5G推動換機潮來臨,產業鏈多環節機遇將至

核心要點
2019年6月6日,工業和信息化部正式提前頒發5G牌照,我國正式進入5G商用元年。2017年起,隨著智能手機市場邁向飽和以及硬件創新乏力,智能手機換機周期拉長。而根據賽諾咨詢數據,5G技術以70%的意愿度成為最吸引用戶的換機動力。從近期公布的5G機型來看,銷售價格在4000-6000元區間,這將打消消費者對 5G手機 高價的顧慮,進一步刺激消費者換機意愿。5G建設加速、消費者對5G應用極具期待、5G終端價格適中,使得成為智能手機5G換機潮確定性進一步增強,預計2020年5G手機出貨量將突破2億部,在智能手機中的滲透率有望超過10%,相關產業鏈將迎來新的曙光。
5G手機設計升級帶來細分領域增量新空間
5G手機設計升級帶來細分領域增量新空間:相較于4G手機,5G手機設計升級主要集中在:1、手機通信系統結構升級( 基帶芯片 升級、 射頻 前端增量擴大、 天線 需求及材料升級),2、信號高頻化帶來機殼材料變化,玻璃機殼滲透率有望獲得快速提升。3、配備大容量電池撐起高功耗下的續航。4、高功耗帶來散熱性能需進一步提升。5、單機被動元器件(電感、MLCC等)單機用量提升,小型化趨勢明顯。全新的設計升級帶來相關細分領域增量新空間。
1.深度布局無線充電,充分受益市場持續增長
1.1.?智能手機市場飽和,局部創新難以推動購買力
經過將近10年黃金時期的野蠻生長,智能手機市場逐漸邁向飽和,全球出貨量在2016年達到巔峰14.7億部。從2017年Q4至2019年Q1,由于創新刺激乏力、換機欲望低迷等因素,每季智能手機出貨量皆成同比下滑之勢,2018年出貨量同比下滑3.7%,2019年Q1同比下滑達到7%。
作為智能手機出貨量第一大國,我國智能手機滲透率已達到97%以上,從2017年第一季度起,出貨量同比皆呈下滑趨勢,但下跌趨勢在2019年Q2有所止步。
2017年之后,在智能手機滲透率見頂的情況下,市場大環境帶來的出貨量沖擊更多集中在中小品牌,而頭部品牌的集中度進一步提升。 根據IDC統計數據,2019年第一季度,三星、蘋果、華為、小米、OPPO、VIVO六大品牌廠商出貨量占據全球手機市場的77.8%。在此背景下,各大手機廠商力爭以創新引領需求,如光學升級(雙/多攝像頭、3D Sensing)、玻璃/陶瓷機身、全面屏、無線充電、生物識別(指紋、虹膜、面部等)等功能開始普及,甚至出現了折疊屏、屏下攝像頭等頗為吸引眼球的新奇概念。
頭部格局穩定,性能升級競爭激烈,同價位產品走向同質化,這些現象表明智能手機已經走向相對成熟的紅海市場。盡管各大廠商不斷推出各類創新升級,仍無法調動消費者的換機意愿,智能手機換機周期逐漸變長。
1.2.?5G推進成為換機潮最大推動力
2018年伊始,全球的 5G 建設正在緊鑼密鼓的推進中。與2/3/4G建設不同的是,5G 在3GPP 組織內達成統一。在3G時代,全球有四個國際通信標準,分別是歐洲的WCDMA、美國的 CDMA2000、中國的 TD-SCDMA 以及美國 IEEE 的 Wimax。在 4G 時代,全球一共有三個國際標準,分別是3GPP的FDD-LTE-Advanced和TD-LTE-Advanced,以及 IEEE 的 802.16m。而5G時代,由于其系統性能更高,組網頻率也更高,因此運營商的組網成本也會更高,從建設成本和研發成本的角度來看,統一的制式可以大幅降低成本,加速了5G標準的推廣。
