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电子2020:国产替代正在进行时

时间:2020-07-23 19:27 来源:未知 作者:admin 点击:

  ◆2019年回顾与2020年展望。2019年电子牛市中,半导体景气复苏和国产替代(韦尔/圣邦/兆易等)、TWS渗透率提升(立讯/歌尔)、5G基站对于高频高速PCB需求大增(沪电/深南/生益)、5G手机创新(领益/鹏鼎等)是电子行业重点方向。G2中美的大国博弈背景下,展望未来,我们认为国产替代和创新浪潮仍是未来电子行业的发展主轴。2020年聚焦大空间和高增速细分子行业:半导体在国家意志驱动下,国产替代趋势有望持续;5G换机潮有望驱动创新的零组件环节业绩趋好;安卓TWS耳机渗透率提升,有望成为智能机之后的消费电子新热点;5G基站侧对于高频高速PCB需求将在2020年加速。

  ◆半导体:国产替代加速进行,设计百花齐放、制造和封测行业集中度上升。中美贸易摩擦下,国内终端厂商开始将供应链向国内转移,将真正发挥出下游带动上游发展的作用,半导体国产替代加速进行。代工模式使得中国大陆设计万花齐放,国产替代全面进行。制造属于重资产投资,集中度上升是趋势。封测领域长电科技、华天科技已进入全球前十。半导体设备领域中微公司、北方华创逐步打破国际垄断,国产替代加速进行。

  ◆5G:5G手机已来,多环节迎来全面变革;5G基站建设高峰正式开启,高频高速PCB壁垒深厚。(1)随着5G基础设施的逐步建设,我们预计5G手机将从2019年下半年开始推出,2020年快速放量,5G将成为电子行业在未来两年最大的发展动力。5G将带来毫米波、波束成形、载波聚合、阵列天线等方面的技术革新,也将给手机的基带、RF前端、天线、射频传输、散热/屏蔽、元件等环节带来变革。众多消费电子企业未来将随着5G手机的快速普及而明显受益。(2)5G基站建设将从2019年开始放量,预计2020-2022年将是基站建设高峰期。5G通信PCB制造难度加大,高频板和高速多层板门槛高企,国内三大龙头企业在通信板领域已积累了深厚实力。

  ◆TWS:“山寨”打开市场空间,安卓TWS拐点已至。Airpods证明TWS是一个真实的需求,但苹果对蓝牙连接监听模式进行了专利封锁。安卓TWS由于蓝牙连接稳定性、低延迟等问题导致体验较差,安卓用户需求得不到满足。2019Q3联发科络达、高通、华为相继实现了技术突破,同时华强北白牌TWS加速普及产品打开市场空间,安卓TWS行业迎来拐点。

  ◆激光:竞争格局将定,本土龙头崛起。激光器行业自2018Q4进入价格战阶段,锐科激光凭借技术优势、成本优势、本土服务与市场优势不断提高市场占有率。尽管短期公司盈利能力因价格战而受损,随着价格战趋缓,通过工艺升级、垂直一体化、自动化改造与规模化采购等方法有望使得盈利能力逐渐回升。

  ◆投资建议:聚焦半导体、5G和TWS。建议关注:1、半导体:闻泰科技、兆易创新、北京君正、韦尔股份、圣邦股份、紫光国微、长电科技、三安光电、飞凯材料等。2、5G手机:三环集团、信维通信、顺络电子、鹏鼎控股、蓝思科技等。3、PCB:深南电路、沪电股份、生益科技、弘信电子等;4、TWS耳机:立讯精密、歌尔股份、共达电声等;5、VRAR:水晶光电;6、其它:海康威视、大华股份、锐科激光等。

  自从中美贸易摩擦发生以来,科技行业一直是受到打击的重点。贸易摩擦将从两方面影响国内电子产业:首先,关税推升了产品成本,对美国出口压力加大,利润率受到挤压;其次,美国限制出口电子产品,这对中国电子厂商的经营造成直接性的破坏。由于华为是国内电子产业链的重要客户,华为事件的发展将对2020年电子产业的发展和投资机会产生非常重要的影响,也受到了投资者的广泛关注。

  1、我们认为以华为事件为代表的贸易摩擦将是未来电子产业的最大扰动变量。5G是目前电子行业发展的最大动力,而华为不仅仅是5G建设的主力军,更是国内电子行业的重要大客户。华为事件的发展将一方面影响上游供应商的出货,另一方面将影响国内5G建设的开展,将是未来一段时间最重要的变量。

  2、我们详细梳理了5G手机在各个环节的变革。由于5G要采用众多新技术,这些将对手机的基带、RF前端、天线、射频传输线、散热/屏蔽、元件等环节带来非常大的变革。我们详细梳理了每个环节的技术变化和需要的新型技术,以及将会受益的厂商。

  3、我们重点分析安卓TWS未来空间和产业链情况。TWS:“山寨”打开市场空间,安卓TWS拐点已至。Airpods证明TWS是一个真实的需求,但苹果对蓝牙连接监听模式进行了专利封锁。安卓TWS由于蓝牙连接稳定性、低延迟等问题导致体验较差,安卓用户需求得不到满足。2019Q3联发科络达、高通、华为相继实现了技术突破,同时华强北白牌TWS加速普及产品打开市场空间,安卓TWS行业迎来拐点。

  在华为事件影响下,我们预计国内半导体产业将加速发展。中美贸易摩擦下,国内终端厂商开始将供应链向国内转移,将真正发挥出下游带动上游发展的作用,半导体国产替代加速进行。在这样的行业发展趋势下,我们建议重点关注设计、封测、材料等环节,建议关注闻泰科技、兆易创新、北京君正、韦尔股份、圣邦股份、紫光国微、长电科技、飞凯材料等。

  5G基站大规模建设将在2019年下半年开启,2020年就将进入建设高峰期。随着5G基础设施的逐步建设,我们预计5G手机将从2019年下半年开始推出,2020年快速放量,5G将成为电子行业在未来两年最大的发展动力。我们建议投资者重点关注5G对于手机在基带、RF前端、天线、射频传输、散热/屏蔽、元件等环节所带来的变革,以及产生的投资机遇。在5G手机方面,我们建议关注三环集团、信维通信、顺络电子、鹏鼎控股等公司;在5G基站方面,我们建议关注深南电路、沪电股份、生益科技等。

  1、创新浪潮和国产替代有望打开广阔空间,2020聚焦半导体、5G和TWS

  复盘电子十年:并购和苹果供应链是核心驱动力,中国智能手机和安防产业强势崛起。电子行业是大规模的生产制造行业,十年长周期牛股均由业绩驱动,业绩高增长的背后是由苹果引领的智能手机渗透率持续提升的科技创新浪潮下,中国智能手机、安防、LED、半导体产业的崛起。(1)并购实现格局的升华。闻泰科技并购安世半导体、韦尔股份并购OV、信维通信并购莱尔德等经典案例都说明产业链的横纵向并购有助于企业实现客户的拓展和技术的深化。(2)苹果供应链是消费电子企业分化的核心。苹果供应链的导入有助于企业实现从设备、工艺、材料全方位的技术提升。

  2015-2018年:中国大陆电子产业的“三座大山”。第一座是中美贸易摩擦。中美贸易摩擦直指中国制造2025;第二座是智能手机饱和。智能手机是电子产业代表性产品,是中国电子产业发展的核心驱动力,渗透率饱和情况下的部分电子企业面临巨大压力;第三座是代工属性强,缺乏核心技术。这是一个对产业长远影响的因素,中国大陆已经崛起不少模组厂商,但仍然缺乏核心技术,产业链线年电子牛市:半导体、TWS和5G基站PCB是核心主轴。(1)国产替代叠加景气拐点,半导体板块业绩向好。汇顶科技、韦尔股份、闻泰科技等公司均实现业绩的快速增长。(2)PCB板块业绩向好:2019年是中国5G网络建设的元年,高频高速PCB行业由于5G建设和4G扩容,需求巨大且行业壁垒较高,深南电路、沪电股份业绩进入快速增长期。(3)Airpods销量大增,苹果再次引领消费电子的产业创新,立讯精密和歌尔股份收入实现快速增长,TWS耳机渗透率有望持续提升。

  1.2、空间:聚焦5G手机和TWS渗透率提升,半导体等环节国产替代空间巨大

  下游决定上游,寻找宏大空间和增速加速的子行业和公司。智能手机、平板电脑已趋近饱和,消费电子成长性大幅分化,未来电子行业的投资需要聚焦空间宏大和增速持续加速的子行业和公司。考虑到智能手机的巨大市场,5G换机潮有望驱动部分创新的零组件环节业绩趋好。TWS耳机有望成为智能手机之后的消费电子热点、5G基站侧对于PCB的需求将在2020年加速。此外汽车电子空间巨大,仍处于渗透早期,将是未来部分电子公司核心拓展的领域。

  1.3、格局:华为事件趋缓与G2中美大国博弈,中国核心零部件的国产替代正在进行时近两年来,中美贸易摩擦成为扰动中国电子产业发展的重要因素,美国多次打击中国高科技行业,这对中国电子产业的发展造成了深远影响。2018年4月16日,美国宣布对中兴通讯执行7年禁令(美国政府在未来7年内禁止中兴通讯向美国企业购买敏感产品)。2018年10月29日,美国商务部宣布对福建晋华集成电路有限公司实施禁售令,禁止美国企业向后者出售技术和产品。2019年5月22日,根据《纽约时报》报道,美国政府正在考虑限制海康威视购买美国技术,将其列入美国商务部的“实体清单”。

