電子行業2020年投資策略:聚焦半導體、5G 和 TWS

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1、創新浪潮和國產替代有望打開廣闊空間,2020 聚焦半導體、5G 和 TWS

1.1、電子十年覆盤和 2019 年回顧:創新浪潮和國產替代

覆盤電子十年:併購和蘋果供應鏈是核心驅動力,中國智能手機和安防 產業強勢崛起。電子行業是大規模的生產製造行業,十年長週期牛股均由業 績驅動,業績高增長的背後是由蘋果引領的智能手機滲透率持續提升的科技 創新浪潮下,中國智能手機、安防、LED、半導體產業的崛起。(1)併購 實現格局的昇華。聞泰科技併購安世半導體、韋爾股份併購 OV、信維通信 併購萊爾德等經典案例都說明產業鏈的橫縱向併購有助於企業實現客戶的 拓展和技術的深化。(2)蘋果供應鏈是消費電子企業分化的核心。蘋果供 應鏈的導入有助於企業實現從設備、工藝、材料全方位的技術提升。

2015-2018 年:中國大陸電子產業的“三座大山”。第一座是中美貿易 摩擦。中美貿易摩擦直指中國製造 2025

;第二座是智能手機飽和。智能手 機是電子產業代表性產品,是中國電子產業發展的核心驅動力,滲透率飽和 情況下的部分電子企業面臨巨大壓力;第三座是代工屬性強,缺乏核心技術。 這是一個對產業長遠影響的因素,中國大陸已經崛起不少模組廠商,但仍然 缺乏核心技術,產業鏈話語權較弱。

2019 年電子牛市:半導體、TWS 和 5G 基站 PCB 是核心主軸。(1) 國產替代疊加景氣拐點,半導體板塊業績向好。匯頂科技、韋爾股份、聞泰科技等公司均實現業績的快速增長。(2)PCB 板塊業績向好:2019 年是中 國 5G 網絡建設的元年,高頻高速 PCB 行業由於 5G 建設和 4G 擴容,需求 巨大且行業壁壘較高,深南電路、滬電股份業績進入快速增長期。(3)Airpods 銷量大增,蘋果再次引領消費電子的產業創新,立訊精密和歌爾股份收入實 現快速增長,TWS 耳機滲透率有望持續提升。

1.2、空間:聚焦 5G 手機和 TWS 滲透率提升,半導體等 環節國產替代空間巨大

下游決定上游,尋找宏大空間和增速加速的子行業和公司。

智能手機、 平板電腦已趨近飽和,消費電子成長性大幅分化,未來電子行業的投資需要 聚焦空間宏大和增速持續加速的子行業和公司。考慮到智能手機的巨大市場,5G 換機潮有望驅動部分創新的零組件環節業績趨好。TWS 耳機有望成 為智能手機之後的消費電子熱點、5G 基站側對於 PCB 的需求將在 2020 年 加速。此外汽車電子空間巨大,仍處於滲透早期,將是未來部分電子公司核 心拓展的領域。

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1.3、格局:華為事件趨緩與 G2 中美大國博弈,中國核 心零部件的國產替代正在進行時

1.4、2020 年聚焦半導體、5G 創新、TWS、VR/AR

2019 年回顧與 2020 年展望。2019 年電子牛市中,半導體景氣復甦和 國產替代(韋爾/聖邦/兆易等)、TWS 滲透率提升(立訊/歌爾)、5G 基站 對於高頻高速 PCB 需求大增(滬電/深南/生益)、5G 手機創新(領益/鵬鼎 等)是重點方向。G2 中美的大國博弈背景下,展望未來,我們認為國產替 代和創新浪潮仍是未來電子行業的核心主軸。2020 年聚焦大空間和高增速 細分子行業:半導體在國家意志驅動下,國產替代趨勢有望持續;5G 換機 潮有望驅動創新的零組件環節業績趨好;安卓 TWS 耳機滲透率提升有望成 為智能手機之後的消費電子新熱點;5G 基站側對於高頻高速 PCB 的需求將 在 2020 年趨於加速。

1、半導體:國產替代加速進行,設計百花齊放、製造和封測行業集中 度上升。中美貿易摩擦下,國內終端廠商開始將供應鏈向國內轉移,將真正 發揮出下游帶動上游發展的作用,半導體國產替代加速進行。代工模式使得 中國大陸設計萬花齊放,國產替代全面進行。製造屬於重資產投資,行業集 中度上升是趨勢。封測領域長電科技、華天科技已進入全球前十。半導體設 備領域中微公司、北方華創逐步打破國際壟斷,國產替代加速進行。建議關 注:聞泰科技、兆易創新、北京君正、韋爾股份、聖邦股份、紫光國微、長 電科技、飛凱材料等。

2、5G 終端:5G 手機已來,多環節迎來全面變革。隨著 5G 基礎設施 的逐步實施,目前市場已推出部分 5G 手機,如華為 Mate 30 5G,我們預計 5G 手機將從 2020 年開始快速放量,5G 將成為電子行業在未來兩年最大的 發展動力。5G 作為一種全新的通信標準,將帶來毫米波、波束成形、載波 聚合、陣列天線等方面的技術革新,也將給手機的基帶、RF 前端、天線、 射頻傳輸、散熱/屏蔽、元件等環節帶來變革。很多電子企業已經提前在這些 領域有所佈局,未來將隨著 5G 手機的快速普及而明顯受益。建議關注:三 環集團、信維通信、順絡電子、鵬鼎控股等。

3、5G 基站:建設高峰正式開啟,高頻高速 PCB 壁壘深厚。隨著各國 5G 商用牌照發布,5G 進入大規模建設階段,目前已開展部分地區,如北京 等核心城市的基站建設,我們預計 2020-2022 年將是基站建設的高峰期。5G 基站對於通信 PCB 的拉動主要體現在用量和單價兩方面。由於 5G 基站結構 的變化,導致需要使用的通信 PCB 的面積出現了明顯增加;同時 5G 高頻高 速傳輸需要使用新的特殊材料,製造難度也有明顯加大,導致 5G 通信板的 單價也有明顯提升。伴隨著華為與中興等大陸通信設備廠商的崛起,以深南 電路、滬電股份、生益電子等為代表的大陸 PCB 企業在通信板領域也積累了深厚的實力,在華為、愛立信、諾基亞、中興、三星等全球五大通信設備 廠商的份額均位居前列。5G 通信 PCB 製造難度的加大,高頻板和高速多層 板直接提高了競爭門檻,使得已有廠商的地位進一步得到鞏固。我們預計深 南電路、滬電股份、生益電子等行業領先廠商將持續受益於 5G 建設浪潮。 建議關注深南電路、滬電股份、生益電子。

4、TWS:“山寨”打開市場空間,安卓 TWS 拐點已至。Airpods 證明 TWS 是一個真實的需求,但蘋果對藍牙連接監聽模式進行了專利封鎖。安 卓 TWS 由於藍牙連接穩定性、低延遲等問題導致體驗較差,安卓用戶需求 得不到滿足。2019Q3 聯發科絡達、高通、華為相繼實現了技術突破,同時 華強北白牌 TWS 加速普及產品打開市場空間,安卓 TWS 行業迎來拐點。 建議關注:立訊精密、歌爾股份、共達電聲等。

5、激光:競爭格局將定,本土龍頭崛起。激光器行業自 2018Q4 進入 價格戰階段,銳科激光憑藉技術優勢、成本優勢、本土服務與市場優勢不斷 提高市場佔有率。儘管短期公司盈利能力因價格戰而受損,隨著價格戰趨緩, 通過工藝升級、垂直一體化、自動化改造與規模化採購等方法有望使得盈利 能力逐漸回升。建議關注銳科激光等。

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2、半導體:國產替代加速進行,設計百花齊放、 製造主體集中

2.1、四大邏輯看好半導體行業

2.1.1、邏輯一:國產替代

前有中興事件、晉華事件,後有華為事件,中美貿易摩擦的背後是科技 的較量,半導體始終是核心問題所在。半導體自主可控如今已到了不得不面 對、不得不解決的地步。過去,國內下游終端廠商發展飛速,但缺少了對上 遊半導體廠商的扶持;如今,中美貿易摩擦下,國內終端廠商開始將供應鏈 向國內轉移,將真正發揮出下游帶動上游發展的作用,半導體國產替代加速 進行。