2019年6月6日,工業和信息化部向中國電信、中國移動、中國聯通和中國廣電正式頒發5G牌照,批準四家企業經營“第五代數字蜂窩移動通信業務”,相較于此前各運營商官方表述的“2020年5G正式商用”的時間表,工信部將 5G 牌照的發放時間至少提前了半年時間,這標志著我國正式進入5G 商用元年。
5G連接設備數的增長直接拉動了基站的需求量, 2017年我國4G宏基站數量增加到了360萬,而5G的宏基站規模的規劃是4G時代的1.5倍,5G宏基站數量約為540萬個,2019至2023年宏基站建設量增速將處于高速增長期。
除宏基站外,5G微基站建設將快速增長。 與宏基站相比,微基站在產品形態、發射功率、覆蓋范圍等方面都小很多。微基站的出現主要為了解決宏基站信號存在弱覆蓋、盲點區域以及熱點區域容量不足兩個難題。通過宏基站和微基站組合的超密集組網已經成為5G通信的重要技術。
根據賽迪顧問數據,5G宏基站數目約500~600萬,而配套微基站數約2500萬,基站建設合計投資額約1.2萬億,遠遠超出4G基站建設4500億投資規模,基站建設即將步入快速增長期。
5G的建設如火如荼地進行,與4G相比,5G的信號傳輸速率顯著提升,將從10Mbit/s 提升至100Mbit/s,峰值傳輸速率將從 1Gbit/s 提升至 20Gbit/s,單位面積傳輸速率則從 0.1Mbit/s 提升至 10Mbit/s,5G 面向的應用場景主要有三個方向,即大流量移動寬帶、大規模物聯網和高可靠低延時。根據賽諾市場研究的統計,針對手機新功能以及新概念的購買意愿來看,5G技術以70%的意愿度成為最吸引用戶的指標。
然而,4G手機的硬件并不支持 5GNR 標準,從而導致 4G 手機無法接入 5G 網絡。舉例來說,5G 使用的頻段和 4G 手機不一樣,所以手機里的濾波器的型號和支持的頻段是不一樣的;5G 終端對于天線的要求是 2T4R,而傳統的 4G 手機只有少數高端機型才支持,大部分的終端只有 1T2R,并且4G手機的芯片缺少5GNR基帶。因此,若消費者想使用5G網絡帶來的便利,必須更換5G手機。回看歷史,每一次通信制式的升級,都會成為終端行業發展的最大推動力,2013年12月4日工信部正式向三大運營商發布4G牌照,隨后兩年我國4G手機占比大幅提升,2014年底占比即超過70%,2015年底則超過了90%。
放眼全球,截至2019年7月21日,全球公布的5G終端總數為94款,較6月初增長近40%。其中智能手機25款,5G模組23款,CPE23款。在智能手機中,新增榮耀、魅族等品牌。而OPPO,VIVO,小米等品牌手機近期也陸續獲得3C許可,入網許可也將于近日獲得,這意味著今年下半年開始5G手機將會百花齊放。從近期公布的5G機型來看,銷售價格可低至4000元檔,低于此前的預期,這將打消消費者對5G手機高價的顧慮,進一步刺激消費者換機意愿。
綜上,5G建設加速、消費者對5G應用極具期待、5G終端價格適中,這三點使得智能手機5G換機潮確定性進一步增強,產業鏈將迎來新的曙光。
1.3.? ?5G手機推動智能手機產業增長,未來市場將步入紅利期
未來5G手機的銷量有望實現快速增長,5G手機將成為全球智能手機產業發展的新動能。根據IDC的預測,2023年全球5G手機出貨量有望突破4億臺,2019-2023年5G手機出貨量的CAGR可達29.77%。
由于5G手機可向下兼容4G、3G制式,未來5G手機銷量的增長將形成對非5G手機的替代,成為推動全球智能手機產業發展的主要增長動力。