  2019年5月15日,美国将华为列入出口管制“实体清单”。2019年5月15日,美国总统特朗普签署行政命令,要求美国进入“紧急状态”,美国企业不得使用对国家安全构成风险的企业所生产的电信设备。美国商务部工业和安全局把华为公司列入出口管制“实体清单”。美国商务部把华为列入实体清单依据的是美国《出口管理条例》,而该条例的特点是对外国的交易也加以限制,也就是“区域外适用”,即使是韩国、日本、欧洲等国家的产品也将被管制。如果违反,将被美国政府处以禁止与美国企业交易等行政处罚和刑事处罚。

  如果禁令持续,中国电子产业将受重创。以集成电路为例,集成电路是最典型的高科技含量的产品,美国一直对中国实施压制。中国企业在DRAM、NAND、CPU、GPU、FPGA等高端芯片几乎是空白,全部被海外厂商垄断,特别是美国厂商。2017年,Skyworks在华收入比重达到85%,高通在华收入比重达到69%,NVIDIA在华收入比重达到56%,应用材料在华收入比重达到47%,TI在华收入比重达到45%,他们都几乎垄断了中国在各自细分领域的市场。如果美国限制集成电路出口以技术封锁,对美国厂商而言是“发展”的问题,对中国电子厂商而言则是“生存”的问题。2018年发生的中兴通讯事件、福建晋华事件就是最好的见证。

  5G是大国博弈重要方向,2019年二季度,部分美国企业已停止供货和授权,市场普遍下修华为手机2019年出货预期至2.0亿部以下。我们认为实体清单事件涉及两个层面,一个是政治和大国博弈的层面,另一个是技术和供应链的层面。2019年4月12日,特朗普在白宫演讲主题是“美国必须在5G竞赛中取得胜利,美国不能允许有其他国家竞争对手在5G领域超过美国”。此前,美国已经禁止华为手机进入美国市场,并跨国抓捕华为高管孟晚舟;本次实体清单事件意味着美国对华为从“限售”(不让华为手机和通信设备在美国销售)升级到“限购”(限制华为从美国公司购买芯片、元器件和技术服务)。实体清单事件后,华为下修2019年全公司销售目标,市场普遍下修华为手机出货预期至2.0亿部以下。2019年6月29日G20峰会,华为事件趋于缓和。近期任正非接受雅虎财经采访表示预计华为2019年手机出货量有望超过2.7亿台。2019年6月29日,美国总统特朗普在大阪与中国国家主席习进行会晤后表示,双方进行了非常好的会晤,成效超出预期。特朗普当时表示,双方会继续进行贸易谈判。G20会议闭幕仪式后的记者招待会中,特朗普表示:“美国卖给华为数量巨大的产品,我们会继续销售这些产品、美国企业对于他们无法把产品卖出去感到相当不满,美国公司可以将他们的设备卖给华为,我说的是不涉及重大国家紧急问题的设备。”不过他稍后表示,并未将华为从“实体清单”上撤下。特朗普称华为是一个复杂的问题,会把这一问题留到中美贸易磋商结束时讨论。

  华为全球采购金额巨大,美国公司采购金额约110亿美元。华为2018年全球采购金额约700亿美元,其中美国公司采购金额约110亿美元;核心供应商92家,美国供应商33家,占比36%,主要领域包括集成电路、半导体、软件和光通讯;美国的前五大采购商包括伟创力(代工)、博通(模拟芯片)、高通(芯片)、希捷(硬盘)、美光(存储)。

  华为事件背后的大国博弈:受伤的不仅仅是中国及华为,美国供应链企业在华为事件中遭受重创。一方面,随着美国对众多国家加征关税和中美贸易摩擦持续升级,美国经济受到较大影响,特朗普在连任选举中受到较大压力;另一方面,实体清单事件后,美国供应链企业也受重创,众多美国硅谷公司高管均表态“希望与华为继续保持合作,华为禁令将对美国企业造成巨大损害”。特朗普6月底的表态与美国本土巨大压力高度相关。

  华为全球采购金额巨大,供应链去美化和国产替代将是大势所趋。华为拥有众多领域全球领先的技术水平,但是硬件方面,部分手机芯片领域仍需要向外采购;软件方面,电子设计自动化(EDA)工具等均由美国公司主导,中国或其他地区没有替代供应商。由于中美贸易摩擦不断反复,未来华为供应链去美化和国产化将是大势所趋。1.4、2020年聚焦半导体、5G创新、TWS、VR/AR

  2019年回顾与2020年展望。2019年电子牛市中,半导体景气复苏和国产替代(韦尔/圣邦/兆易等)、TWS渗透率提升(立讯/歌尔)、5G基站对于高频高速PCB需求大增(沪电/深南/生益)、5G手机创新(领益/鹏鼎等)是重点方向。G2中美的大国博弈背景下,展望未来,我们认为国产替代和创新浪潮仍是未来电子行业的核心主轴。2020年聚焦大空间和高增速细分子行业:半导体在国家意志驱动下,国产替代趋势有望持续;5G换机潮有望驱动创新的零组件环节业绩趋好;安卓TWS耳机渗透率提升有望成为智能手机之后的消费电子新热点;5G基站侧对于高频高速PCB的需求将在2020年趋于加速。

  1、半导体:国产替代加速进行,设计百花齐放、制造和封测行业集中度上升。中美贸易摩擦下,国内终端厂商开始将供应链向国内转移,将真正发挥出下游带动上游发展的作用,半导体国产替代加速进行。代工模式使得中国大陆设计万花齐放,国产替代全面进行。制造属于重资产投资,行业集中度上升是趋势。封测领域长电科技、华天科技已进入全球前十。半导体设备领域中微公司、北方华创逐步打破国际垄断,国产替代加速进行。建议关注:闻泰科技、兆易创新、北京君正、韦尔股份、圣邦股份、紫光国微、长电科技、飞凯材料等。

  2、5G终端:5G手机已来,多环节迎来全面变革。随着5G基础设施的逐步实施,目前市场已推出部分5G手机,如华为Mate 30 5G,我们预计5G手机将从2020年开始快速放量,5G将成为电子行业在未来两年最大的发展动力。5G作为一种全新的通信标准,将带来毫米波、波束成形、载波聚合、阵列天线等方面的技术革新,也将给手机的基带、RF前端、天线、射频传输、散热/屏蔽、元件等环节带来变革。很多电子企业已经提前在这些领域有所布局,未来将随着5G手机的快速普及而明显受益。建议关注:三环集团、信维通信、顺络电子、鹏鼎控股等。

  3、5G基站:建设高峰正式开启,高频高速PCB壁垒深厚。随着各国5G商用牌照发布,5G进入大规模建设阶段,目前已开展部分地区,如北京等核心城市的基站建设,我们预计2020-2022年将是基站建设的高峰期。5G基站对于通信PCB的拉动主要体现在用量和单价两方面。由于5G基站结构的变化,导致需要使用的通信PCB的面积出现了明显增加;同时5G高频高速传输需要使用新的特殊材料,制造难度也有明显加大,导致5G通信板的单价也有明显提升。伴随着华为与中兴等大陆通信设备厂商的崛起,以深南电路、沪电股份、生益电子等为代表的大陆PCB企业在通信板领域也积累了深厚的实力,在华为、爱立信、诺基亚、中兴、三星等全球五大通信设备厂商的份额均位居前列。5G通信PCB制造难度的加大,高频板和高速多层板直接提高了竞争门槛,使得已有厂商的地位进一步得到巩固。我们预计深南电路、沪电股份、生益电子等行业领先厂商将持续受益于5G建设浪潮。建议关注深南电路、沪电股份、生益电子。

  4、TWS:“山寨”打开市场空间,安卓TWS拐点已至。Airpods证明TWS是一个真实的需求,但苹果对蓝牙连接监听模式进行了专利封锁。安卓TWS由于蓝牙连接稳定性、低延迟等问题导致体验较差,安卓用户需求得不到满足。2019Q3联发科络达、高通、华为相继实现了技术突破,同时华强北白牌TWS加速普及产品打开市场空间,安卓TWS行业迎来拐点。建议关注:立讯精密、歌尔股份、共达电声等。

  5、激光:竞争格局将定,本土龙头崛起。激光器行业自2018Q4进入价格战阶段,锐科激光凭借技术优势、成本优势、本土服务与市场优势不断提高市场占有率。尽管短期公司盈利能力因价格战而受损,随着价格战趋缓,通过工艺升级、垂直一体化、自动化改造与规模化采购等方法有望使得盈利能力逐渐回升。建议关注锐科激光等。

  2、半导体:国产替代加速进行,设计百花齐放、制造主体集中2.1、四大逻辑看好半导体行业

  前有中兴事件、晋华事件,后有华为事件,中美贸易摩擦的背后是科技的较量,半导体始终是核心问题所在。半导体自主可控如今已到了不得不面对、不得不解决的地步。过去,国内下游终端厂商发展飞速,但缺少了对上游半导体厂商的扶持;如今,中美贸易摩擦下,国内终端厂商开始将供应链向国内转移,将真正发挥出下游带动上游发展的作用,半导体国产替代加速进行。