2.1.2、邏輯二:景氣復甦

我們認為全球半導體行業同比數據將於 2020 變好,逐漸迎來行業復甦。 全球半導體行業自 2018Q4 進入下行週期,2018Q4 基數低,2019Q4 同比 數據將會變好。

1、庫存角度:全球半導體行業 2018Q4 進入去庫存階段,去庫存時間 通常需要 4-5 季度,2019Q4 庫存有望去化完成,進入補庫存階段。

2、需求角度:上半年中美貿易摩擦等外界因素抑制了下游需求,儘管 智能手機、數據中心、汽車等銷量增速放緩,但單機價值量仍在不斷提升; 5G、人工智能、汽車電子等創新應用將驅動行業繼續成長,5G 手機將於 2020 年大批量上市,成為半導體行業成長最為確定性的驅動力。

3、資本開支及設備銷售額角度:受到需求影響,不少晶圓廠資本開支 有所放緩,但不是消失,只是遲到而已。臺積電瞄準 5G 應用的 5nm 資本開 支已率先加速。根據 semi 數據,全球半導體設備銷售額將於 2020 年創新高。

4、龍頭印證:臺積電展望樂觀,拐點或現。臺積電 2019Q3 營收 94 億 美元,同比增長12.6%,淨利潤32億美元,同比增長13.5%,環比增長51.4%, 營收和淨利潤均超預期。受惠於蘋果、華為海思、高通、超微(AMD)的 7 納米訂單強勁,臺積電展望 2019Q4 營收 102 億-103 億美元,按照該預期, 2019 全年營收同比將增長 14.2%-14.5%。2019Q3 季度 7 納米制程營收佔 比達 27%,16 納米以下製程營收佔比達 61%。臺積電作為全球代工龍頭, 月度數據和後續展望是全球半導體景氣的先導指標,我們認為全球半導體景 氣度或將顯現拐點。

2.1.3、邏輯三:政策紅利

大基金二期註冊成立。“大基金”即國家集成電路產業投資基金股份有 限公司,是在 2014 年 9 月由工信部、財政部的指導下設立,其成立目的是 為了扶持中國本土芯片產業,以減少對國外廠商的依賴。2019 年 10 月 22 日,國家集成電路產業投資基金二期股份有限公司(大基金二期)註冊成立, 註冊資本為 2041.5 億元。

大基金首期實際募集規模 1387.2 億元,投資覆蓋了集成電路全部產業 鏈。一期投資偏重龍頭企業,在製造環節重點投資了中芯國際、長江存儲和 華力微電子;封測領域重點投資了長電科技、華天科技和通富微電;設計領 域投資了紫光展銳、中興微電子、納思達;設備領域投資了北方華創和中微 半導體;材料領域投資了上海硅產業集團、江蘇鑫華和安集微電子。

相比一期,二期資金結構更為多元化,長江經濟帶多個集成電路產業重 鎮積極參與。相比一期偏重於製造和封測,預計二期投向將偏重於下游應用、 設計、材料、設備等,致力於打造自主可控的集成電路產業鏈。大基金二期 於 2019 年 11 月開始投資。

2.1.4、邏輯四:資本助力

設立科創板和試點註冊制,重點支持半導體產業,A 股高估值有望實現 產業引導並助力外延併購。2019 年 7 月 22 日,科創板正式開市。2019 年 8 月 19 日,國家發佈《關於支持深圳建設中國特色社會主義先行示範區的意 見》,提及“完善創業板發行上市、再融資和併購重組制度,創造條件推動 註冊制改革”。國家設立科創板和試點註冊制,半導體等高新技術產業和戰 略性新興產業是國家未來重點支持的方向。A 股半導體企業普遍擁有遠超全 球市場的較高估值,一方面有助於引導人才、資本、市場資源向半導體產業 引導,另一方面有助於 A 股上市公司通過外延併購以完善產業鏈佈局。

2.2、設計百花齊放,國產替代加速進行

全球半導體產業分為 IDM 模式和代工模式。設計-製造-封測的代工模式 使得半導體產業輕資產與重資產得以分離,設計公司專注於輕資產的產品定 義,代工廠和封測廠專注於重資產的生產製造。在邏輯芯片中代工模式發展 快速,而在存儲、模擬射頻和功率領域仍以 IDM 模式為主。主要是因為邏輯 芯片生產工藝標準化,摩爾定律驅動性能提升和成本下降,而存儲芯片類似 於大宗商品,設計較為簡單,製造規模化優勢明顯,模擬射頻和功率半導體 高端產品設計需要和製造工藝緊密結合。

代工模式使得中國大陸設計萬花齊放,國產替代全面進行。比如全面發 展的華為海思;基帶芯片領域的展銳、翱捷;電腦 CPU 領域的兆芯、龍芯; 模擬芯片設計領域的聖邦股份;射頻芯片設計領域的卓勝微、唯捷創芯;存 儲芯片設計領域的兆易創新、北京君正(ISSI);指紋芯片領域匯頂科技; CMOS 設計領域的韋爾股份(豪威);內存接口芯片領域的瀾起科技;消費 電子 SOC 領域的全志科技、瑞芯微;打印機芯片領域納思達;MCU 領域的 中穎電子; FPGA 領域紫光國微等;功率芯片設計領域的新潔能,斯達半 導體等。

2.2.1、匯頂、韋爾、兆易:頂級公司市場需求與競爭格局是關鍵

匯頂、韋爾、兆易三家公司具有世界級競爭力。2018 年匯頂在屏下指 紋領域銷售額全球第一,韋爾在 CMOS 領域銷售額全球第三(僅次於索尼 三星)、兆易在 NOR 領域銷售額全球第四(僅次於旺宏華邦電賽普拉斯)。 短期成長主要在於行業市場需求增長(屏下指紋、攝像頭、TWS)與競爭格 局帶來的市佔率變化。長期成長主要在於三家公司從單一產品向平臺型企業 發展,豐富產品線,多輪驅動成長。

2.2.2、聖邦和卓勝微:小公司大市場

聖邦和卓勝微屬於模擬(射頻)行業,該行業需要長期時間研發經驗積 累,龍頭市佔率超過 25%,國產廠商市佔率極低。聖邦和卓勝微在低端產品 市場進行國產替代,收入利潤逆勢高速增長。短期通過不斷研發+併購補全 產品線,從低端向中端進行滲透,由於市場份額很小,3-5 年高速增長可期。

2.3、製造主體集中,設備國產替代加速進行

製造屬於重資產投資,行業集中度上升是趨勢。大陸電子產業重資產投 資成功的案例有 LCD 領域的京東方,LED 領域的三安光電等。半導體制造 的投資更大,封測領域長電科技、華天科技已進入全球前十。如今國內新建 大量晶圓廠,我們認為未來主體集中將是趨勢。代工模式中的邏輯芯片先進 製程代工中芯國際,特色工藝成熟製程代工華虹半導體、華潤微電子發展快 速;功率 IDM 模式中的安世半導體在小功率領域躍居全球前列,存儲 IDM 模式中的長江存儲、合肥長鑫開始發力,但模擬、射頻以及高功率功率 IDM 國內仍然是短板,亟需發展。

半導體設備逐步打破國際壟斷,國產替代加速進行。全球半導體設備行 業呈現寡頭壟斷競爭格局,2018 年國外前五大廠商市佔達 65%,受益於 02 專項計劃,隨著資金投入和技術突破,國內半導體設備廠商在細分領域正在 逐步打破國外壟斷,加速國產替代。設備龍頭中微公司、北方華創印證半導 體設備國產替代邏輯。中微公司刻蝕設備技術水平已達國際同類產品標準, 7 納米和 5 納米刻蝕設備得到臺積電認證並進入生產線,MOCVD 設備已實 現國產替代,2018 年佔據全球氮化鎵基 LED 用 MOCVD 新增市場的 41%; 北方華創主要產品刻蝕設備、PVD、CVD、氧化擴散設備等基本實現 28 納米量產,14 納米進入生產線驗證,7/5 納米投入研發。半導體設備作為大基 金二期重點投資領域,有望在政策紅利驅動下,進一步加速實現國產替代。

