通信行业：5G驱动新一轮换机周期即将开启

5G驱动新一轮换机周期即将开启 证券分析师：谢恒 执业证书编号：S0600518020001 联系邮箱：xieh@dwzq.com.cn 联系电话：13764142087 二零一九年二月 证券研究报告 1 高速高频 射频变革 三、四摄/3D Sensing OLED屏/折叠屏 光学/超声波指纹 双电芯/大容量 换机潮 5G 场景多样化+便捷化 内容丰富化 功能复杂化、多样化 交互方式 资料来源：东吴证券研究所整理 2 1.1. 从4G到5G的变化 图表：4G和5G的对比 资料来源：微波射频网，东吴证券研究所 5G：eMBB\URLLC\mMTC； 未来3年主要是sub 6G的升级。 频段 频率 带宽 中国移动 band 39 1.9G 20Mhz band 40 2.3G 50Mhz band 41 2.5G 60Mhz 中国联通 中国电信 band 40 2.3G 50Mhz band 41 2.5G 60Mhz 3 1.1. 从4G到5G的变化 图表：从分集到复用 资料来源：微波射频网，东吴证券研究所 4G后期CA逐渐成为广泛使用的技术； Sub 6G的升级，依靠MIMO技术实现。 4 1.1. 基带芯片开始支持5G 图表：华为5G解决方案麒麟980+巴龙5000 图表：高通第二代5G基带X55 资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所 资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所 17年10月，高通发布5G基带X50，采用单模设计，不兼容4G-2G频段，需外挂使用，19年第一批5G手机，包括已经发布的5G版三星S10，均是外挂X50基带；华为18年8月发布多模设计5G基带巴龙5000，将使用在19年5G手机上； 高通19年2月发布第二代5G基带X55，多模设计，覆盖5G到2G主要频段，年底商用。 5 1.2. 射频前端：通信系统的核心 图表：射频前端示意图 资料来源：微波射频网，东吴证券研究所 手机内部基本构造依不同频率信号的处理可分成射频、中频、基频三大部分； 射频前端模块由功率放大器PA、滤波器、双工器、开关等组成。 每增加一个频段，都需要增加一个滤波器、双工器和开关。 6 1.2. 射频前端市场：5G带动下，规模保持快速增长 图表：全球射频前端市场规模 图表：射频前端细分市场规模及变化（美元） 资料来源：QYR ，东吴证券研究所 资料来源：Yole，东吴证券研究所 根据Yole数据，2017年射频前端市场规模150亿美元，到2023年将达到350亿美元，复合年增长率为14%； 各细分市场增速不一：滤波器19%，规模最大、增速快，从80亿增长至225亿；功放7%，开关15%，低噪放大器16%，天线调谐器15%，毫米波器件将达到4亿美金。 7 1.2. 射频前端：5G高频拉动高性能滤波器需求 图表：各类滤波器性能 图表：手机内部使用滤波器情况 资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所 资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所 SAW：1.5GHz以内的应用，小型片式化，但通过开发高性能的压电材料和改进IDT设计实现高频宽带化、降低插入损耗，以适应5G应用，同时具有温度补偿特性的高性能TC-SAW需求将增多； BAW：适合高于1.5GHz时使用，尺寸随频率升高而缩小，适合要求苛刻的5G应用，且对温度变化不敏感，插入损耗小，带外衰减大； 适用于5G的高性能滤波器价值量更高。 8 1.2. 射频前端：GaN制程优势突出，提升PA价值量 图表：各代代表性半导体性能对比 图表：既定功率水平下相同电路不同材料的体积对比 资料来源：YOLE，东吴证券研究所 资料来源：微波射频网，东吴证券研究所 PA：把TX-VCO振荡出频率信号放大，获得足够功率电流，经天线转化为电磁波辐射出去； 半导体射频工艺主要有COMS、GaAs和GaN三类，未来将向GaN制程转移； GaN优势：可承受较高工作电压，可工作环境温度高，实现更高的功率密度以减小PCB体积，对于给定功率水平的能耗较低，响应快、频率特性好，适合高频率、宽带宽的应用，输出阻抗更高，便于阻抗匹配和功率组合; GaN成本较高，采用GaN工艺的PA价格更高。 9 1.2. 射频前端：MEMS开关迎发展机遇，射频价值量进一步提高 图表：天线开关示意图 图表：天线开关技术演变 资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所 资料来源：YOLE，东吴证券研究所 开关：切换天线工作状态的开关，接在电线和射频处理电路之间，这个开关的切换是CPU控制的，天线开关切换的是频段以及接收、发射状态； 天线开关技术主要有GaAs、SOS、SOI、MEMS4种； MEMS优势：运行能力好、宽带宽、小尺寸、高线性度、长寿命； 目前SOI工艺制备的射频开关无法满足5G时代的高线性度要求，MEMS开关迎来发展机遇，而诸多技术优势也使其成本相对较高，进一步提高射频价值量。 10 1.2. 射频前端格局：四大海外巨头垄断 图表：2016年SAW市场占有率 图表：2016年BAW市场占有率 资料来源：Skyworks，东吴证券研究所 资料来源：Skyworks，东吴证券研究所 射频前端市场集中度较高，被四大海外巨头Skyworks、Qorvo、Avago和Murata垄断，合计市场份额占比超过85%； 滤波器：Murata、TDK和太阳诱电在SAW占有率超过80%，Avago和Qorvo在BAW占有率超过95%； PA：Skyworks、Qorvo和Avago合计占据85%以上的市场份额； 开关：大多在北美，欧洲和亚太地区，2016年亚太地区的产值占全球RF开关总产值的62%以上，Skyworks占据22.56%的市场份额。 图表：2016年PA市场占有率 资料来源：Yole，东吴证券研究所 11 1.2. 射频前端发展趋势：模块化 图表：LTE阶段的射频前端模块 图表：高通推出毫米波天线模组 资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所 资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所 2015年起射频前端厂商推出模块化方案，将功放、双工器、滤波器、天线开关集成到一起； 模块化优势：减少使用空间，终端小型化；容易设计，降低复杂性；高标准的量产一致性；简化故障排查，便于维修； 高通近期推出毫米波天线模组；射频前端功率放大器和分集模组等模块化产品。 12 1.3. 终端天线：MIMO技术大大增加天线需求量 图表：MIMO系统原理 图表：MIMO技术的演进历程 资料来源：中兴通讯，东吴证券研究所 资料来源：中兴通讯，东吴证券研究所 5G频率提高，采用MIMO技术以减少传播衰减； MIMO技术是指在发射端和接收端使用多个天线传送和接收信号，提升信道的容量和可靠性； MIMO技术大幅增加天线需求，未来终端使用多根阵子集成的天线。 13 图表：LCP天线的高频损耗小 图表：iPhone X采用LCP天线 资料来源：光通信，东吴证券研究所 资料来源：ifixit，东吴证券研究所 LCP天线柔性性能更好，替代射频同轴线缆进一步节省空间；信号传输损耗小，更适合5G通信; LCP天线缺点在于材质收缩率高，生产难度高；供应商单一； MPI天线性能介于PI和LCP之间，供应商众多，兼