  我们认为全球半导体行业同比数据将于2020变好,逐渐迎来行业复苏。全球半导体行业自2018Q4进入下行周期,2018Q4基数低,2019Q4同比数据将会变好。

  1、库存角度:全球半导体行业2018Q4进入去库存阶段,去库存时间通常需要4-5季度,2019Q4库存有望去化完成,进入补库存阶段。

  2、需求角度:上半年中美贸易摩擦等外界因素抑制了下游需求,尽管智能手机、数据中心、汽车等销量增速放缓,但单机价值量仍在不断提升;5G、人工智能、汽车电子等创新应用将驱动行业继续成长,5G手机将于2020年大批量上市,成为半导体行业成长最为确定性的驱动力。

  3、资本开支及设备销售额角度:受到需求影响,不少晶圆厂资本开支有所放缓,但不是消失,只是迟到而已。台积电瞄准5G应用的5nm资本开支已率先加速。根据semi数据,全球半导体设备销售额将于2020年创新高。

  4、龙头印证:台积电展望乐观,拐点或现。台积电2019Q3营收94亿美元,同比增长12.6%,净利润32亿美元,同比增长13.5%,环比增长51.4%,营收和净利润均超预期。受惠于苹果、华为海思、高通、超微(AMD)的7纳米订单强劲,台积电展望2019Q4营收102亿-103亿美元,按照该预期,2019全年营收同比将增长14.2%-14.5%。2019Q3季度 7纳米制程营收占比达27%,16纳米以下制程营收占比达61%。台积电作为全球代工龙头,月度数据和后续展望是全球半导体景气的先导指标,我们认为全球半导体景气度或将显现拐点。

  2.1.3、逻辑三:政策红利大基金二期注册成立。“大基金”即国家集成电路产业投资基金股份有限公司,是在2014年9月由工信部、财政部的指导下设立,其成立目的是为了扶持中国本土芯片产业,以减少对国外厂商的依赖。2019年10月22日,国家集成电路产业投资基金二期股份有限公司(大基金二期)注册成立,注册资本为2041.5亿元。

  大基金首期实际募集规模1387.2亿元,投资覆盖了集成电路全部产业链。一期投资偏重龙头企业,在制造环节重点投资了中芯国际、长江存储和华力微电子;封测领域重点投资了长电科技、华天科技和通富微电;设计领域投资了紫光展锐、中兴微电子、纳思达;设备领域投资了北方华创和中微半导体;材料领域投资了上海硅产业集团、江苏鑫华和安集微电子。

  相比一期,二期资金结构更为多元化,长江经济带多个集成电路产业重镇积极参与。相比一期偏重于制造和封测,预计二期投向将偏重于下游应用、设计、材料、设备等,致力于打造自主可控的集成电路产业链。大基金二期于2019年11月开始投资。

  设立科创板和试点注册制,重点支持半导体产业,A股高估值有望实现产业引导并助力外延并购。2019年7月22日,科创板正式开市。2019年8月19日,国家发布《关于支持深圳建设中国特色社会主义先行示范区的意见》,提及“完善创业板发行上市、再融资和并购重组制度,创造条件推动注册制改革”。国家设立科创板和试点注册制,半导体等高新技术产业和战略性新兴产业是国家未来重点支持的方向。A股半导体企业普遍拥有远超全球市场的较高估值,一方面有助于引导人才、资本、市场资源向半导体产业引导,另一方面有助于A股上市公司通过外延并购以完善产业链布局。

  全球半导体产业分为IDM模式和代工模式。设计-制造-封测的代工模式使得半导体产业轻资产与重资产得以分离,设计公司专注于轻资产的产品定义,代工厂和封测厂专注于重资产的生产制造。在逻辑芯片中代工模式发展快速,而在存储、模拟射频和功率领域仍以IDM模式为主。主要是因为逻辑芯片生产工艺标准化,摩尔定律驱动性能提升和成本下降,而存储芯片类似于大宗商品,设计较为简单,制造规模化优势明显,模拟射频和功率半导体高端产品设计需要和制造工艺紧密结合。

  代工模式使得中国大陆设计万花齐放,国产替代全面进行。比如全面发展的华为海思;基带芯片领域的展锐、翱捷;电脑CPU领域的兆芯、龙芯;模拟芯片设计领域的圣邦股份;射频芯片设计领域的卓胜微、唯捷创芯;存储芯片设计领域的兆易创新、北京君正(ISSI);指纹芯片领域汇顶科技;CMOS设计领域的韦尔股份(豪威);内存接口芯片领域的澜起科技;消费电子SOC领域的全志科技、瑞芯微;打印机芯片领域纳思达;MCU领域的中颖电子;FPGA领域紫光国微等;功率芯片设计领域的新洁能,斯达半导体等。

  2.2.1、汇顶、韦尔、兆易:顶级公司市场需求与竞争格局是关键汇顶、韦尔、兆易三家公司具有世界级竞争力。2018年汇顶在屏下指纹领域销售额全球第一,韦尔在CMOS领域销售额全球第三(仅次于索尼三星)、兆易在NOR领域销售额全球第四(仅次于旺宏华邦电赛普拉斯)。短期成长主要在于行业市场需求增长(屏下指纹、摄像头、TWS)与竞争格局带来的市占率变化。长期成长主要在于三家公司从单一产品向平台型企业发展,丰富产品线,多轮驱动成长。

  圣邦和卓胜微属于模拟(射频)行业,该行业需要长期时间研发经验积累,龙头市占率超过25%,国产厂商市占率极低。圣邦和卓胜微在低端产品市场进行国产替代,收入利润逆势高速增长。短期通过不断研发+并购补全产品线,从低端向中端进行渗透,由于市场份额很小,3-5年高速增长可期。

  2.3、制造主体集中,设备国产替代加速进行制造属于重资产投资,行业集中度上升是趋势。大陆电子产业重资产投资成功的案例有LCD领域的京东方,LED领域的三安光电等。半导体制造的投资更大,封测领域长电科技、华天科技已进入全球前十。如今国内新建大量晶圆厂,我们认为未来主体集中将是趋势。代工模式中的逻辑芯片先进制程代工中芯国际,特色工艺成熟制程代工华虹半导体、华润微电子发展快速;功率IDM模式中的安世半导体在小功率领域跃居全球前列,存储IDM模式中的长江存储、合肥长鑫开始发力,但模拟、射频以及高功率功率IDM国内仍然是短板,亟需发展。

  半导体设备逐步打破国际垄断,国产替代加速进行。全球半导体设备行业呈现寡头垄断竞争格局,2018年国外前五大厂商市占达65%,受益于02专项计划,随着资金投入和技术突破,国内半导体设备厂商在细分领域正在逐步打破国外垄断,加速国产替代。设备龙头中微公司、北方华创印证半导体设备国产替代逻辑。中微公司刻蚀设备技术水平已达国际同类产品标准,7纳米和5纳米刻蚀设备得到台积电认证并进入生产线,MOCVD设备已实现国产替代,2018年占据全球氮化镓基LED用MOCVD新增市场的41%;北方华创主要产品刻蚀设备、PVD、CVD、氧化扩散设备等基本实现28纳米量产,14纳米进入生产线纳米投入研发。半导体设备作为大基金二期重点投资领域,有望在政策红利驱动下,进一步加速实现国产替代。

  3、5G手机:未来已来,多环节迎来变革3.1、5G促进手机变革,多环节迎来新机遇

  5G即第五代通信技术,其共有三大应用场景,分别命名为eMBB、mMTC和 URLLC。eMBB则增强移动宽带,通过更大带宽以及提升基带速率实现,是在LTE主流方向上的持续演进。mMTC即海量机器连接,可以实现更多终端和更低功耗的连接,也就是物联网。URLLC即高可靠、低时延,主要用于车联网等对可靠性和时延要求较高的领域。5G技术能够实现1-20Gbps的峰值速率、10-100Mbps的用户体验、1-10毫秒的端到端延时和1-100倍的网络能耗效率提升,是在4G基础上的极大提升。

  5G需要专用的通信频段,这些频段可以分为两组。第一组称为“Sub-6”,涵盖6 GHz以下的所有频段,可以在license频段中划分为5 GHz以下的频率,在unlicense的频谱中则有5 GHz到6 GHz之间的频段。Sub-6 GHz相对简单,不需要复杂的天线布置,并且传输距离更远,是对4G LTE的扩展,所以能够更早实现大规模商用。第二组频率是毫米波,频率在24.25GHz到52.60GHz之间,提供了更高的速率,能支持更多用户,但传输距离大幅缩短,覆盖能力显著减弱,需要微基站和大规模阵列天线技术(Massive MIMO)等新技术才能实现。

  2019年,5G手机成智能手机增长新引擎。从2G、3G、4G的发展历程来看,每一次通信技术的进步都将拉动新一代手机销量的大规模增长,并且市场更新换代的速度越来越快。因此我们预计随着5G通信条件的成熟,智能手机将开启新一波增长。根据IDC,2019年5G手机市场开始起步,受制于产品数量较少,价格较高以及5G网络尚未健全,出货量约为670万部,占整体出货量(13.95亿部)的0.5%,4G手机仍是市场主力。但随着2020年5G相关布局成熟并开始大规模商用,手机成本有所下降,智能手机将迎来换机潮,预计到2023年,5G手机出货量将达到4亿部,占整体手机出货量的26%,2019-2023年5G手机将以178.2%的CAGR带动智能手机整体出货量2.53%的复合增长。