未來5G手機加速滲透,市場將步入紅利期。根據IDC的數據,2020年全球5G手機滲透率超過15%,參照4G的滲透趨勢可見,全球5G手機正處于低滲透、高增長的加速滲透期。考慮到5G相對于4G在大帶寬、低延時和廣域連接等方面有大幅革新,對移動設備應用的影響更為深遠,我們判斷5G手機的滲透將比4G更加迅猛,預計2019-2021年全球5G手機產業將進入產業配套趨于完善、用戶認可度提升和產品大規模商用的市場紅利期。
2.5G手機設計變化帶來細分領域增量新空間
2.1. 手機通信系統結構升級
5G 為智能手機設計帶來的最直接的變化是通信部件的升級。智能手機的通信架構主要由天線、射頻前端和基帶芯片三部分組成。
2.1.1. 基帶芯片
手機通信部件中,5G基帶芯片是與4G差別最大的硬件。目前已發布5G基帶芯片的玩家有高通、華為、三星、聯發科、紫光展銳。蘋果與英特爾簽署了收購協議,將以10億美元收購英特爾大部分的智能手機調制解調器業務、相關知識產權、設備等,意在積極自研5G基帶芯片。屆時,世界三大智能手機制造商“巨頭”——蘋果、華為、三星都將采用自家的5G基帶芯片。
基帶芯片一直是手機通信的核心,由于其高技術門檻,有能力參與的玩家始終是少數。在5G之前,芯片領域一直被國外廠商長期壓制,在5G時代,以華為為首的國產替代將崛起。
華為巴龍5000是全球首款單芯多模5G基帶,基于7nm工藝制程打造,不僅支持5G前期的NSA非獨立組網技術,同時也支持5G中后期的SA獨立組網技術。此外,它還支持4G、3G、2G網絡,堪稱是目前最強的5G基帶。搭載巴龍5000的華為移動路由5G CPE Pro在MWC 2019大會上正式發布以及華為首款5G手機Mate 20 X的發布,標志著巴龍5000芯片正式進入商用階段。
此外,國內頂尖芯片公司紫光展銳也加入5G芯片布局,公司產品春藤510采用臺積電12nm制程工藝,同時支持SA和NSA組網方式,支持2G、3G、4G、5G多種通訊模式,符合最新的3GPP R15標準規范,支持Sub-6GHz 頻段及100MHz帶寬,目前已經攜手華為完成5G互通測試。春藤510以其高集成、高性能、低功耗的特性,可廣泛應用在多個垂直行業,為拓展5G創新業務應用貢獻力量。
傳統的手機芯片巨頭臺灣企業聯發科也同樣布局5G基帶芯片,其首款5G芯片Helio M70也早已公布,預計今年下半年開始出貨。值得一提的是,聯發科的Helio M70是目前唯一具有LTE和5G雙連接(EN-DC)的5G調制解調器,支持從2G至5G各代蜂窩網絡的多種模式、Sub-6GHz頻段、當前的非獨立組網(NSA)以及未來的5G獨立組網(SA)架構。
2.1.2. 天線
手機天線是手機上用于發送/接收信號的部件。5G時代,終端單機天線數量將快速提升,同時天線材料和封裝方式亦將進一步升級。
5G 增強移動帶寬帶來 Massive MIMO 技術的升級,新頻段的增加會帶來天線的增多,天線用量將提升,使得市場需求大幅增長。根據Qorvo的估算,在Sub-6G頻段,5GNR會做4x4 MIMO,因此會有4根天線,LTE也會有4根天線,同時Wi-Fi中需要做2x2 MIMO,需要兩根天線,再加上GPS L5天線,甚至無線充電也可采用天線,天線數量將大幅提升。