3、5G 手機:未來已來,多環節迎來變革

3.1、5G 促進手機變革,多環節迎來新機遇

5G即第五代通信技術,其共有三大應用場景,分別命名為eMBB、mMTC 和 URLLC。eMBB 則增強移動寬帶,通過更大帶寬以及提升基帶速率實現, 是在 LTE 主流方向上的持續演進。mMTC 即海量機器連接,可以實現更多 終端和更低功耗的連接,也就是物聯網。URLLC 即高可靠、低時延,主要 用於車聯網等對可靠性和時延要求較高的領域。5G 技術能夠實現 1-20Gbps 的峰值速率、10-100Mbps 的用戶體驗、1-10 毫秒的端到端延時和 1-100 倍 的網絡能耗效率提升,是在 4G 基礎上的極大提升。

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5G 需要專用的通信頻段,這些頻段可以分為兩組。第一組稱為“Sub-6”, 涵蓋 6 GHz 以下的所有頻段,可以在 license 頻段中劃分為 5 GHz 以下的頻 率,在 unlicense 的頻譜中則有 5 GHz 到 6 GHz之間的頻段。Sub-6 GHz 相對簡單,不需要複雜的天線佈置,並且傳輸距離更遠,是對 4G LTE 的擴 展,所以能夠更早實現大規模商用。第二組頻率是毫米波,頻率在 24.25GHz 到 52.60GHz 之間,提供了更高的速率,能支持更多用戶,但傳輸距離大幅 縮短,覆蓋能力顯著減弱,需要微基站和大規模陣列天線技術(Massive MIMO)等新技術才能實現。

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2019 年,5G 手機成智能手機增長新引擎。從 2G、3G、4G 的發展歷 程來看,每一次通信技術的進步都將拉動新一代手機銷量的大規模增長,並 且市場更新換代的速度越來越快。因此我們預計隨著 5G 通信條件的成熟, 智能手機將開啟新一波增長。根據 IDC,2019 年 5G 手機市場開始起步,受制於產品數量較少,價格較高以及 5G 網絡尚未健全,出貨量約為 670 萬部, 佔整體出貨量(13.95 億部)的 0.5%,4G 手機仍是市場主力。但隨著 2020 年 5G 相關佈局成熟並開始大規模商用,手機成本有所下降,智能手機將迎 來換機潮,預計到 2023 年,5G 手機出貨量將達到 4 億部,佔整體手機出貨 量的 26%,2019-2023 年 5G 手機將以 178.2%的 CAGR 帶動智能手機整體 出貨量 2.53%的複合增長。

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5G 給智能手機帶來最直接的變化就是與信號通信相關的變化,即天線、射 頻前端、基帶芯片。在智能手機通信架構中,手機天線負責射頻信號和電磁信 號之間的互相轉換;射頻前端包括濾波器、雙工器(Duplexer)、低通濾波器 (Low Pass Filter,LPF)、功放(Power Amplifier)、開關(Switch)等器件。 濾波器負責 TDD 系統接收通道的射頻信號濾波,雙工器負責 FDD 系統的雙工 切換以及接收/發送通道的射頻信號濾波;功放負責發射通道的射頻信號放大; 開關負責接收通道和發射通道之間的相互轉換;基帶芯片是用來合成即將發射 的基帶信號,或對接收到的基帶信號進行解碼。

除了天線、射頻前端與基帶等環節之外,還有射頻傳輸線、屏蔽/散熱、元 件等領域也會迎來變革。射頻傳輸線用於連接不同射頻器件,屏蔽/散熱用於不 同電磁信號之間的隔離與熱量的消散,電感等元件則用於通信信號的耦合、屏 蔽與隔離。隨著 5G的應用,手機產業鏈的這些環節也會迎來新的變革。

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3.2、基帶:支持多模多頻段 ,架構設計需全新升級

基帶(Baseband)是手機中的一塊電路,負責完成移動網絡中無線信 號的解調、解擾、解擴和解碼工作,並將最終解碼完成的數字信號傳遞給上 層處理系統進行處理。基帶芯片主要是用來合成即將發射的基帶信號,或對 接收到的基帶信號進行解碼,此外還負責地址信息(手機號、網站地址)、文字信息(短訊文字、網站文字)、圖片信息的編譯,是手機實現通信至關 重要的部件。

5G 基帶芯片設計存在多個難點,考驗廠商技術實力。(1)多頻段兼容: 3GPP 制定的 5GNR 頻譜有 29 個頻段,除部分 LTE 頻段外,還有新增頻段。 由於各個國家和地區的 5G 頻段不同,基帶芯片要實現全球通用,就要克服 多頻兼容的問題。(2)多模兼容:5G 基帶芯片需要同時兼容 2G/3G/4G 網 絡,4G 手機需要支持 TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、CDMA(EVDO、 2000)、WCDMA、GSM 6 種模式,才能涵蓋三大運營商的 2G/3G/4G 網絡, 5G 時代的兼容數將達到 7 模,也會增加芯片設計的難度。(3)數據傳輸量 和傳輸速率:5G 基帶芯片的 DSP 能力需要支持龐大的數據運算量,這對芯 片的效能和功耗設計等方面都提出了挑戰。

5G 基帶芯片需要同時兼容 2G/3G/4G 網絡,所需要支持的模式和頻段 大幅增加。目前 4G 手機所需要支持的模式已經達到 6 模,到 5G 時代將達 到 7 模,芯片設計複雜度會大幅提升。與此同時,5G 基帶芯片還需要兼容 全球不同國家、不同地區的頻段,不僅包括中國使用的 3.5GHz、4.9GHz, 還需要支持美國、韓國等使用的 28GHz、39GHz 頻段,頻段數量大幅增加。 與此同時,在不同模式之間,頻段還需要進行各種切換。

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5G 基帶芯片還需要滿足更高的數據吞吐量要求。5G 的增強移動寬帶 (eMBB)、海量機器連接(mMTC)和高可靠低時延(URLLC)三大應用 場景都對數據傳輸量和傳輸速率有非常高的要求,傳輸速率需要達到 10Gbps,連接量需要達到 100 萬/平方公里,時延需要小於 1 毫秒。

5G 基帶芯片需要全新的設計架構。支持多模多頻段意味著 5G 基帶芯片 需要具備很好的彈性,可以使用不同的模式和頻段;但更高的數據吞吐量要 求卻需要基帶芯片擁有很好的性能表現。強勁的性能表現與良好的彈性設計 是矛盾的,所以這個時候就需要對 5G 基帶芯片的架構進行全新設計。

5G 基帶芯片市場爭奪激烈,六大廠商已入局。目前已發佈或者正在研 制的 5G 基帶芯片包括:高通 Snapdragon X50、高通 Snapdragon X55、英 特爾 XMM8160、華為 Balong 5000、三星 Exynos 5100、紫光展銳 Makalu Ivy510、聯發科 Helio M70。其中,華為和高通的產品最具競爭力,代表了 行業最高技術水平,而英特爾則已經宣佈將退出基帶芯片業務。

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3.3、RF 前端:性能要求提升,需使用新工藝與新材料

射頻前端是射頻收發器和天線之間的功能區域,主要包括功率放大器 (PA)、天線開關(Switch)、濾波器(Filter)、雙工器(Duplexer 和 Diplexer) 和低噪聲放大器(LNA)等,直接影響著手機的信號收發。其中,功率放大 器用於放大發射通道的射頻信號;低噪聲放大器用於放大接收通道的射頻信 號;天線開關用於實現射頻信號接收與發射的切換、不同頻段間的切換;濾 波器用於保留特定頻段內的信號,而將特定頻段外的信號濾除;雙工器用於 將發射和接收信號的隔離,保證接收和發射在共用同一天線的情況下能正常 工作。