  5G给智能手机带来最直接的变化就是与信号通信相关的变化,即天线、射频前端、基带芯片。在智能手机通信架构中,手机天线负责射频信号和电磁信号之间的互相转换;射频前端包括滤波器、双工器(Duplexer)、低通滤波器(Low PassFilter,LPF)、功放(Power Amplifier)、开关(Switch)等器件。滤波器负责TDD系统接收通道的射频信号滤波,双工器负责FDD系统的双工切换以及接收/发送通道的射频信号滤波;功放负责发射通道的射频信号放大;开关负责接收通道和发射通道之间的相互转换;基带芯片是用来合成即将发射的基带信号,或对接收到的基带信号进行解码。除了天线、射频前端与基带等环节之外,还有射频传输线、屏蔽/散热、元件等领域也会迎来变革。射频传输线用于连接不同射频器件,屏蔽/散热用于不同电磁信号之间的隔离与热量的消散,电感等元件则用于通信信号的耦合、屏蔽与隔离。随着5G的应用,手机产业链的这些环节也会迎来新的变革。

  3.2、基带:支持多模多频段,架构设计需全新升级基带(Baseband)是手机中的一块电路,负责完成移动网络中无线信号的解调、解扰、解扩和解码工作,并将最终解码完成的数字信号传递给上层处理系统进行处理。基带芯片主要是用来合成即将发射的基带信号,或对接收到的基带信号进行解码,此外还负责地址信息(手机号、网站地址)、文字信息(短讯文字、网站文字)、图片信息的编译,是手机实现通信至关重要的部件。

  5G基带芯片设计存在多个难点,考验厂商技术实力。(1)多频段兼容:3GPP制定的5GNR频谱有29个频段,除部分LTE频段外,还有新增频段。由于各个国家和地区的5G频段不同,基带芯片要实现全球通用,就要克服多频兼容的问题。(2)多模兼容:5G基带芯片需要同时兼容2G/3G/4G网络,4G手机需要支持TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、CDMA(EVDO、2000)、WCDMA、GSM 6种模式,才能涵盖三大运营商的2G/3G/4G网络,5G时代的兼容数将达到7模,也会增加芯片设计的难度。(3)数据传输量和传输速率:5G基带芯片的DSP能力需要支持庞大的数据运算量,这对芯片的效能和功耗设计等方面都提出了挑战。

  5G基带芯片需要同时兼容2G/3G/4G网络,所需要支持的模式和频段大幅增加。目前4G手机所需要支持的模式已经达到6模,到5G时代将达到7模,芯片设计复杂度会大幅提升。与此同时,5G基带芯片还需要兼容全球不同国家、不同地区的频段,不仅包括中国使用的3.5GHz、4.9GHz,还需要支持美国、韩国等使用的28GHz、39GHz频段,频段数量大幅增加。与此同时,在不同模式之间,频段还需要进行各种切换。

  5G基带芯片还需要满足更高的数据吞吐量要求。5G的增强移动宽带(eMBB)、海量机器连接(mMTC)和高可靠低时延(URLLC)三大应用场景都对数据传输量和传输速率有非常高的要求,传输速率需要达到10Gbps,连接量需要达到100万/平方公里,时延需要小于1毫秒。5G基带芯片需要全新的设计架构。支持多模多频段意味着5G基带芯片需要具备很好的弹性,可以使用不同的模式和频段;但更高的数据吞吐量要求却需要基带芯片拥有很好的性能表现。强劲的性能表现与良好的弹性设计是矛盾的,所以这个时候就需要对5G基带芯片的架构进行全新设计。

  5G基带芯片市场争夺激烈,六大厂商已入局。目前已发布或者正在研制的5G基带芯片包括:高通Snapdragon X50、高通Snapdragon X55、英特尔XMM8160、华为Balong 5000、三星Exynos 5100、紫光展锐Makalu Ivy510、联发科Helio M70。其中,华为和高通的产品最具竞争力,代表了行业最高技术水平,而英特尔则已经宣布将退出基带芯片业务。

  3.3、RF前端:性能要求提升,需使用新工艺与新材料射频前端是射频收发器和天线之间的功能区域,主要包括功率放大器(PA)、天线开关(Switch)、滤波器(Filter)、双工器(Duplexer和Diplexer)和低噪声放大器(LNA)等,直接影响着手机的信号收发。其中,功率放大器用于放大发射通道的射频信号;低噪声放大器用于放大接收通道的射频信号;天线开关用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段间的切换;滤波器用于保留特定频段内的信号,而将特定频段外的信号滤除;双工器用于将发射和接收信号的隔离,保证接收和发射在共用同一天线的情况下能正常工作。

  5G时代射频前端行业技术壁垒更高,全球市场份额集中于美日大厂。射频前端行业技术壁垒高,未来5G到来将使得技术难度更大。一方面,智能手机向大屏幕、轻薄机身方向发展,压缩了射频前端组件的空间,同时对射频前端的耗能情况提出了更高要求;另一方面,5G技术将使得射频前端模块的数量骤增,并且在支持多频谱,4G、5G信号的共存和互干扰等方面的设计难度变得更大。为了在有限的空间容纳扩展频段,射频前端越来越模块化,集成度越来越高。例如,利用先进的封装集成技术,基于各种元件的技术特点,将多个元件芯片封装(MCM)集成在一个外壳中(SiP)。另外,采用相同SOI工艺可将滤波器模块和其他射频前端模块进行单片集成,具有高集成度、低成本的优势。

  在5G时代,高频通信增加,大多使用2.5GHz以上频段,为了抑制外界噪音与不同信道之间的干扰,提供更优通信体验,高性能滤波器的整体市场需求将大大增加。传统陶瓷介质滤波器因为在高频时性能会出现大幅度下降,选择性随频率增高下降。TC-SAW与BAW滤波器解决了传统滤波器在高频时出现的问题,并且TC-SAW在传统SAW滤波器的基础上经过表面镀膜,减少了滤波器在工作温度升高时出现的局限性。BAW滤波器目前是高频领域最好的选择,但是受制于目前价格较高,只有少数频段选择使用。

  因此,我们认为5G时代SAW与BAW滤波器会出现高低互补。SAW滤波器因其成熟的工艺与成本优势将在低频范围继续大放异彩,而在3GHz-6GHz需要用到性能更优异但价格更高的BAW滤波器。总体看来,5G因通信频率更高,终端厂商需要兼顾性能与成本的情况下会采用SAW/BAW合用的形式。对于PA芯片,在2G时代,PA主要采用硅材料的产品;到3G和4G时代,PA以砷化镓(GaAs)为主流材料。进入5G时代,高频通信开始使得诸如SiC与GaN等性能更加优异的第三代化合物半导体需求出现明显增长。一方面,新的材料将带来价值量的提升,另一方面,频段数的增加也会导致PA用量提升,全球PA市场将迎来快速增长。根据Skyworks表明,全球PA市场预计到2020年将超过110亿美金。因此,我们认为5G时代SAW与BAW滤波器会出现高低互补。SAW滤波器因其成熟的工艺与成本优势将在低频范围继续大放异彩,而在3GHz-6GHz需要用到性能更优异但价格更高的BAW滤波器。总体看来,5G因通信频率更高,终端厂商需要兼顾性能与成本的情况下会采用SAW/BAW合用的形式。

  5G大部分频段在3GHz以上,甚至进入毫米波频段(30GHz以上),目前在6GHz以下主要是以GaAs HBT为主,28~39GHz频段主要是以智能手机GaAs HEMT和基站用GaN HEMTs为主,而高频毫米波段主要是以InPHBT以及GaN HEMT为主,以第三代化合物半导体材料为基的功率放大器市场规模将近一步扩大。

  除了材料变化外,数量也有望提升,目前主流手机配置约6个频段PA芯片,覆盖低、中、高三个频段,而5G通信频段跳跃变大,仅通过提高功率放大器的复杂程度已不能满足频段需求,未来手机PA数量有望将大大增加,使得单部手机中PA成本大幅增加。

  在5G通信中,实现高速率的关键是毫米波以及波束成形技术,但传统的天线无法满足这一需求,必须采用多天线阵列系统(Massive MIMO)。传统的TDD网络的天线条,而Massive MIMO通道数达到64/128/256个,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收,从而改善通信质量。

  具体来讲,随着电波频率的提高,路径损耗也随之加大。假设天线尺寸相对无线波长是固定的,载波频率的提高就意味着天线的缩小,同样的空间里可容纳的高频段天线数量就越多。因此,可以通过增加天线数量来弥补路径损耗。对于高频波来说,穿过建筑物的穿透损耗也会增加,从而增加信号覆盖的难度,传统的宏基站无法满足室内的信号覆盖,而使用Massive MIMO可以生成高增益、可调节的赋形波束,从而改善信号覆盖。此外,这种方式下不同波束之间的干扰小,能减少对周边用户的干扰,实现精准对接。

  5G时代对手机天线设计提出了更多挑战。(1)由于毫米波的波长很短,面临很强的金属干扰,PCB需要与金属物体之间保持1.5mm的净空。(2)5G天线是垂直与水平天线交互的点阵,对应两个极化方向的信号收发。(3)5G终端天线是相控阵体系,天线单元需要合成聚焦波束,需要规则的位置进行摆放,天线G信号会自动进行“手机寻优”,一旦被遮挡就会开始寻找最优误码率频段。因此在选择位置时,5G天线G天线,最好放置在手机上下端,尤其是上端听筒附近。(5)5G天线是一个含芯片的模组。天线个小天线,需要把引出天线与点阵天线做成一体,一个芯片管理四个点阵。

