。我們認為,在 政策、資金及國產化替代需求下,國內半導體企業不同於處於下行週期的全球半導體產業, 處於未來 10年以上的成長週期,建議投資者積極關注。

溫馨提示:如需原文檔,可在PC端登陸未來智庫www.vzkoo.com搜索下載本報告。

(報告來源:華泰證券;分析師:胡劍、彭茜)

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