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5G 時代射頻前端行業技術壁壘更高,全球市場份額集中於美日大廠。 射頻前端行業技術壁壘高,未來 5G 到來將使得技術難度更大。一方面,智 能手機向大屏幕、輕薄機身方向發展,壓縮了射頻前端組件的空間,同時對 射頻前端的耗能情況提出了更高要求;另一方面,5G 技術將使得射頻前端 模塊的數量驟增,並且在支持多頻譜,4G、5G 信號的共存和互干擾等方面的設計難度變得更大。為了在有限的空間容納擴展頻段,射頻前端越來越模 塊化,集成度越來越高。例如,利用先進的封裝集成技術,基於各種元件的 技術特點,將多個元件芯片封裝(MCM)集成在一個外殼中(SiP)。另外, 採用相同 SOI 工藝可將濾波器模塊和其他射頻前端模塊進行單片集成,具有 高集成度、低成本的優勢。

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在 5G 時代,高頻通信增加,大多使用 2.5GHz 以上頻段,為了抑制外 界噪音與不同信道之間的干擾,提供更優通信體驗,高性能濾波器的整體市 場需求將大大增加。傳統陶瓷介質濾波器因為在高頻時性能會出現大幅度下 降,選擇性隨頻率增高下降。TC-SAW 與 BAW 濾波器解決了傳統濾波器在 高頻時出現的問題,並且 TC-SAW 在傳統 SAW 濾波器的基礎上經過表面鍍 膜,減少了濾波器在工作溫度升高時出現的侷限性。BAW 濾波器目前是高 頻領域最好的選擇,但是受制於目前價格較高,只有少數頻段選擇使用。

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因此,我們認為 5G 時代 SAW 與 BAW 濾波器會出現高低互補。SAW 濾波器因其成熟的工藝與成本優勢將在低頻範圍繼續大放異彩,而在 3GHz-6GHz 需要用到性能更優異但價格更高的 BAW 濾波器。總體看來, 5G 因通信頻率更高,終端廠商需要兼顧性能與成本的情況下會採用 SAW/BAW 合用的形式。

對於 PA 芯片,在 2G 時代,PA 主要採用硅材料的產品;到 3G 和 4G 時代,PA 以砷化鎵(GaAs)為主流材料。進入 5G 時代,高頻通信開始使 得諸如 SiC 與 GaN 等性能更加優異的第三代化合物半導體需求出現明顯增 長。一方面,新的材料將帶來價值量的提升,另一方面,頻段數的增加也會 導致 PA 用量提升,全球 PA 市場將迎來快速增長。根據 Skyworks 表明, 全球 PA 市場預計到 2020 年將超過 110 億美金。

5G 大部分頻段在 3GHz 以上,甚至進入毫米波頻段(30GHz 以上), 目前在 6GHz 以下主要是以 GaAs HBT 為主,28~39GHz 頻段主要是以智能 手機GaAs HEMT和基站用GaN HEMTs為主,而高頻毫米波段主要是以InP HBT 以及 GaN HEMT 為主,以第三代化合物半導體材料為基的功率放大器 市場規模將近一步擴大。

除了材料變化外,數量也有望提升,目前主流手機配置約 6 個頻段 PA 芯片,覆蓋低、中、高三個頻段,而 5G 通信頻段跳躍變大,僅通過提高功 率放大器的複雜程度已不能滿足頻段需求,未來手機 PA 數量有望將大大增 加,使得單部手機中 PA 成本大幅增加。

3.4、天線:採用陣列天線,材料與封裝技術全面升級

在 5G 通信中,實現高速率的關鍵是毫米波以及波束成形技術,但傳統 的天線無法滿足這一需求,必須採用多天線陣列系統(Massive MIMO)。 傳統的 TDD 網絡的天線基本是 2/4/8 條,而 Massive MIMO 通道數達到 64/128/256 個,使信號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收,從而改 善通信質量。

具體來講,隨著電波頻率的提高,路徑損耗也隨之加大。假設天線尺寸 相對無線波長是固定的,載波頻率的提高就意味著天線的縮小,同樣的空間 裡可容納的高頻段天線數量就越多。因此,可以通過增加天線數量來彌補路 徑損耗。對於高頻波來說,穿過建築物的穿透損耗也會增加,從而增加信號 覆蓋的難度,傳統的宏基站無法滿足室內的信號覆蓋,而使用 Massive MIMO 可以生成高增益、可調節的賦形波束,從而改善信號覆蓋。此外,這種方式 下不同波束之間的干擾小,能減少對周邊用戶的干擾,實現精準對接。

5G 時代對手機天線設計提出了更多挑戰。(1)由於毫米波的波長很短, 面臨很強的金屬干擾,PCB 需要與金屬物體之間保持 1.5mm 的淨空。(2) 5G 天線是垂直與水平天線交互的點陣,對應兩個極化方向的信號收發。(3) 5G 終端天線是相控陣體系,天線單元需要合成聚焦波束,需要規則的位置 進行擺放,天線不能被金屬遮擋。(4)5G 信號會自動進行“手機尋優”, 一旦被遮擋就會開始尋找最優誤碼率頻段。因此在選擇位置時,5G 天線要 優先於 4G 天線,最好放置在手機上下端,尤其是上端聽筒附近。(5)5G 天線是一個含芯片的模組。天線點陣是 16 個小天線,需要把引出天線與點 陣天線做成一體,一個芯片管理四個點陣。

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5G 天線需要新材料,LCP 一馬當先。現有 4G 手機天線的材質和工藝 都不能直接用於 5G 手機天線,必須進行重大變革,採用全新的材料和製造 工藝。未來天線設計的一個方向是將天線集成到射頻前端電路中,液晶聚合 物(Liquid Crystal Polymer,LCP)是一種新型熱塑性有機材料,具有低損 耗(頻率為 60GHz 時,損耗角正切值 0.002-0.004)、低吸溼(吸水率小於 0.04%)、耐化性佳、高阻氣性等優點,非常適用於微波、毫米波射頻前端 電路的集成和封裝。此外,對內部空間更緊張的全面屏手機來說,LCP 軟板 因具有更好的柔性性能,佔用空間相對較小而更為理想。iPhone X 首次使用 了 LCP 天線,共有 2 個,分別用於手機中主天線和分集天線中。

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除了材料,5G 天線的封裝方式也需要升級。毫米波天線陣列較為主流 的封裝方式是基於相控陣(phased antenna array)的方法,主要分為三種: AoB(Antenna on Board,即天線陣列位於系統主板上)、AiP(Antenna in Package,即天線陣列位於芯片的封裝內),與 AiM(Antenna in Module, 即天線陣列與 RFIC 形成一模組)。這三種方式各有優劣,目前更多的是以 AiM 的方式實現,其設計重點主要有:天線陣列(包含 feeding network,即 饋入網路)的設計與優化能力、板材(substrate)與塗料(coating)的選擇 與驗證能力、電氣系統與結構環境的設計與優化能力、模組化製程的設計與 實現能力,與軟件算法的設計與優化能力等。2018 年,高通就展示了世界 上第一款完全集成、可用於移動設備的 5G 毫米波(mmWave)天線模塊和 sub-6 GHz 射頻模塊。高通的 QTM052 mmWave 天線模塊和 QPM56xx sub-6 GHz 射頻模塊都是為了配合高通的 Snapdragon X50 5G 調制解調器 使用,幫助處理不同的無線電頻率。

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3.5、射頻傳輸線:同軸傳輸線向 LCP/MPI 傳輸線升級

射頻傳輸線顧名思義,即為傳輸射頻信號的連接器,目前最主要的射頻 傳輸線為同軸傳輸線。

射頻同軸傳輸線是由內外導體以同一軸線為中心線,內外導體間以絕緣 介質作為支撐的一種傳輸系統,其起到的作用是傳輸各類射頻電磁場信號, 連接通信系統的各個子系統或者在各器件之間起到信號連接傳導的作用。它 是一種通信系統的無源端口元器件。

同軸傳輸傳輸線在傳輸電磁場信號時具有明顯的優勢,圓柱形的外部導 體具有幾乎稱得上完美的鏡像效果,電磁能量環繞在中心導體的四周,單一 純淨的旋轉電磁場, 意味著充分利用了該系統的幾何構造,阻抗恆定,並具 有極佳的寬頻特性(即使用頻段根據結構可以從直流至幾十GHz甚至更高)。