  5G天线需要新材料,LCP一马当先。现有4G手机天线的材质和工艺都不能直接用于5G手机天线,必须进行重大变革,采用全新的材料和制造工艺。未来天线设计的一个方向是将天线集成到射频前端电路中,液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer,LCP)是一种新型热塑性有机材料,具有低损耗(频率为60GHz时,损耗角正切值0.002-0.004)、低吸湿(吸水率小于0.04%)、耐化性佳、高阻气性等优点,非常适用于微波、毫米波射频前端电路的集成和封装。此外,对内部空间更紧张的全面屏手机来说,LCP软板因具有更好的柔性性能,占用空间相对较小而更为理想。iPhone X首次使用了LCP天线个,分别用于手机中主天线和分集天线中。

  除了材料,5G天线的封装方式也需要升级。毫米波天线阵列较为主流的封装方式是基于相控阵(phased antenna array)的方法,主要分为三种:AoB(Antenna on Board,即天线阵列位于系统主板上)、AiP(Antenna in Package,即天线阵列位于芯片的封装内),与AiM(Antenna in Module,即天线阵列与RFIC形成一模组)。这三种方式各有优劣,目前更多的是以AiM的方式实现,其设计重点主要有:天线阵列(包含feeding network,即馈入网路)的设计与优化能力、板材(substrate)与涂料(coating)的选择与验证能力、电气系统与结构环境的设计与优化能力、模组化制程的设计与实现能力,与软件算法的设计与优化能力等。2018年,高通就展示了世界上第一款完全集成、可用于移动设备的5G毫米波(mmWave)天线 GHz射频模块。高通的QTM052 mmWave天线 GHz射频模块都是为了配合高通的Snapdragon X50 5G调制解调器使用,帮助处理不同的无线、射频传输线:同轴传输线向LCP/MPI传输线升级传输线顾名思义,即为传输射频信号的连接器,目前最主要的射频传输线为同轴传输线。

  射频同轴传输线是由内外导体以同一轴线为中心线,内外导体间以绝缘介质作为支撑的一种传输系统,其起到的作用是传输各类射频电磁场信号,连接通信系统的各个子系统或者在各器件之间起到信号连接传导的作用。它是一种通信系统的无源端口元器件。

  同轴传输传输线在传输电磁场信号时具有明显的优势,圆柱形的外部导体具有几乎称得上完美的镜像效果,电磁能量环绕在中心导体的四周,单一纯净的旋转电磁场, 意味着充分利用了该系统的几何构造,阻抗恒定,并具有极佳的宽频特性(即使用频段根据结构可以从直流至几十GHz甚至更高)。

  各系列的射频同轴传输线具有统一的端口以利于相互转换互插,另外一端,可以和PCB、微带线、带状线、电缆、各类有源无源器件、天线配接,将信号在各个不同的终端之间传送。

  高精度的模具和射频测试能力是制造射频传输线的关键。微型射频传输线及组件的生产环节包括开发设计、模具开发、生产制造、测试和交付,其中生产制造环节包括冲压、电镀和注塑。为了满足手机轻薄化和 5G 通讯对微型射频传输线的要求,高精密度的模具是必要的前提。高精密度的模具开发以及冲压成型和镶嵌注塑需要高精度加工设备来保证。

  由于手机尺寸不断缩小、内部精密度不断提升,要求射频传输线的体积也不断缩小。以安费诺生产的射频传输线为例,目前直径已经小于1毫米。

  由于5G信号具有高频高损耗的特点,同时手机内部集成度进一步提升,对射频传输线的介电常数、信号衰减、器件尺寸等都提出了更高的要求,传统的同轴传输线不再适用,而需要使用新型材料制造传输线,目前LCP/MPI传输线G手机的技术方案。

  LCP/MPI传输线相比同轴传输线具有更小型化的优势。在手机内部空间器件越来越多导致集成度越来越高的情况下,手机厂商对小型化传输线具有非常强烈的需求,LCP/MPI传输线在这方面具有非常强的优势。LCP/MPI传输线拥有与同轴电缆同等优秀的传输损耗,并可在0.2毫米的3层结构中容纳若干根传输线,从而取代粗厚的同轴传输线。同时可以使用SMT工艺实现多功能整合,具有更高的产品集成度。

  目前以苹果为代表的手机厂商已经开始使用LCP/MPI材料作为射频传输线年开始全面上市,我们预计还将会有更多手机厂商采用LCP/MPI射频传输线,整个行业规模也将快速增长。3.6、散热/屏蔽:需求大幅增加,新材料加速普及

  5G手机对散热的高要求主要来自于功耗增加和手机结构变化两方面。其一,5G手机的性能大幅强化,集成度不断提高,5G的芯片功耗将是4G的2.5倍左右,工作时的功耗和发热量急剧上升。其二,5G天线数量增加,内部空间紧凑,而电磁波穿透能力变弱,手机外壳开始向非金属方向演进,这就需要额外增加散热设计。过高的温度会影响处理器的工作,甚至导致元器件损坏。可见,手机的散热情况对芯片性能和用户使用体验都变得至关重要,是5G手机非常重要的一环。

  从产品层面来说,导热材料及器件包括导热界面器件、石墨片、导热石墨膜等。导热界面器件的导热性能主要由填充的导热填料决定,目前广泛应用的包括导热膏、片状导热间隙填充材料、液态导热间隙填充材料、相变化导热界面材料和导热凝胶等。

  液冷散热是目前的主流技术方向,但各厂商在具体应用细节上有所不同。三星S10、魅族16、黑鲨游戏手机、OPPO R17、荣耀Note 10等都采用了液冷散热技术,但三星S10系列顶配版S10+采用了碳纤维液冷散热系统,小米旗下的黑鲨游戏手机2代采用了被官方称之为“塔式全域液冷散热”的技术,包括行业前沿的热板+热管组合散热设计,超大面积的热板、热管可覆盖全部发热部件,实现分区直触散热、独立热控。华为在旗舰游戏机Mate 20 X和荣耀Magic 2中则用到了更先进的“石墨烯膜 + VC均热板液冷散热”技术,应用了目前业界可量产最薄的0.4mm超薄VC(Vapor Chamber,均热板),由2片铜质盖板内部蚀刻出腔体,在腔体内部烧结毛细结构和支撑结构,经焊封、填充液态工质后抽真空制成。工作时,工质在真空腔体内热源附近受热蒸发,扩散到温度较低的区域冷凝放热,液体沿毛细结构再回流到热区。相比一维式的热管,均热板的二维散热模式将对CPU热源的覆盖由不足50%提升至100%。

  电磁屏蔽即通过阻断电磁波的传播路径,防止电子设备与外界电磁波的相互干扰,以及对人体的辐射危害。电磁干扰的解决方法主要包括两种,一是改良电子设备中的电路设计,采用滤波器件和不同特性元器件分开布局,或局部增加屏蔽罩,粘贴金属箔;二是在整个电子设备外壳或具有高电磁波发射能力的电路和器件周围,添加电磁波屏蔽罩,粘贴金属箔,喷涂导电涂料,镀导电金属层,增加电磁波吸收材料。常用的电磁屏蔽材料及器件主要包括导电塑料器件、导电硅胶、导电布衬垫、金属屏蔽器件、吸波器件和导电胶等。

  电磁屏蔽体对电磁的衰减主要基于对电磁波的反射和吸收。电磁波到达屏蔽体表面时,由于空气与金属的交界面上电磁屏蔽材料应用阻抗的不连续,对入射波产生反射;未被表面反射掉而进入屏蔽体的能量,在体内向前传播的过程中,被屏蔽材料所衰减,就是所谓的吸收。电子设备主要通过结构本体和屏蔽衬垫实现屏蔽功能。结构本体通常是有一定厚度的箱体,由钢板、铝板、铜板或金属镀层、导电涂层制成。屏蔽衬垫是一种具有导电性的器件材料,由金属、塑料、硅胶和布料等材料通过冲压、成型和热处理等工艺方法加工而成,用于解决箱体缝隙处的电磁屏蔽。

  电磁屏蔽材料的电导率、磁导率和材料厚度是屏蔽效能的三个基本因素,并主导了电磁屏蔽器件的技术水平。电磁屏蔽材料可分为金属类电磁屏蔽材料、填充类复合屏蔽材料、表面敷层屏蔽材料和导电涂料类屏蔽材料,主流的材料包括不锈钢、铜箔、铝箔、导电涂料、电磁波吸收材料(铁氧体、镍粉、碳黑、羰基铁等)。目前,导电涂料在全球电磁屏蔽市场中占据最大的市场份额。导电涂料为非金属表面(如塑料)提供电磁屏蔽,智能手机中常用的有铜导电涂料,用于高频EMI电磁屏蔽(>