另一方面,由于高頻信道的要求,也使得對手機天線饋線的介電損耗、插入衰減等特性的要求提升,傳輸射頻信號的材質也發生改變,在3G/4G時代的PI基板天線由于傳輸損耗較大,無法適應5G的高頻傳輸。現有階段成熟的聚合物天線產品主要有LCP(液晶聚合物)以及MPI(改性聚酰亞胺薄膜),相比于傳統PI基板的天線,它們的傳輸損耗小,且靈活性好,更加節省空間。
與 3G/4G 使用的 FPC 天線的PI基板相比,LCP 天線制備難度均有增加,從而提升了LCP天線的價格。目前,傳統的 FPC 天線價格在 0.1~0.2 美金左右,LDS 天線(基板為塑膠、玻璃等)大約 0.3~0.4 美金,而 iPhone X 中使用的 LCP 天線的單價達到 5 美金左右。未來,MPI和LCP基板天線將因其良好的性能優勢在5G時代受益,但使用 LCP 基板的天線價格遠高于其他基板,當前亦有不少終端廠商在考慮使用 MPI 作為 5G(特別是Sub-6GHz)天線的基板材料。因此我們認為,LCP天線將在5G上大放光彩,MPI因其成本價格優勢,在當前4G 到5G的過渡時期,有望率先崛起。
5G時代天線市場的發展也為產業鏈相關廠商帶來新的增長機遇。2019年,本土廠商信維通信、立訊精密和碩貝德合計占據全球手機天線市場約50%的市場份額,市場優勢地位突出。
信維通信在手機天線領域覆蓋了FPC天線、LDS天線、NFC天線、cable天線、五金天線、InsertMolding天線等產品,擁有完整的產品布局,此外公司積極投入5G天線的研發,積累了Sub6G MIMO天線和毫米波相控陣天線等核心技術,并與高通在5G芯片LCP射頻天線領域達成合作,目前,公司已成為蘋果、三星、華為、小米等知名終端廠商的天線供應商,積累了眾多優質客戶資源。
立訊精密在消費電子領域深耕多年,多品類布局,專注于連接線、連接器、馬達、無線充電、FPC、天線、聲學和電子模塊等產品的研發、生產和銷售。公司把握市場方向,率先在LCP天線領域布局,目前已成為蘋果公司LCP天線供應商。立訊精密則憑借在模組環節的強大實力和豐富經驗,成功切入蘋果的LCP天線的模組制造環節,未來亦有望受益LCP天線帶動的天線價值量提升。
碩貝德在手機天線領域積累深厚,目前在天線產品領域覆蓋了FPC天線和LDS天線等品類,已成為華為、三星、OPPO的天線供應商,并且相關產品已切入華為高端旗艦的供應鏈,有望充分受益華為手機銷量在5G時代的增長。
2.1.3. 射頻前端
射頻前端主要由射頻開關、射頻低噪聲放大器、射頻功率放大器、雙工器、射頻濾波器等元器件構成。
為了提高智能手機對不同通信制式兼容的能力,4G方案的射頻前端芯片數量相比2G 方案和3G方案有了明顯的增長,單個智能手機中射頻前端芯片的整體價值也不斷提高。根據YoleDevelopment 的統計,2G 制式智能手機中射頻前端芯片的價值為0.9美元,3G 制式智能手機中大幅上升到3.4 美元,支持區域性4G制式的智能手機中射頻前端芯片的價值已經達到6.15 美元,高端LTE 智能手機中為15.30美元,是2G 制式智能手機中射頻前端芯片的17 倍。
隨著5G商業化的逐步臨近,現在已經形成的初步共識認為,5G 標準下現有的移動通信、物聯網通信標準將進行統一,因此未來在統一標準下射頻前端芯片產品的應用領域會被進一步放大。同時,5G下單個智能手機的射頻前端芯片價值亦將繼續上升。根據QYR ElectronicsResearch Center 的統計,從2010 年至2016年全球射頻前端市場規模以每年約12%的速度增長,2016 年達114.88 億美元,未來將以12%以上的增長率持續高速增長,2020 年接近190 億美元。