各系列的射頻同軸傳輸線具有統一的端口以利於相互轉換互插,另外一 端,可以和 PCB、微帶線、帶狀線、電纜、各類有源無源器件、天線配接, 將信號在各個不同的終端之間傳送。

高精度的模具和射頻測試能力是製造射頻傳輸線的關鍵。微型射頻傳輸 線及組件的生產環節包括開發設計、模具開發、生產製造、測試和交付,其 中生產製造環節包括衝壓、電鍍和注塑。為了滿足手機輕薄化和 5G 通訊對 微型射頻傳輸線的要求,高精密度的模具是必要的前提。高精密度的模具開 發以及衝壓成型和鑲嵌注塑需要高精度加工設備來保證。

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由於手機尺寸不斷縮小、內部精密度不斷提升,要求射頻傳輸線的體積 也不斷縮小。以安費諾生產的射頻傳輸線為例,目前直徑已經小於 1 毫米。

由於 5G 信號具有高頻高損耗的特點,同時手機內部集成度進一步提升, 對射頻傳輸線的介電常數、信號衰減、器件尺寸等都提出了更高的要求,傳 統的同軸傳輸線不再適用,而需要使用新型材料製造傳輸線,目前 LCP/MPI 傳輸線有望成為 5G 手機的技術方案。

LCP/MPI 傳輸線相比同軸傳輸線具有更小型化的優勢。在手機內部空間 器件越來越多導致集成度越來越高的情況下,手機廠商對小型化傳輸線具有 非常強烈的需求,LCP/MPI 傳輸線在這方面具有非常強的優勢。LCP/MPI 傳輸線擁有與同軸電纜同等優秀的傳輸損耗,並可在 0.2 毫米的 3 層結構中 容納若干根傳輸線,從而取代粗厚的同軸傳輸線。同時可以使用 SMT 工藝 實現多功能整合,具有更高的產品集成度。

目前以蘋果為代表的手機廠商已經開始使用 LCP/MPI 材料作為射頻傳 輸線。隨著 5G 手機將在 2020 年開始全面上市,我們預計還將會有更多手 機廠商採用 LCP/MPI 射頻傳輸線,整個行業規模也將快速增長。

3.6、散熱/屏蔽:需求大幅增加,新材料加速普及

5G 手機對散熱的高要求主要來自於功耗增加和手機結構變化兩方面。 其一,5G 手機的性能大幅強化,集成度不斷提高,5G 的芯片功耗將是 4G 的 2.5 倍左右,工作時的功耗和發熱量急劇上升。其二,5G 天線數量增加,內部空間緊湊,而電磁波穿透能力變弱,手機外殼開始向非金屬方向演進, 這就需要額外增加散熱設計。過高的溫度會影響處理器的工作,甚至導致元 器件損壞。可見,手機的散熱情況對芯片性能和用戶使用體驗都變得至關重 要,是 5G 手機非常重要的一環。

從產品層面來說,導熱材料及器件包括導熱界面器件、石墨片、導熱石 墨膜等。導熱界面器件的導熱性能主要由填充的導熱填料決定,目前廣泛應 用的包括導熱膏、片狀導熱間隙填充材料、液態導熱間隙填充材料、相變化 導熱界面材料和導熱凝膠等。

液冷散熱是目前的主流技術方向,但各廠商在具體應用細節上有所不 同。三星 S10、魅族 16、黑鯊遊戲手機、OPPO R17、榮耀 Note 10 等都採 用了液冷散熱技術,但三星 S10 系列頂配版 S10+採用了碳纖維液冷散熱系 統,小米旗下的黑鯊遊戲手機 2 代採用了被官方稱之為“塔式全域液冷散熱” 的技術,包括行業前沿的熱板+熱管組合散熱設計,超大面積的熱板、熱管 可覆蓋全部發熱部件,實現分區直觸散熱、獨立熱控。

華為在旗艦遊戲機 Mate 20 X 和榮耀 Magic 2 中則用到了更先進的“石 墨烯膜 + VC 均熱板液冷散熱”技術,應用了目前業界可量產最薄的 0.4mm 超薄 VC(Vapor Chamber,均熱板),由 2 片銅質蓋板內部蝕刻出腔體, 在腔體內部燒結毛細結構和支撐結構,經焊封、填充液態工質後抽真空製成。 工作時,工質在真空腔體內熱源附近受熱蒸發,擴散到溫度較低的區域冷凝放熱,液體沿毛細結構再回流到熱區。相比一維式的熱管,均熱板的二維散 熱模式將對 CPU 熱源的覆蓋由不足 50%提升至 100%。

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電磁屏蔽即通過阻斷電磁波的傳播路徑,防止電子設備與外界電磁波的 相互干擾,以及對人體的輻射危害。電磁干擾的解決方法主要包括兩種,一 是改良電子設備中的電路設計,採用濾波器件和不同特性元器件分開佈局, 或局部增加屏蔽罩,粘貼金屬箔;二是在整個電子設備外殼或具有高電磁波 發射能力的電路和器件周圍,添加電磁波屏蔽罩,粘貼金屬箔,噴塗導電塗 料,鍍導電金屬層,增加電磁波吸收材料。常用的電磁屏蔽材料及器件主要 包括導電塑料器件、導電硅膠、導電布襯墊、金屬屏蔽器件、吸波器件和導 電膠等。

電磁屏蔽體對電磁的衰減主要基於對電磁波的反射和吸收。電磁波到達 屏蔽體表面時,由於空氣與金屬的交界面上電磁屏蔽材料應用阻抗的不連 續,對入射波產生反射;未被表面反射掉而進入屏蔽體的能量,在體內向前 傳播的過程中,被屏蔽材料所衰減,就是所謂的吸收。電子設備主要通過結 構本體和屏蔽襯墊實現屏蔽功能。結構本體通常是有一定厚度的箱體,由鋼 板、鋁板、銅板或金屬鍍層、導電塗層製成。屏蔽襯墊是一種具有導電性的器件材料,由金屬、塑料、硅膠和布料等材料通過沖壓、成型和熱處理等工 藝方法加工而成,用於解決箱體縫隙處的電磁屏蔽。

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電磁屏蔽材料的電導率、磁導率和材料厚度是屏蔽效能的三個基本因 素,並主導了電磁屏蔽器件的技術水平。電磁屏蔽材料可分為金屬類電磁屏 蔽材料、填充類複合屏蔽材料、表面敷層屏蔽材料和導電塗料類屏蔽材料, 主流的材料包括不鏽鋼、銅箔、鋁箔、導電塗料、電磁波吸收材料(鐵氧體、 鎳粉、碳黑、羰基鐵等)。目前,導電塗料在全球電磁屏蔽市場中佔據最大 的市場份額。導電塗料為非金屬表面(如塑料)提供電磁屏蔽,智能手機中 常用的有銅導電塗料,用於高頻 EMI 電磁屏蔽(> 30 MHz),以及鎳塗層, 用於低頻屏蔽。

5G 對手機電磁屏蔽技術的影響主要體現在材料和製備技術的創新上。 一方面,廠商在現有的四大類材料的基礎上,優化材料結構,改進成型工藝, 例如,鍍鋁玻璃纖維具有優異的電磁屏蔽性能,同時還具有良好的力學特性, 實現了功能化和結構化的結合,未來將成為導電塑料器件填充材料的主力。 另一方面,一些新機理的電磁屏蔽材料正在研發,如納米屏蔽材料可以藉助 納米材料特殊的表面效應和體積效應,與其它材料複合也可望獲得新型材 料,此外還有發泡金屬屏蔽材料、本徵導電高分子材料等,具體可應用的前 景還尚待驗證。

3.7、元件:單機用量增加,小型化要求更高

電阻、電容、電感構成三大被動電子元器件。基於工作時是否需要電流, 電子元器件可以分為主動電子元器件和被動電子元器件。其中,被動電子元 器件在各類電子電氣設備中必不可少,一般包括電阻、電容、電感和射頻元 件等。電感作為磁性材料產品,在射頻系統中得到廣泛應用,也是眾多被動 元件產品中受 5G 影響最大的產品。