  30 MHz),以及镍涂层,用于低频屏蔽。

  5G对手机电磁屏蔽技术的影响主要体现在材料和制备技术的创新上。一方面,厂商在现有的四大类材料的基础上,优化材料结构,改进成型工艺,例如,镀铝玻璃纤维具有优异的电磁屏蔽性能,同时还具有良好的力学特性,实现了功能化和结构化的结合,未来将成为导电塑料器件填充材料的主力。另一方面,一些新机理的电磁屏蔽材料正在研发,如纳米屏蔽材料可以借助纳米材料特殊的表面效应和体积效应,与其它材料复合也可望获得新型材料,此外还有发泡金属屏蔽材料、本征导电高分子材料等,具体可应用的前景还尚待验证。

  3.7、元件:单机用量增加,小型化要求更高电阻、电容、电感构成三大被动电子元器件。基于工作时是否需要电流,电子元器件可以分为主动电子元器件和被动电子元器件。其中,被动电子元器件在各类电子电气设备中必不可少,一般包括电阻、电容、电感和射频元件等。电感作为磁性材料产品,在射频系统中得到广泛应用,也是众多被动元件产品中受5G影响最大的产品。

  电感的基本原理是楞次定律。当电感中流过交变电流,产生的磁场就是交变磁场,变化的磁场产生电场,线圈上就有感应电动势,产生感应电流。最终效果就是电感会阻碍流过的电流产生变化,就是电感对交变电流呈高阻抗。同样的电感,电流变化率越高,产生的感应电流越大,那么电感呈现的阻抗就越高;如果同样的电流变化率,不同的电感,如果产生的感应电流越大,那么电感呈现的阻抗就越高。

  电感利用电磁感应原理,能够有效筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等,根据用途可分为高频电感、功率电感和EMI电感三种。5G的到来将会大幅增加高频电感的需求。

  高频电感主要应用于手机、无线路由器等产品的射频电路中,从100MHz到6GHz都有应用。高频电感在射频电路中主要有以下几种作用:①匹配(Matching):与电容一起组成匹配网络,消除器件与传输线之间的阻抗失配,减小反射和损耗;②滤波(Filter):与电容一起组成LC滤波器,滤出一些不想要的频率成分,防止干扰器件工作;③隔离交流(Choke):在PA等有源射频电路中,将射频信号与直流偏置和直流电源隔离;④谐振(Resonance):与电容一起构成LC振荡电路,作为VCO的振荡源;⑤巴仑(Balun):即平衡不平衡转换,与电容一起构成LC巴仑,实现单端射频信号与差分信号之间的转换。

  随着5G网络的部署,针对射频电感来说,通信频段的高频化和复杂化,使得射频电感的使用数量不断上升;同时,电感小型化、高Q值化提升技术难度和单体价值量。无线终端产品内部电路复杂,PCB板上电路集成度增加,5G移动终端将同时兼容2G、3G、4G、5G标准,射频前端复杂化,同时配置GPS、Wi-Fi接收天线等,内部干扰问题尤为突出,选择扼流用电感、共模扼流电感等器件至关重要。

  除了用量的增加,5G还要求电感的尺寸进一步缩小。由于手机内部空间本身就较为狭小,5G带来的频段增加又需要进一步增加电感用量,所以电感需要进一步小型化,我们预计01005电感将在5G时代成为主流的电感的型号。01005电感需要使用薄膜工艺,相比已有的绕线和叠层工艺难度更大,将导致价值量继续提升。

  通信技术从2G到5G的变迁一方面带动了下游智能手机的快速渗透,另一方面单部手机射频解决方案中的电感需求量在不断增长,两者共振扩大电感市场空间。5G智能手机将接力4G,继续实现向高端渗透。4G/5G手机在移动终端设备中占比的不断上升以及手机不断向高端渗透的趋势,将转化为单机射频被动器件价值持续增长的动力。

  随着各国5G商用牌照发布,5G进入大规模建设阶段,基站建设从2019年开始快速放量。截至2019年上半年,我国4G基站数量达到445万个,占全球一半以上。我们预计全球5G基站数量将达到700万个以上,参考4G基站建设节奏,我们预计2020-2022年将是基站建设的高峰期。

  5G基站在结构上相比4G出现了明显变化。4G基站通常包括BBU、RRU、馈线、天线等四个部分,其中BBU主要负责信号调制,RRU主要负责射频处理,馈线用于连接RRU和天线,天线主要负责导行波和空间波的转换。

  5G基站则被重构为三个功能实体:CU(集中单元)、DU(分布单元)、AAU(有源天线单元)。CU是将原BBU的非实时部分分离出来,负责处理非实时部分的协议和服务,BBU的剩余功能重新定义为DU,负责处理物理层协议和实时服务,BBU的部分物理层处理功能与原RRU及无源天线合并为AAU。

  4.2、5G基站建设大幅拉动通信PCB需求5G基站对于通信PCB的拉动主要体现在用量和单价两方面。由于5G基站结构的变化,导致需要使用的通信PCB的面积出现了明显增加;同时5G高频高速传输需要使用新的特殊材料,制造难度也有明显加大,导致5G通信板的单价也有明显提升。

  在AAU方面,5G基站的天线振子集成在一块PCB(含馈电)上,天线m,采用碳氢或PTFE等高频材料,单价约为3000元/平米至6000元/平米;天线枚,双面高速板,单价约为2000元/平米。

  TRX板通常采用高速材料,层数约为10-20层,尺寸约为0.4m*0.75m,单价约为4000元/平米。PA板集成在TRX上,总共有4块,每块尺寸约为0.15m*0.18m,采用碳氢或PTFE等,层数约为两层,单价约为3500元/平米。

  与此相对应,4G基站的天线馈电网络板和振子使用的PCB面积约为0.2平米,通常使用双面板,单价约为2000元/平米。4G基站的RRU主要包括中频模块、收放机模块、功放模块和滤波模块,使用PCB的面积约为0.1平米,单价约为2500元/平米。

  根据测算,5G基站每幅AAU的价值量约为3028元,由于每个基站需要使用3副AAU,则单基站的AAU价值量约为9084元。

  5G基站的CU+DU整体与4G基站的BBU类似,需要使用的PCB主要包括主控板、基带处理板、基带射频接口板等。4G基站的BBU包含3-5块板,单价约为4000元/平米,面积约为0.5平米。5G基站CU+DU使用20-30层的高速板,需要采用松下M6/M7等高速板材,每块面积约为0.15平米,单价约为7000元/平米。

  根据我们的测算,5G基站使用3副AAU和1个CU+DU的价值量约为1.22万元, 5G基站的PCB价值量相比4G基站增加2倍以上。

  伴随着华为与中兴等大陆通信设备厂商的崛起,以深南电路、沪电股份、生益电子等为代表的大陆PCB企业在通信板领域也积累了深厚的实力,在华为、爱立信、诺基亚、中兴、三星等全球五大通信设备厂商的份额均位居前列。

  5G通信PCB可以分为高频板和高速多层板两大类,两者的制造难度相比以往有进一步的增加,有望进一步巩固已有厂商的实力。

  1、高频板是指电磁频率较高的特种线路板,用于高频率(频率大于300MHz或者波长小于1米)与微波(频率大于3GHZ或者波长小于0.1米)领域的PCB,是在微波基材覆铜板上利用普通刚性线路板制造方法的部分工序或者采用特殊处理方法而生产的电路板。

  高频板的难点首先在于基材,需要使用低介质损耗Df的高频板材,为了保证较快的传输速度,介电常数Dk也要相对较小,常用板材主要有复合型高Tg材料、碳氢、PTFE等。

  在制造过程中,高频板的难点主要在于:1)沉铜:由于材料的原因,孔壁不易上铜;2)图转、蚀刻、线宽的线)绿油工序:绿油附着力、绿油起泡的控制;4)各工序出现严格控制板面刮伤等。

  1)层间对准度难点。由于高层板层数多,客户设计端对PCB各层的对准度要求越来越严格,通常层间对位公差控制75μm,考虑高层板单元尺寸设计较大、图形转移车间环境温湿度,以及不同芯板层涨缩不一致性带来的错位叠加、层间定位方式等因素,使得高层板的层间对准度控制难度更大。

  2)内层线路制作难点。高层板采用高TG、高速、高频、厚铜、薄介质层等特殊材料,对内层线路制作及图形尺寸控制提出高要求,如阻抗信号传输的完整性,增加了内层线路制作难度。线宽线距小,开短路增多,微短增多,合格率低;细密线路信号层较多,内层AOI漏检的几率加大;内层芯板厚度较薄,容易褶皱导致曝光不良,蚀刻过机时容易卷板;高层板大多数为系统板,单元尺寸较大,在成品报废的代价相对高。

  3)压合制作难点。多张内层芯板和半固化片叠加,压合生产时容易产生滑板、分层、树脂空洞和气泡残留等缺陷。在设计叠层结构时,需充分考虑材料的耐热性、耐电压、填胶量以及介质厚度,并设定合理的高层板压合程式。层数多,涨缩量控制及尺寸系数补偿量无法保持一致性;层间绝缘层薄,容易导致层间可靠性测试失效问题。图表57是热应力测试后出现爆板分层的缺陷图。

  4)钻孔制作难点。采用高TG、高速、高频、厚铜类特殊板材,增加了钻孔粗糙度、钻孔毛刺和去钻污的难度。层数多,累计总铜厚和板厚,钻孔易断刀;密集BGA多,窄孔壁间距导致的CAF失效问题;因板厚容易导致斜钻问题。