隨著移動通信技術的發展,特別是5G時代移動通信的頻段增加,帶動移動終端設備中射頻濾波器數量大幅增加;另一方面,移動通信系統的升級對濾波器的性能(高頻諧振、Q值,尺寸和功率容量)要求不斷提高,未來TC-SAW、BAW、FBAR等高端濾波器品類的占比不斷提升,有望帶動移動終端設備中濾波器整體價值量顯著提升,從而推動全球射頻濾波器市場實現高速增長。根據Qualcomm 數據,2018年全球射頻濾波器市場規模約88.59億美元,同比增長19.86%,預計2023年市場規模將達到210.33億美元。
在全球SAW濾波器市場,前五名Murata(日本)、TDK(日本)、Taiyo Yuden(日本)、Skyworks(美國)、Qorvo(美國)合計占據了全球95%的市場份額。在全球FBAR濾波器市場,Broadcom(美國)一家獨大,占據了全球87%的市場份額,此外Qorvo(美國)和Taiyo Yuden(日本)分別占據了8%和3%的市場份額。
5G時代對射頻功率放大器的提出了更高的要求,根據Qorvo數據,未來應用于5G的射頻功率放大器的功率將達到120W、效率將達到80%,相比前代技術具有大幅提升。
隨著5G時代射頻功率放大器的技術升級,全球射頻功率放大器市場也有望實現穩定增長,根據Yole數據,2018年全球射頻功率放大器市場規模約49.21億美元,同比增長6.84%,預計2023年市場規模將達到69.49億美元。在全球射頻功率放大器市場,前三名Skyworks(美國)、Qorvo(美國)和Broadcom(美國)共占據了全球86%的市場。
在5G時代,移動智能終端中需要不斷增加射頻開關的數量以滿足對不同頻段信號接收、發射的需求,與此同時,智能手機外殼現多采用手感、外觀更好的金屬外殼,一定程度上會造成對射頻信號的屏蔽,需要天線調諧開關提高天線對不同頻段信號的接收能力。根據QYR Electronics Research Center的統計,2011年以來全球射頻開關市場經歷了持續的快速增長,2018年全球市場規模達到16.54億美元,根據QYR Electronics Research Center的預測,2020年射頻開關市場規模將達到22.90億美元,并隨著5G的商業化建設迎來增速的高峰,此后增長速度將逐漸放緩。2018年至2023年,全球市場規模的年復合增長率預計將達到16.55%。
在全球射頻開關市場,卓勝微市場份額占據全球第五名,但市占率僅為5%。前四名Skyworks(美國)、Qorvo(美國)、Murata(日本)和Broadcom(美國)共占據了全球77%的市場。
隨著移動通訊技術的變革,移動智能終端對信號接收質量提出更高要求,需要對天線接收的信號放大以進行后續處理。一般的放大器在放大信號的同時會引入噪聲,而射頻低噪聲放大器能最大限度地抑制噪聲,因此得到廣泛的應用。
2018年全球射頻低噪聲放大器收入為14.21億美元,隨著4G逐漸普及,智能手機中天線和射頻通路的數量增多,對射頻低噪聲放大器的數量需求迅速增加,而5G的商業化建設將推動全球射頻低噪聲放大器市場在2020年迎來增速的高峰,到2023年市場規模達到17.94億美元。
在全球射頻低噪聲放大器市場,前五名Broadcom(美國)、ON Semiconductor(美國)、Infineon(德國)、TI(美國)和NXP(荷蘭)合計占據了全球52%的市場份額。