電感的基本原理是楞次定律。當電感中流過交變電流,產生的磁場就是 交變磁場,變化的磁場產生電場,線圈上就有感應電動勢,產生感應電流。 最終效果就是電感會阻礙流過的電流產生變化,就是電感對交變電流呈高阻 抗。同樣的電感,電流變化率越高,產生的感應電流越大,那麼電感呈現的 阻抗就越高;如果同樣的電流變化率,不同的電感,如果產生的感應電流越 大,那麼電感呈現的阻抗就越高。

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電感利用電磁感應原理,能夠有效篩選信號、過濾噪聲、穩定電流及抑 制電磁波干擾等,根據用途可分為高頻電感、功率電感和 EMI 電感三種。5G 的到來將會大幅增加高頻電感的需求。

高頻電感主要應用於手機、無線路由器等產品的射頻電路中,從100MHz 到 6GHz 都有應用。高頻電感在射頻電路中主要有以下幾種作用:①匹配 (Matching):與電容一起組成匹配網絡,消除器件與傳輸線之間的阻抗失配, 減小反射和損耗;②濾波(Filter):與電容一起組成 LC 濾波器,濾出一些不 想要的頻率成分,防止干擾器件工作;③隔離交流(Choke):在 PA 等有源射 頻電路中,將射頻信號與直流偏置和直流電源隔離;④諧振(Resonance): 與電容一起構成 LC 振盪電路,作為 VCO 的振盪源;⑤巴侖(Balun):即平 衡不平衡轉換,與電容一起構成 LC 巴侖,實現單端射頻信號與差分信號之 間的轉換。

隨著 5G 網絡的部署,針對射頻電感來說,通信頻段的高頻化和複雜化, 使得射頻電感的使用數量不斷上升;同時,電感小型化、高 Q 值化提升技術 難度和單體價值量。無線終端產品內部電路複雜,PCB 板上電路集成度增加, 5G 移動終端將同時兼容 2G、3G、4G、5G 標準,射頻前端複雜化,同時配 置 GPS、Wi-Fi 接收天線等,內部干擾問題尤為突出,選擇扼流用電感、共 模扼流電感等器件至關重要。

除了用量的增加,5G 還要求電感的尺寸進一步縮小。由於手機內部空 間本身就較為狹小,5G 帶來的頻段增加又需要進一步增加電感用量,所以 電感需要進一步小型化,我們預計 01005 電感將在 5G 時代成為主流的電感 的型號。01005 電感需要使用薄膜工藝,相比已有的繞線和疊層工藝難度更 大,將導致價值量繼續提升。

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通信技術從 2G 到 5G 的變遷一方面帶動了下游智能手機的快速滲透, 另一方面單部手機射頻解決方案中的電感需求量在不斷增長,兩者共振擴大 電感市場空間。5G 智能手機將接力 4G,繼續實現向高端滲透。

4G/5G 手機 在移動終端設備中佔比的不斷上升以及手機不斷向高端滲透的趨勢,將轉化 為單機射頻被動器件價值持續增長的動力。

4、5G 基站:PCB 受益 5G 建設浪潮,通信板迎 來量價齊升

4.1、5G 開啟大規模基站建設,基站結構明顯改變

隨著各國 5G 商用牌照發布,5G 進入大規模建設階段,基站建設從 2019 年開始快速放量。截至 2019 年上半年,我國 4G 基站數量達到 445 萬個, 佔全球一半以上。我們預計全球 5G 基站數量將達到 700 萬個以上,參考 4G 基站建設節奏,我們預計 2020-2022 年將是基站建設的高峰期。

5G 基站在結構上相比 4G 出現了明顯變化。4G 基站通常包括 BBU、 RRU、饋線、天線等四個部分,其中 BBU 主要負責信號調製,RRU 主要負 責射頻處理,饋線用於連接 RRU 和天線,天線主要負責導行波和空間波的 轉換。

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5G 基站則被重構為三個功能實體:CU(集中單元)、DU(分佈單元)、 AAU(有源天線單元)。CU 是將原 BBU 的非實時部分分離出來,負責處理 非實時部分的協議和服務,BBU 的剩餘功能重新定義為 DU,負責處理物理 層協議和實時服務,BBU 的部分物理層處理功能與原 RRU 及無源天線合併 為 AAU。

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4.2、5G 基站建設大幅拉動通信 PCB 需求

5G 基站對於通信 PCB 的拉動主要體現在用量和單價兩方面。由於 5G 基站結構的變化,導致需要使用的通信 PCB 的面積出現了明顯增加;同時 5G 高頻高速傳輸需要使用新的特殊材料,製造難度也有明顯加大,導致 5G 通信板的單價也有明顯提升。

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在 AAU 方面,5G 基站的天線振子集成在一塊 PCB(含饋電)上,天 線底板尺寸約 0.4m*0.75m,採用碳氫或 PTFE 等高頻材料,單價約為 3000 元/平米至 6000 元/平米;天線振子尺寸約為 28mm*28mm,數量為 64 枚, 雙面高速板,單價約為 2000 元/平米。

TRX 板通常採用高速材料,層數約為 10-20 層,尺寸約為 0.4m*0.75m, 單價約為 4000 元/平米。PA 板集成在 TRX 上,總共有 4 塊,每塊尺寸約為 0.15m*0.18m,採用碳氫或 PTFE 等,層數約為兩層,單價約為 3500 元/平 米。

與此相對應,4G 基站的天線饋電網絡板和振子使用的 PCB 面積約為 0.2 平米,通常使用雙面板,單價約為 2000 元/平米。4G 基站的 RRU 主要 包括中頻模塊、收放機模塊、功放模塊和濾波模塊,使用 PCB 的面積約為 0.1 平米,單價約為 2500 元/平米。

根據測算,5G 基站每幅 AAU 的價值量約為 3028 元,由於每個基站需 要使用 3 副 AAU,則單基站的 AAU 價值量約為 9084 元。

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5G 基站的 CU+DU 整體與 4G 基站的 BBU 類似,需要使用的 PCB 主 要包括主控板、基帶處理板、基帶射頻接口板等。4G 基站的 BBU 包含 3-5 塊板,單價約為 4000 元/平米,面積約為 0.5 平米。5G 基站 CU+DU 使用 20-30 層的高速板,需要採用松下 M6/M7 等高速板材,每塊面積約為 0.15 平米,單價約為 7000 元/平米。

根據測算,5G 基站 CU+DU 的價值量約為 3150 元。

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根據我們的測算,5G 基站使用 3 副 AAU 和 1 個 CU+DU 的價值量約為 1.22 萬元, 5G 基站的 PCB 價值量相比 4G 基站增加 2 倍以上。


4.3、內資 PCB 企業實力領先,有望受益 5G 建設浪潮

伴隨著華為與中興等大陸通信設備廠商的崛起,以深南電路、滬電股份、 生益電子等為代表的大陸 PCB 企業在通信板領域也積累了深厚的實力,在 華為、愛立信、諾基亞、中興、三星等全球五大通信設備廠商的份額均位居 前列。

5G 通信 PCB 可以分為高頻板和高速多層板兩大類,兩者的製造難度相 比以往有進一步的增加,有望進一步鞏固已有廠商的實力。

1、高頻板是指電磁頻率較高的特種線路板,用於高頻率(頻率大於 300MHz 或者波長小於 1 米)與微波(頻率大於 3GHZ 或者波長小於 0.1 米) 領域的 PCB,是在微波基材覆銅板上利用普通剛性線路板製造方法的部分工 序或者採用特殊處理方法而生產的電路板。

高頻板的難點首先在於基材,需要使用低介質損耗 Df 的高頻板材,為 了保證較快的傳輸速度,介電常數 Dk 也要相對較小,常用板材主要有複合 型高 Tg 材料、碳氫、PTFE 等。

在製造過程中,高頻板的難點主要在於:1)沉銅:由於材料的原因, 孔壁不易上銅;2)圖轉、蝕刻、線寬的線路缺口、沙孔的控制;3)綠油工 序:綠油附著力、綠油起泡的控制;4)各工序出現嚴格控制板面刮傷等。

2、高速多層板的製造難點主要體現在以下幾個方面:

1)層間對準度難點。由於高層板層數多,客戶設計端對 PCB 各層的對 準度要求越來越嚴格,通常層間對位公差控制±75μm,考慮高層板單元尺 寸設計較大、圖形轉移車間環境溫溼度,以及不同芯板層漲縮不一致性帶來 的錯位疊加、層間定位方式等因素,使得高層板的層間對準度控制難度更大。

2)內層線路製作難點。高層板採用高 TG、高速、高頻、厚銅、薄介質 層等特殊材料,對內層線路製作及圖形尺寸控制提出高要求,如阻抗信號傳 輸的完整性,增加了內層線路製作難度。線寬線距小,開短路增多,微短增 多,合格率低;細密線路信號層較多,內層 AOI 漏檢的幾率加大;內層芯板厚 度較薄,容易褶皺導致曝光不良,蝕刻過機時容易卷板;高層板大多數為系統 板,單元尺寸較大,在成品報廢的代價相對高。

3)壓合製作難點。多張內層芯板和半固化片疊加,壓合生產時容易產 生滑板、分層、樹脂空洞和氣泡殘留等缺陷。在設計疊層結構時,需充分考 慮材料的耐熱性、耐電壓、填膠量以及介質厚度,並設定合理的高層板壓合 程式。層數多,漲縮量控制及尺寸係數補償量無法保持一致性;層間絕緣層薄, 容易導致層間可靠性測試失效問題。圖表 57 是熱應力測試後出現爆板分層 的缺陷圖。

4)鑽孔製作難點。採用高 TG、高速、高頻、厚銅類特殊板材,增加了 鑽孔粗糙度、鑽孔毛刺和去鑽汙的難度。層數多,累計總銅厚和板厚,鑽孔 易斷刀;密集 BGA 多,窄孔壁間距導致的 CAF 失效問題;因板厚容易導致斜 鑽問題。

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5G 通信 PCB 製造難度的加大,直接提高了競爭門檻,使得已有廠商的 地位進一步得到鞏固。我們預計深南電路、滬電股份、生益電子等行業領先 廠商將持續受益於 5G 建設浪潮。

5、TWS:“山寨”打開市場空間,安卓 TWS 拐 點已至

5.1、連接是安卓 TWS 核心痛點,2019Q3 技術突破

5.1.1、連接是安卓 TWS 核心痛點

2016 年 9 月,蘋果公司發佈第一代 AirPods,開創真無線(TWS)耳 機時代。2019 年 3 月發佈 AirPods 2,10 月底發佈 AirPods Pro。在蘋果 AirPods 的引領下,三星和 HOVM 等手機廠商、Sony 等傳統音頻類廠商也 都加入 TWS行業大軍,百家爭鳴。但是,TWS 經過三年發展,2019Q1 全 球出貨量中 Airpods 仍佔了一半,與蘋果比安卓 1:6 的手機出貨量形成巨 大差異。

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價格已降至百元,安卓 TWS 滲透率仍未提升。安卓 TWS 耳機報價已 實現 100-1000 元價格區間的全覆蓋,可見即使價格下降到百元級別,除了 AirPods 之外的其他 TWS 耳機仍未能使得行業拐點到來,因此,價格不是 TWS 痛點所在。

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我們認為連接的穩定性、低延遲、簡易性才是核心痛點。蘋果 AirPods 的藍牙連接穩定、開蓋即連體驗好,第一代 AirPods 延遲 168ms,第二代遊 戲延遲降低 30%。在 rtings 測試的 37 款 TWS 耳機中,AirPods 的延遲最低。 結合蘋果天貓旗艦店用戶評價來看,用戶對於蘋果 AirPods 的藍牙連接穩定 性、延遲等問題基本沒有提及,滿意度較高。而其他品牌 TWS 耳機,用戶 對於藍牙連接穩定性、延遲性滿意度較差。我們認為連接才是 TWS 耳機的 核心痛點,只有連接性能過關,TWS 耳機才有存在的價值,才有可能替代 傳統的有線耳機和普通的無線耳機。否則,糟糕的斷連、高延遲體驗一次之 後便可能會讓用戶放棄 TWS 耳機。


5.1.2、2019Q3 安卓陣營實現連接技術突破

其他廠商轉發模式不及蘋果監聽模式。普通藍牙音頻設備只能實現 1 對 1 連接,而 TWS 耳機兩個耳塞之間沒有導線連接,在和手機連接時則需要 實現 1 對 2 的連接。蘋果 AirPods 採用 Snoop 監聽模式,即左右耳一起聽, 蘋果對監聽模式實現了專利封鎖。早期其他 TWS 主要採用 relay 轉發模式, 音頻從手機傳到左耳(主設備),再由左耳轉發到右耳(從設備)。相比於 蘋果的監聽模式,轉發模式存在以下劣勢:1)由於需要通過左耳(主設備) 再轉發到右耳(從設備)這樣一個過程,轉發模式連接的穩定性與延遲都要 比蘋果的監聽模式差很多;2)監聽模式可實現任意單耳使用,而轉發模式 單耳使用只針對左耳(主設備);3)左耳(主設備)的功耗要顯著高於右 耳(從設備)。

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但是在 2019Q3,安卓陣營實現了技術的突破,安卓 TWS 拐點已至。

(1)絡達:推出 MCSync 技術,AB1536 成爆款芯片

MTK 絡達於2019年初推出搭載新一代TWS 技術(MCSync,Multi Cast Synchronization)的 AB1532 芯片。MCSync 具有連線更穩定,減少斷音跳 音,支撐高解析音頻碼流,低延時,兩耳耗電更平衡,各種手機平臺都適用 等優點。此外,MCSync 也支持 Multiple speakers 連接。

2019 年中,絡達推出更加成熟的 AB1536 芯片,其連接性能等綜合體 驗向蘋果 AirPods 看齊,成為爆款芯片。2019 年 7 月,絡達 AB155X 平臺系列與 Sony 合作推出 Sony WF-1000XM3 產品,絡達 MCSync 技術得到大 廠驗證。

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(2)高通:TWS+千呼萬喚始出來,Q to Q 生態啟動

2018 年 2 月,高通推出了 TWS+(True Wireless Stereo Plus)技術。 根據其官網介紹,TWS+是 Qualcomm-to-Qualcomm 的連接技術,只能在 使用高通QCC5100/QCC30XX藍牙芯片的TWS耳機與基於驍龍845、670、 710 移動平臺的手機之間實現。

在 TWS+連接技術下,會有兩路獨立的音頻流從手機直接傳輸到兩個不 同的耳機,即左右聲道獨立連接。如果耳機跟手機通信過程中,檢測到手機 不支持 TWS+技術,耳機會自動轉換到可以兼容幾乎所有智能手機的 TWS 通用模式。

高通 TWS+技術已推出一年多時間,但推廣速度較慢。由於 TWS+技術 實際上超出了現有的藍牙標準,需要通過優化藍牙標準或者安卓系統進行實 現。瘋米 FUNCL AI、OPPO O-Free、小鳥 track air、漫步者 TWS5 等產品 儘管採用了高通 QCC30XX 芯片,但都閹割了 TWS+功能。

2019 年 9 月,vivo 的 TWS Earphone 真無線藍牙耳機是行業內首款 搭載高通旗艦 QCC5126 方案,搭載使用驍龍 855 以上芯片的手機可以開 啟 TWS Plus 連接模式(目前支持機型為 NEX 3、NEX 3 5G、iQOO Pro、 iQOO Pro 5G、Z5)。

我們認為,隨著 vivo 的 TWS Earphone 以及 1more 最新款 TWS 耳機 的推出,表明高通 TWS+技術已經成熟,Q to Q 生態才算真正的啟動。

電子行業2020年投資策略:聚焦半導體、5G 和 TWS

(3)華為:自研麒麟 A1 芯片,自研雙通道傳輸技術

過去,華為 FreeBuds、FreeBuds 2 Pro、榮耀 FlyPods 採用的都是恆 玄的轉發方案。2019 年 9 月,華為發佈的 FreeBuds 3 則採用了華為自研的 麒麟 A1 芯片,自研雙通道同步傳輸技術,可以實現左右耳機從手機端分別 獲得左右聲道的信號(與高通的 TWS+技術類似),實現更高效率的傳輸和 更低的功耗。