  5G通信PCB制造难度的加大,直接提高了竞争门槛,使得已有厂商的地位进一步得到巩固。我们预计深南电路、沪电股份、生益电子等行业领先厂商将持续受益于5G建设浪潮。

  2016年9月,苹果公司发布第一代AirPods,开创线月发布AirPods 2,10月底发布AirPods Pro。在苹果AirPods的引领下,三星和HOVM等手机厂商、Sony等传统音频类厂商也都加入TWS行业大军,百家争鸣。但是,TWS经过三年发展,2019Q1全球出货量中Airpods仍占了一半,与苹果比安卓1:6的手机出货量形成巨大差异。

  价格已降至百元,安卓TWS渗透率仍未提升。安卓TWS耳机报价已实现100-1000元价格区间的全覆盖,可见即使价格下降到百元级别,除了AirPods之外的其他TWS耳机仍未能使得行业拐点到来,因此,价格不是TWS痛点所在。

  我们认为连接的稳定性、低延迟、简易性才是核心痛点。苹果AirPods的蓝牙连接稳定、开盖即连体验好,第一代AirPods延迟168ms,第二代游戏延迟降低30%。在rtings测试的37款TWS耳机中,AirPods的延迟最低。结合苹果天猫旗舰店用户评价来看,用户对于苹果AirPods的蓝牙连接稳定性、延迟等问题基本没有提及,满意度较高。而其他品牌TWS耳机,用户对于蓝牙连接稳定性、延迟性满意度较差。我们认为连接才是TWS耳机的核心痛点,只有连接性能过关,TWS耳机才有存在的价值,才有可能替代传统的有线耳机和普通的无线耳机。否则,糟糕的断连、高延迟体验一次之后便可能会让用户放弃TWS耳机。5.1.2、2019Q3安卓阵营实现连接技术突破

  其他厂商转发模式不及苹果监听模式。普通蓝牙音频设备只能实现1对1连接,而TWS耳机两个耳塞之间没有导线连接,在和手机连接时则需要实现1对2的连接。苹果AirPods采用Snoop监听模式,即左右耳一起听,苹果对监听模式实现了专利封锁。早期其他TWS主要采用relay转发模式,音频从手机传到左耳(主设备),再由左耳转发到右耳(从设备)。相比于苹果的监听模式,转发模式存在以下劣势:1)由于需要通过左耳(主设备)再转发到右耳(从设备)这样一个过程,转发模式连接的稳定性与延迟都要比苹果的监听模式差很多;2)监听模式可实现任意单耳使用,而转发模式单耳使用只针对左耳(主设备);3)左耳(主设备)的功耗要显著高于右耳(从设备)。

  MTK络达于2019年初推出搭载新一代TWS技术(MCSync,Multi Cast Synchronization)的AB1532芯片。MCSync具有连线更稳定,减少断音跳音,支撑高解析音频码流,低延时,两耳耗电更平衡,各种手机平台都适用等优点。此外,MCSync也支持Multiple speakers连接。

  2019年中,络达推出更加成熟的AB1536芯片,其连接性能等综合体验向苹果AirPods看齐,成为爆款芯片。2019年7月,络达AB155X平台系列与Sony合作推出Sony WF-1000XM3产品,络达MCSync技术得到大厂验证。

  在TWS+连接技术下,会有两路独立的音频流从手机直接传输到两个不同的耳机,即左右声道独立连接。如果耳机跟手机通信过程中,检测到手机不支持TWS+技术,耳机会自动转换到可以兼容几乎所有智能手机的TWS通用模式。

  高通TWS+技术已推出一年多时间,但推广速度较慢。由于TWS+技术实际上超出了现有的蓝牙标准,需要通过优化蓝牙标准或者安卓系统进行实现。疯米FUNCL AI、OPPO O-Free、小鸟track air、漫步者TWS5等产品尽管采用了高通QCC30XX芯片,但都阉割了TWS+功能。

  我们认为,随着vivo 的 TWS Earphone以及1more最新款TWS耳机的推出,表明高通TWS+技术已经成熟,Q to Q生态才算真正的启动。

  过去,华为FreeBuds、FreeBuds 2 Pro、荣耀FlyPods采用的都是恒玄的转发方案。2019年9月,华为发布的FreeBuds 3则采用了华为自研的麒麟A1芯片,自研双通道同步传输技术,可以实现左右耳机从手机端分别获得左右声道的信号(与高通的TWS+技术类似),实现更高效率的传输和更低的功耗。

  在同样的干扰强度下,麒麟 A1 与苹果 H1 的抗干扰表现与 H1 基本一致,远远高于市场其他的芯片方案;在传输速率方面,麒麟 A1 芯片理论传输速率达到了 6.5Mbps,3 倍于其他芯片;在连接音频时,无损音频的传输速率达到了2.3Mbps。此外,FreeBuds 3 搭配独立的 Audio DSP 处理单元,时延被缩减到了190ms,这比 AirPods 的 220ms 少了 30ms

  我们认为,华为自研麒麟A1芯片与苹果自研H1 芯片类似,表明华为对TWS+耳机的定位上了一个新台阶。通过自研麒麟A1芯片与自身手机麒麟SOC平台进行适配,华为也将建立起自身的FreeBuds 3耳机-华为手机连接生态,达到甚至超过AirPods-iPhone生态良好的体验效果。

  当下华强北白牌TWS耳机盛行,甚至有点重现2010年左右山寨智能手机时代。根据天猫APP上部分白牌TWS耳机产品介绍,我们发现白牌TWS已经可以基本实现AirPods的大部分功能。我们在拼多多和天猫APP上搜索发现,华强北白牌TWS耳机售价在100-300元左右,拼多多上第一名销量高达5000多件,天猫上某款产品月销量超过3000件。

  安卓TWS销量有望达AirPods的6倍。络达、高通、华为各显神通推出差异化的连接方案,使得连接性能逐渐缩进甚至超越苹果的监听方案。华强北白牌TWS耳机火爆表明市场需求较好,甚似当年山寨机,非苹果TWS耳机或将迎来行业拐点。从出货量角度来看,2019Q1 AirPods出货量约占所有TWS耳机出货量的一半,即安卓TWS与AirPods的出货量比例大约为1:1。而安卓手机与苹果手机出货量比例大约为6:1。考虑到TWS耳机主要是配合智能手机使用,替代传统的有线耳机,甚至有可能成为智能手机的标配。因此,我们合理类推,未来几年,安卓TWS的年销量有望达AirPods的6倍。

  5.2.2、当下野蛮生长,未来手机厂商或成最终赢家目前TWS行业竞争格局是苹果一家独大,其他手机、传统音频、配件厂商百家争鸣,同时白牌TWS耳机盛行。参考山寨机发展历史,我们认为TWS行业竞争格局将经历以下几个过程:

  2)价格低廉的白牌TWS耳机促进消费者尝试体验TWS耳机,有利于打开TWS行业市场需求;

  4)手机品牌厂商凭借TWS耳机与智能手机形成的生态带来更好的体验,使得TWS耳机行业进一步向手机品牌厂商集中。

  激光技术已被应用于材料加工、通信与光存储、医疗与美容、研发与军事、仪器与传感器、娱乐显示、增材制造等重要领域。光纤激光器高效率、多用途、低维护成本的特点受到下游客户的青睐,在工业应用领域逐步挤占固体激光器和气体激光器的市场,市场份额占比从2009年的13.7%提升至2018年的51.5%,成为市场最大激光器品种。2018年全球光纤激光器销售收入为26.0亿美元,2009-2018年年复合增长率为35.50%,远高于同期激光器整体以及工业激光器的增速。

  7、投资建议:国产替代正在进行时,关注半导体、5G、TWS和激光的投资机会

  1、半导体:国产替代加速进行,设计百花齐放、制造和封测行业集中度上升。中美贸易摩擦下,国内终端厂商开始将供应链向国内转移,发挥出下游带动上游发展的作用,半导体国产替代加速进行。半导体设备领域中微公司、北方华创逐步打破国际垄断,国产替代加速进行。建议关注:闻泰科技、兆易创新、北京君正、韦尔股份、圣邦股份、紫光国微、长电科技等。

  2、5G终端:5G手机已来,多环节迎来全面变革。随着5G基础设施的逐步实施,5G手机2019年下半年开始推出,我们预计从2020年快速放量,5G将成为电子行业在未来两年最大的发展动力。很多电子企业已经提前在这些领域有所布局,未来将随着5G手机的快速普及而明显受益。建议关注:三环集团、信维通信、顺络电子、鹏鼎控股等。

  3、5G基站:建设高峰正式开启,高频高速PCB壁垒深厚。随着各国5G商用牌照发布,5G进入建设阶段,我们预计2020-2022年将是基站建设的高峰期。伴随着华为与中兴等大陆通信设备厂商的崛起,以深南电路、沪电股份、生益电子等为代表的大陆PCB企业在华为、爱立信、诺基亚、中兴、三星等全球五大通信设备厂商的份额均位居前列。我们预计深南电路、沪电股份、生益电子等行业领先厂商将持续受益于5G建设浪潮。建议关注深南电路、沪电股份、生益电子。

  4、TWS:“山寨”打开市场空间,安卓TWS拐点已至。Airpods证明TWS是一个真实的需求,但苹果对蓝牙连接监听模式进行了专利封锁。2019Q3联发科络达、高通、华为相继实现了技术突破,同时华强北白牌TWS加速普及产品打开市场空间,安卓TWS行业迎来拐点。建议关注:立讯精密、歌尔股份、共达电声等。