根據2015年5月國務院發布的《中國制造2025》,“到2020年,40%的核心基礎零部件、關鍵基礎材料實現自主保障”,“到2025年,70%的核心基礎零部件、關鍵基礎材料實現自主保障”,提升中國的芯片自給率已成為國家意志。在這一過程中,射頻前端芯片行業因產品廣泛應用于移動智能終端,行業戰略地位將逐步提升。
目前,我國射頻前端芯片已經形成了從設計、代工到封測的完整產業鏈,國內的射頻前端芯片的代表廠商卓勝微、紫光展銳、國民飛驤、唯捷創芯、韋爾股份等迎來重大發展機遇,在射頻前端芯片市場的占有率有望大幅提升,充分受益國產替代進程。
2.2. 信號高頻化帶來機殼材料變化
5G時代超高的通信速率需求,需要開發利用更多的頻率資源,更高頻的信號更容易被金屬所屏蔽,而非金屬材料的使用能較好保障信號的有效傳輸。此外,除5G信號的限制外,無線充電是靠電磁波來傳遞,其傳輸不能有金屬阻擋。 因此,金屬手機后蓋退出舞臺已經是大勢所趨,非金屬后蓋則有以下三種方案:
1:玻璃材質,裝飾工藝有Deco-film方案,也有噴涂方案;2:塑料方案,有復合板材方案,IML/IMT方案;3:陶瓷方案,有背蓋中框一體陶瓷,也有只是陶瓷背蓋。
此前市場關注度較高的是雙玻璃方案。iPhone X重回玻璃機身的引領下,近年來各大手機廠商旗艦機均采用了玻璃后蓋。由于陶瓷方案受到產能和良率的影響,價格較高,我們預計未來主流高端機型將繼續采用玻璃后蓋方案。
塑料復合板材則具有較高的性價比,其在抗沖擊能力以及輕薄方面更占優勢,復合板材的結構實現性較強,在弧面成型性能、圓角等加工工藝上難度低于玻璃,能夠實現豐富和多樣化的工藝,外觀上(視覺及觸覺)也可以實現與玻璃同樣的質感及光澤度。此外,復合板材成本低、加工效率高、易形成較大產能。因此我們判斷,未來中低端機型則將采用PMMA等新型復合板材后蓋。
我國手機后蓋市場空間廣闊,近年來穩步增長。2016年我國手機后蓋市場規模約391.62億元,同比增長11.59%,其中在玻璃、陶瓷、塑料和金屬等材質中,玻璃后蓋的占比逐漸提升,未來隨著雙玻璃方案的應用,玻璃后蓋市場規模有望進入快速增長通道。
玻璃后蓋市場的快速發展也為相關產業鏈廠商帶來新的市場機遇。玻璃后蓋產品的工藝流程長,加工難度大,行業存在一定的技術壁壘,目前,國內玻璃后蓋市場的集中度較高,形成了藍思科技和伯恩光學的雙寡頭格局。2017年藍思科技的市場份額約25%,伯恩光學的份額約為23%。藍思科技深耕玻璃后蓋產品多年,在相關領域有著豐富的技術積累,是國內最早實現3D玻璃后蓋量產的廠商之一,公司產品已成功導入蘋果和三星的供應鏈,在整個手機防護玻璃市場的龍頭地位顯著。伯恩光學早在2015年便是全球最大的手機玻璃蓋板生產商,目前在2D、2.5D和3D玻璃后蓋市場均有完善的產品布局,并且在3D玻璃市場占據了主要的市場份額,公司目前積累了華為、三星和蘋果等優質客戶資源,市場競爭力十分強勁。
2.3. 5G手機配備大容量電池撐起高功耗下的續航
近年來,基于鋰離子電池的高工作電壓、高能量密度、無記憶效應以及環保性高等特點,智能手機均配備鋰離子電池。然而隨著手機追求越來越高的速度,越來越高的清晰度,更大的屏幕,手機的單位時間耗電量在增加,手機需要的電池容量也越來越大。華為P系列手機,從2013年P6只有2000mAh,到最近的P30已有3650mAh,短短幾年幾近翻倍,搭載5G芯片的華為Mate 20X的電池容量更是高達4200mAh。把時間線再度拉長,在2G時代,手機只有一個小小的黑白屏,幾百毫安時的手機電池容量便可以輕松應對高達半個月的續航要求;到4G時代,即使三千毫安時的電池,也很難維持大屏幕手機超過一天的續航要求。