在同樣的干擾強度下,麒麟 A1 與蘋果 H1 的抗干擾表現與 H1 基本 一致,遠遠高於市場其他的芯片方案;在傳輸速率方面,麒麟 A1 芯片理論 傳輸速率達到了 6.5Mbps,3 倍於其他芯片;在連接音頻時,無損音頻的傳 輸速率達到了 2.3Mbps。此外,FreeBuds 3 搭配獨立的 Audio DSP 處理 單元,時延被縮減到了 190ms,這比 AirPods 的 220ms 少了 30ms

我們認為,華為自研麒麟 A1 芯片與蘋果自研 H1 芯片類似,表明華為 對 TWS+耳機的定位上了一個新臺階。通過自研麒麟 A1 芯片與自身手機麒 麟 SOC 平臺進行適配,華為也將建立起自身的 FreeBuds 3 耳機-華為手機 連接生態,達到甚至超過 AirPods-iPhone 生態良好的體驗效果。

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5.2、華強北打開市場空間,手機廠商或成最終贏家

5.2.1、華強北打開市場空間,安卓 TWS 拐點已至

當下華強北白牌 TWS 耳機盛行,甚至有點重現 2010 年左右山寨智能 手機時代。根據天貓 APP 上部分白牌 TWS 耳機產品介紹,我們發現白牌 TWS 已經可以基本實現 AirPods 的大部分功能。我們在拼多多和天貓 APP 上搜索發現,華強北白牌 TWS 耳機售價在 100-300 元左右,拼多多上第一 名銷量高達 5000 多件,天貓上某款產品月銷量超過 3000 件。

安卓 TWS 銷量有望達 AirPods 的 6 倍。絡達、高通、華為各顯神通推 出差異化的連接方案,使得連接性能逐漸縮進甚至超越蘋果的監聽方案。華 強北白牌 TWS 耳機火爆表明市場需求較好,甚似當年山寨機,非蘋果 TWS 耳機或將迎來行業拐點。從出貨量角度來看,2019Q1 AirPods 出貨量約佔 所有 TWS 耳機出貨量的一半,即安卓 TWS 與 AirPods 的出貨量比例大約 為 1:1。而安卓手機與蘋果手機出貨量比例大約為 6:1。考慮到 TWS 耳機主 要是配合智能手機使用,替代傳統的有線耳機,甚至有可能成為智能手機的 標配。因此,我們合理類推,未來幾年,安卓 TWS 的年銷量有望達 AirPods 的 6 倍。

5.2.2、當下野蠻生長,未來手機廠商或成最終贏家

目前 TWS 行業競爭格局是蘋果一家獨大,其他手機、傳統音頻、配件 廠商百家爭鳴,同時白牌 TWS 耳機盛行。參考山寨機發展歷史,我們認為 TWS 行業競爭格局將經歷以下幾個過程:

1)蘋果 AirPods 創造新產品,高端用戶開始使用;

2)價格低廉的白牌 TWS 耳機促進消費者嘗試體驗 TWS 耳機,有利於 打開 TWS 行業市場需求;

3)品牌廠商憑藉產品質量與品牌優勢,使得 TWS 耳機行業向品牌廠商 集中;

4)手機品牌廠商憑藉 TWS 耳機與智能手機形成的生態帶來更好的體 驗,使得 TWS 耳機行業進一步向手機品牌廠商集中。

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5.3、產業鏈組成:品牌、製造代工和零組件

TWS 的產業鏈主要包括品牌廠商、ODM 廠商和零組件廠商。

品牌廠商:漫步者、萬魔聲學;

製造廠商:立訊精密、歌爾股份、共達電聲、佳禾智能、瀛通通訊等;

零部件廠商:

1) nor flash:兆易創新;

2) 電池:億緯鋰能、欣旺達、鵬輝能源等;

3) 電源管理:聖邦股份、韋爾股份等。

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6、激光:競爭格局將定,光纖激光備受青睞

激光技術已被應用於材料加工、通信與光存儲、醫療與美容、研發與軍 事、儀器與傳感器、娛樂顯示、增材製造等重要領域。光纖激光器高效率、 多用途、低維護成本的特點受到下游客戶的青睞,在工業應用領域逐步擠佔 固體激光器和氣體激光器的市場,市場份額佔比從 2009 年的 13.7%提升至 2018 年的 51.5%,成為市場最大激光器品種。2018 年全球光纖激光器銷售 收入為 26.0 億美元,2009-2018 年年複合增長率為 35.50%,遠高於同期激 光器整體以及工業激光器的增速。

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7、投資建議:國產替代正在進行時,關注半導體、 5G、TWS 和激光的投資機會

1、半導體:國產替代加速進行,設計百花齊放、製造和封測行業集中 度上升。中美貿易摩擦下,國內終端廠商開始將供應鏈向國內轉移,發揮出 下游帶動上游發展的作用,半導體國產替代加速進行。半導體設備領域中微 公司、北方華創逐步打破國際壟斷,國產替代加速進行。建議關注:聞泰科 技、兆易創新、北京君正、韋爾股份、聖邦股份、紫光國微、長電科技等。

2、5G 終端:5G 手機已來,多環節迎來全面變革。隨著 5G 基礎設施 的逐步實施,5G 手機 2019 年下半年開始推出,我們預計從 2020 年快速放 量,5G 將成為電子行業在未來兩年最大的發展動力。很多電子企業已經提 前在這些領域有所佈局,未來將隨著 5G 手機的快速普及而明顯受益。建議 關注:三環集團、信維通信、順絡電子、鵬鼎控股等。

3、5G 基站:建設高峰正式開啟,高頻高速 PCB 壁壘深厚。

隨著各國 5G 商用牌照發布,5G 進入建設階段,我們預計 2020-2022 年將是基站建 設的高峰期。伴隨著華為與中興等大陸通信設備廠商的崛起,以深南電路、 滬電股份、生益電子等為代表的大陸 PCB 企業在華為、愛立信、諾基亞、 中興、三星等全球五大通信設備廠商的份額均位居前列。我們預計深南電路、 滬電股份、生益電子等行業領先廠商將持續受益於 5G 建設浪潮。建議關注 深南電路、滬電股份、生益電子。

4、TWS:“山寨”打開市場空間,安卓 TWS 拐點已至。Airpods 證明 TWS 是一個真實的需求,但蘋果對藍牙連接監聽模式進行了專利封鎖。 2019Q3 聯發科絡達、高通、華為相繼實現了技術突破,同時華強北白牌 TWS 加速普及產品打開市場空間,安卓 TWS 行業迎來拐點。建議關注:立訊精 密、歌爾股份、共達電聲等。

5、激光:競爭格局將定,本土龍頭崛起。激光器行業自 2018Q4 進入 價格戰階段,銳科激光憑藉技術優勢、成本優勢、本土服務與市場優勢不斷 提高市場佔有率。儘管短期公司盈利能力因價格戰而受損,隨著價格戰趨緩, 通過工藝升級、垂直一體化、自動化改造與規模化採購等方法有望使得盈利 能力逐漸回升。建議關注銳科激光等。

電子行業2020年投資策略:聚焦半導體、5G 和 TWS

8、重點公司分析

8.1、信維通信(300136):射頻技術領先,面向 5G 卡 位好

8.2、銳科激光(300747):短期看市佔率提升,中期看 毛利率回升,長期看應用廣闊

8.3、三環集團(300408):以材料為基礎,打造優質陶 瓷產品平臺

8.4、順絡電子(002138):5G 與新業務驅動長期發展

8.5、深南電路(002916):深耕通信板,充分受益 5G 大發展

……

9、滬深 300 新增覆蓋公司分析

9.1、三安光電(600703):國內 LED 龍頭,化合物半 導體業務有望切入新市場

9.2、工業富聯(601138):智能製造受益 5G+雲,工業 互聯創新不斷

9.3、利亞德(300296):LED 市場領導者,文旅業務觸 底反彈

9.4、藍思科技(300433):深耕玻璃蓋板市場,把握 5G 換機新潮

9.5、大華股份(002236):全球安防巨頭企業,內外兼 修戰略明晰

……

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