  5、激光:竞争格局将定,本土龙头崛起。激光器行业自2018Q4进入价格战阶段,锐科激光凭借技术优势、成本优势、本土服务与市场优势不断提高市场占有率。尽管短期公司盈利能力因价格战而受损,随着价格战趋缓,通过工艺升级、垂直一体化、自动化改造与规模化采购等方法有望使得盈利能力逐渐回升。建议关注锐科激光等。

  经过多年发展,公司已从原来的专注手机天线产品进化成围绕射频技术的大客户一体化解决方案平台,公司产品涵盖手机天线、无线充电、连接器与屏蔽件、SAW滤波器、声学多个方面。

  公司深耕射频技术,面向5G卡位好。虽然我国已在终端产品方面进入全球第一梯队,但我们在核心元器件方面还有较大发展空间。通信方面,即使是拥有华为、信维等厂商,但是在射频核心器件比如基带、射频前端等领域自供率还明显不足。信维通信瞄准这一点,通过自身长期在通信领域积累的技术开始向更深层的射频前端元件迈进。通过与中电55所合作,公司已经成功实现SAW滤波器的量产,并已经开始供应国内大客户,国际客户也正在积极验证,公司也成功打破长期的日美厂商垄断,实现了射频前端元器件国产的自主可控。

  除了射频前端,公司还在新型LCP天线方面开始布局,目前在研发上已有成果,并且已经通过了部分国际大客户的认证。其他产品比如无线充电、终端天线、射频隔离器件、声学产品方面进展良好,未来前景广阔。

  盈利预测、估值与评级:我们看好信维通信在围绕射频核心技术的基础上多产品线布局;射频前端目前已经实现突破,打破了日美厂商的垄断,国产替代空间极大。我们认为公司已完成天线到射频,无源到有源,材料到工艺的全产业链布局,未来将强者恒强。我们维持公司2019-2021年EPS 分别为1.07/1.45/1.82元,维持“买入”评级。

  风险提示:手机出货量不达预期;公司新产品进展不达预期;江苏建设的科技园项目进展不达预期。

  8.2、锐科激光(300747):短期看市占率提升,中期看毛利率回升,长期看应用广阔

  公司是国内光纤激光器龙头,硬科技突破实现对IPG国产替代的典范。光纤激光器难点不只在于整机,更在于实现上游零部件自制,需要深厚的光学材料+工艺积累,具有超高壁垒。公司2019年第三季度实现营业收入4.06亿元同比增长21.69%;实现归母净利润0.61亿元,同比减少42.24%。

  短期逻辑:市占率提升。18年公司国内市占率18%,19年有望提升至25%以上。对于IPG,公司具有成本低、服务好等本土优势。对于国内厂商,公司具有技术优势(高功率突破+垂直一体化)和组织优势(军工国企控股+核心技术人才持股)。

  中期逻辑:毛利率回升。工艺升级+垂直一体化,公司毛利率有望逐渐回升至45%左右。1) 工艺升级可短期内大幅降低成本,但从商业角度,激光器厂商会采取“挤牙膏”式的策略。2) 公司垂直一体化能力强,可以赚整机设计+元器件两个环节的钱。3) 高功率激光器并不意味着高毛利率,只有实现上游元器件自制且规模化的高功率激光器才有高毛利率。

  长期逻辑:应用广阔。中国约占全球市场的一半。激光器成本下降实现从军工等高端制造向民用中低端制造渗透,激发新需求。通用性强的打标、切割市场渗透率继续提升+低功率向高功率升级;定制化高的焊接市场刚开始渗透,空间是切割市场2倍。此外,非金属材料加工、科研、传感器、医疗、遥感等新应用打开新空间。

  盈利预测、估值与评级:我们看好锐科激光在核心元器件的自制率持续提升,以及公司在技术和研发方面的领先地位,未来有望借助成本优势拉近与海外龙头的差距,借助技术实力扩大对国内厂商的优势。我们维持公司2019-2021年EPS 分别为2.10/3.13/4.09元的预测,维持“买入”评级。

  风险提示:手机出货量不达预期;公司新产品进展不达预期;江苏建设的科技园项目进展不达预期。

  电子陶瓷行业龙头企业,核心竞争力突出。公司是国内电子陶瓷领域的龙头企业,深耕行业已近半个世纪,在人才与技术方面积累深厚。公司核心竞争力体现在高度的垂直一体化以及强大的成本管控能力,让其可以获得产业链整段利润,盈利能力强劲。公司2019年第三季度实现营业收入6.35亿元,同比减少40.09%;实现归母净利润1.99亿元,同比减少47.76%。

  电子陶瓷行业大,竞争格局好,公司赛道优势明显。电子陶瓷因为其优良的材料特性,用电的地方就需要用到电子陶瓷产品,市场空间大。根据智研咨询的报告显示,2017年全球电子陶瓷市场规模为226亿美元,未来行业增长性确定性高。公司主要竞争对手都在海外,留给三环的进口替代空间以及盈利空间都很大,公司通过过硬的产品质量与低廉的价格可以快速抢占市场。

  明星业务增长强劲,盈利能力不断提高。光纤陶瓷插芯产品通过主动降价抢占大量市场份额,目前公司该产品全球市占率已超七成,未来将受益5G基建;PKG封装基座产品打破海外垄断,进口替代以及高端元器件用市场巨大,公司已开始向更高端的CMOS以及滤波器用封装产品推进,盈利能力进一步提高。元器件类产品增长稳定,短期将受益于涨价逻辑。

  陶瓷外观件符合未来手机发展,“材料+”战略提升产品可扩张性。越来越多厂商开始使用陶瓷作为手机后盖,产业趋势向好。三环发布的“火凤凰”产品各项性能优秀,完美适应未来手机发展趋势。公司成立中央研究院,研发能力出众,贯彻的“材料+”战略让公司产品横向拓展至新能源、半导体领域。高产品可扩张性是公司长期增长的保证。

  盈利预测、估值与评级:我们认为三环集团是一家以材料为基石,拥有高技术、低成本、好管理,实现了高度垂直一体化的材料平台型公司。看好公司光纤陶瓷插芯受5G基础建设加速,市场需求增加;PKG产品整体行业需求量增大,高端SAW用产品逐渐放量;陶瓷外观件适配未来手机发展趋势,有望出现高增长。我们维持公司2019-2021年EPS 0.54/0.70/0.90元的预测,维持“买入”评级。

  风险提示:陶瓷插芯价格与增速不达预期;PKG产品进度不达预期;陶瓷后盖出货量不达预期。

  以电感技术为基础,向更多产品延伸。公司是国内领先的电感厂商,产品被国内外知名厂商采用,技术实力进入国际顶尖行列。公司依托电感技术,向电子变压器、滤波器等多领域延伸,市场规模不断扩大,未来潜力较大。公司2019年第三季度实现营业收入7.14亿元,同比增长15.14%;实现归母净利润1.02亿元,同比减少24.70%。

  电感业务盈利能力增强,受益于5G发展。公司积极开拓电感业务的新客户,在国产手机品牌大客户中取得重要进展。5G将带来通信频段的大幅增加,也将带来电感需求的大幅增加。与此同时,随着手机等产品在5G时代的内部空间进一步缩小,对01005等精密电感的需求也将增加。公司是全球排名前列的电感龙头,且成为少数可以量产01005电感的厂商,有望受益5G对电感需求的拉动。

  无线充电、电子变压器、陶瓷外观件等迎来收获期,驱动公司未来长期发展。无线充电市场将实现快速扩张,公司在价值量较高的线圈部分具有较为领先的技术水平,并与众多上下游厂商建立了良好的合作关系,新品有望在2018年实现大规模出货。电子变压器在新能源车中的渗透率不断提高,公司通过两次扩产已具备产能优势,并已成功进入博世、法雷奥等厂商的供应链,未来有望实现快速增长。

  盈利预测、估值与评级:公司是片式电感领域的龙头厂商,电感产能利用率保持在较高水平,未来产能有望进一步扩张。同时公司积极开拓电子变压器、无线充电、陶瓷后盖、微波器件、PCB 等新产品,这些新产品都具有广泛的市场前景,有望在未来助力公司的快速增长。我们维持公司2019—2021年EPS分别为0.56/0.70/0.89元的预测,维持“买入”评级。

  技术实力出众,深耕通信领域。公司定位中高端PCB产品制造商,PCB销售均价3000元/平方,部分同行仅800-1000元平米(4-6层),在高密度、高多层产品具有显著优势,可实现最高100层、厚径比30:1等产品,技术实力强大。公司深耕通信领域,通信营收占比超过60%,与华为、中兴、爱立信等顶级设备厂商建立了精密合作关系。公司2019年第三季度实现营业收入28.67亿元,同比增长36.69%;实现归母净利润3.96亿元,同比增长105.81%。

  把握5G大未来,积极拓展新市场。根据我们的测算,仅仅在宏基站部分,通信用PCB的单站价值量就将有超过一倍的增长,市场潜力巨大。公司作为国内外各大通信设备制造商通信用板的主要供应商,提前两年投入5G 相关产品的研发,相关产品已于2018年下半年开始试用,目前已在部分5G基站中得到应用。为满足5G用板需求,公司提前在南通新增34 万平高速数通板产能,重点针对高频高速板扩。