因此,在5G時代,手機顯示尺寸的增加、多攝像頭高清拍照、4K/8K高清視頻播放、多通信頻段兼容、高速率通信與運算等硬件與功能的再度提升,對手機續航造成一定壓力,必然要求手機配備有更大的電池,主流手機電池容量必然在3000mAh以上,高端機型在4000mAh以上,甚至更高。在當前鋰離子電池能量密度沒有大的突破和沒有新的電池材料的情況下,手機電池大容量的一個解決方案是使用雙電芯和異形電芯。在2016年,金立M6 Plus即采用雙電芯電池和雙充電快充方案,電池容量達到了6020mAh; 蘋果公司在其 iPhone X手機也采用了L型雙電芯電池設計方案,充分利用了手機內部的不規則空間。
隨著越來越多的手機廠商關注大容量電池以及多電芯電池方案,給消費鋰電領域帶來源源不斷的增長動力。如前文所述,未來隨著5G的應用,手機銷量將再次恢復上漲,隨之而來的是手機電池需求量也將增加,給行業帶來大量機會。當前,ATL、三星等企業在電芯層面依然占據龍頭地位,而在pack方面,國內的欣旺達、德賽則牢牢占據全球前二的位置,合計占有近半的市場份額。
2.4. 5G手機高功耗下散熱性能需進一步提升
按照理論數據,5G的傳輸速率將可以實現1Gb/s,比目前4G的速度快十倍以上,智能終端更大的傳輸數據容量、更快的傳輸速度以及運算速度的提升則會增加芯片的功耗,核心處理器等芯片的發熱量將顯著增大。譬如,華為輪值 CEO 徐直軍指出目前華為開發出的 5G 芯片的功耗是傳統 4G 芯片的2.5倍,這也意味著5G手機將需要更大的電池和更有效的冷卻方案。此外,上個月中國移動發布了《2019年智能硬件質量報告(第一期)》,測評了國內熱門的幾款5G手機,報告顯示,在5G網絡下,六款被測手機播放在線高清視頻60分鐘后,表面溫度在36至38攝氏度左右,相較其4G版本平均表面溫度有所上升,整機散熱性能有待持續優化。根據5G的高速率高運算量的技術特點,后續需持續加強對壓力場景下的局部散熱性能的提升。
目前,手機主流的導熱材料及方式主要有石墨導熱片散熱、導熱凝膠散熱、熱管散熱、導熱硅膠片散熱、冰巢散熱-液態金屬散熱和金屬背板、邊框散熱。而上文提到,玻璃、陶瓷等新材料機殼將替代金屬機殼是大勢所趨,但這些材料散熱性能不如金屬機殼,因此,對手機內部導熱器件的要求將進一步提升。5G手機終端對散熱產品的需求增長,有望成為相關市場成長的新動力。
根據Credence Research的預測,2022年全球熱界面材料市場規模將達到17.11億美元,2015-2022年的CAGR為12%。根據Gartner的預測,2025年5G手機導熱石墨單價為8.9元,全球手機導熱石墨市場規模達到163億元。在眾多導熱材料中,從散熱性能上看,石墨材料的導熱性能優異,其水平導熱系數可達傳統導熱材料鋁、銅的4倍以上,可實現快速高效的熱量傳遞。從成本上看合成石墨的成熟降低了石墨價格,為導熱石墨材料提供了突出的性價比優勢,因而基于石墨的導熱材料未來的應用前景十分明朗。
隨著導熱材料市場的發展,國內從事相關業務的產業鏈公司也迎來了新的增長機遇。國內從事石墨導熱材料的公司主要有飛榮達、中石科技和新綸科技等。
2.5. 被動元器件單機用量提升,小型化趨勢明顯
上文提到,5G時代將新增Sub-6GHz和毫米波頻段,新增一個頻段需要增加相應頻段的射頻前端器件,這將直接提升配套元器件電感器的用量,包括匹配電路的RF電感、為新的射頻器件提供DC-DC電源轉換的功率電感。電感利用電磁感應原理,通過與其他如電阻等元器件組合實現穩定電流、篩選信號、過濾噪聲以及抑制電磁波干擾等,有高頻電感、功率電感和EMI電感之分。
傳統手機中平均電感用量約為 20-30 顆,智能手機平均用量約為40-60顆,4G智能手機在80-110顆,在高端iPhone 機型上,每臺電感使用量就達到200以上。以 RF射頻電感為例,隨著手機的頻段增加,應用增加,用量大幅度提升,最早傳統的2G 手機單機用量僅10 個,增加到高端機單機用量100 個。
同樣的, 5G 智能手機的設計復雜度會進一步提升對MLCC的用量。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,5G手機的電容用量將進一步提升,達到1000顆以上。
5G手機對電容感阻等被動元器件的需求增加,將直接帶動細分子行業的景氣度的提升。根據 Paumanok預測,全球被動元器件市場規模將從2017年的238億美元,增加到2020年的286億美元,其中容阻感占比達到90%。
2.6.?5G對配套芯片提出更高要求,推動半導體產業成長
除了通信系統內各組件的革新,5G對終端內配套芯片的升級也有顯著帶動作用。首先,5G的高速特性將顯著提升終端設備的數據吞吐量,不論是數據緩存還是存儲都需要配套更大容量的存儲芯片,以華為首款5G手機Mate 20 X 5G版為例,一方面手機的存儲容量跳過了128G,直接從256G起步,存儲空間大幅提升;另一方面,根據ifixit的Mate 20 X 5G版拆解報告,華為的5G芯片巴龍5000捆綁了專用的LPDDR4X內存模塊,用以提供較大容量的數據緩存區。未來隨著5G的逐步滲透,手機等終端設備的存儲容量有望迎來配套升級,相應地提升高價值量存儲芯片的應用占比,從而帶動存儲芯片市場的增長。
另外,5G手機的數據傳輸速率相較4G大幅提升,除了需要高速5G基帶芯片的支持,還需擁有更強算力的處理器的配套,以實現在同樣時間內更多和更快的數據處理。之前的高通Snapdragon X50芯片需和高通主打處理器產品Snapdragon 855處理器芯片搭配使用,如今華為Mate 20 X 5G版的巴龍5000芯片也與麒麟980配套,兩款處理器芯片均采用目前較先進的7nm工藝制程,屬于安卓陣營中性能最強勁的處理器芯片之列。未來隨著5G手機的推廣,也將帶動處理器芯片在制程和多核心架構等方面的進一步升級,為相關芯片市場的發展注入新的動能。
此外,5G時代會有海量設備的接入,因此,5G有望帶動設備內處理器芯片和傳感器等芯片的總體用量的提升。以傳感器為例,攝像頭是目前智能硬件傳感器應用最成熟的領域,同時視頻數據也將成為5G時代最主要的流量。因此,光學硬件的升級有望伴隨著整個5G應用的進程,包括雙攝向多攝的攝像頭專業化裂變升級,也包括對深度信息感知的升級。
5G雖是通信技術的一次重要升級,但其對產業的影響已經外延到了與之密切相關的AI等新興產業。5G高速傳輸和低時延的特性使得數據的實時處理成為可能,這也為Al芯片在各類終端實時進行數據分析和智能化決策等應用鋪平了道路,有望推動Al芯片在產業互聯網、車聯網等對數據準確性、安全性和智能化水平有較高要求的領域落地,形成5G+AI的產業聯動。
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