無線連接行業專題報告:無線連接,無限想象

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1、無線連接:IOT 時代,百花齊放

1.1 、無線連接技術簡介

無線(Wireless communication)技術是利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式。其原理是發射端將傳送的信息(圖像、聲音等)轉化為電信號,再把電信號轉換成高頻振盪信號並由天線發射出去,接收端通過天線接收到高頻振盪信號,再轉換成原始電信號,最終轉化為原始信息。

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無線連接技術主要包括蜂窩(2G/3G/4G/5G)、藍牙、WiFi、 UWB、NFC、NB-IOT、eMTC、ZigBee、LoRa、tuner、GNSS、LNB 等,連接範圍覆蓋10m-10000km+。智能手機無線連接通常包括蜂窩(2G/3G/4G/5G)、藍牙、WiFi、 GNSS(GPS)、NFC、UWB 等。

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1.2 、無線連接技術分類

無線通信技術按照覆蓋距離劃分,大致可以分為兩類。

第一類是短距離通信技術,包括藍牙(Bluetooth),Zigbee,WIFI,NFC, 目前主要應用於室內智能家居,消費電子等場景;

第二類是遠距離通信技術,包括蜂窩通信技術 2G/3G/4G/5G 及 LPWA 技術LoRa,Sigfox,而 eMTC 和 NB-IOT 既屬於蜂窩通信技術,又屬於 LPWA 技術。

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1.3 、無線連接技術應用

蜂窩屬於長距離高速率無線技術,主要應用為智能手機等。藍牙、ZigBee 屬於短距離低速率無線技術,藍牙主要應用於音頻相關設備,ZigBee 主要用於室內 IOT 等。WiFi 屬於短距離高速率無線技術,主要應用於智能手機、電腦、室內 IOT 等。UWB 主要用於精確定位。NB-IOT 和 LoRa 屬於長距離低速率無線技術,主要應用於室外 IOT 等。

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1.4 、無線連接技術市場

根據Strategy Analytics 數據,截至 2018 年底,全球聯網設備數量達到 220億。企業物聯網仍然是領先的細分市場,佔據了一半以上的市場份額,移動/計算機佔據了四分之一以上,智能家居將成為未來幾年增長最快的細分市場; 預測到 2025 年將有 386 億臺聯網設備,到 2030 年將有 500 億臺聯網設備。

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2、發展趨勢:相繼升級,精彩萬分

2019 年,5G、WiFi6 商用元年,UWB 進入消費電子領域;2020 年,藍牙5.2 標準發佈,NB-IOT R16 標準即將凍結。

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2.1、蜂窩:4G 到 5G,全面升級

人們對高性能移動網絡的追求推動移動通信技術的更新換代。第一代移動通信技術(1G)到第四代移動通信技術(4G),主要是以人為中心,滿足人們隨時隨地語音通話與上網的需求。然而當前的 4G 網絡已經無法滿足移動互聯網及物聯網快速發展的需求。

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為應對未來移動互聯網及物聯網發展帶來的移動數據流量的爆發式增長,海量的終端連接,終端的多樣化及不斷出現的新應用場景,第五代移動通信技術(5G)應運而生。5G 將以人為中心的通信擴展到同時以人與物為中心的通信,將為社會的生活與生產方式帶來巨大的變化。

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5G 通訊技術全面升級,新增了無線通訊頻段,關鍵技術包括毫米波通信、微基站技術、Massive MIMO 與波束成形技術、新型多載波技術、SDN 與NFV 技術等。

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對於基站端,新建大量 5G 基站,基站由傳統架構升級為有源天線架構;PCB 需要面積更大層數更多的高頻高速板;射頻前端市場規模預計從 2018 年的14.8 億美金增長到 2025 年的 25.3 億美金。

對於手機端,5G 促進手機換機潮,帶來天線、射頻前端、基帶、散熱、電磁屏蔽、被動元件等多個方面的升級。射頻前端和連接模組市場規模預計從2018 年的 150 億美金增長到 2025 年的 258 億美金。

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2.2 、WiFi:WiFi6 將是 5G 時代的標配

2019 年 9 月,Wi-Fi 聯盟宣佈啟動 Wi-Fi 6 認證計劃。隨著蜂窩通信從 4G 發展到 5G,我們認為WiFi6 將成為 5G 時代的標配。Wi-Fi 和移動通信技術是物聯融合的兩大重要聯接技術,一直在持續的滿足人與人、人與物及物與物的隨時隨地聯接。長期以來,Wi-Fi 和蜂窩網絡就像移動設備上的兩大高手,各有分工:一個主室內,一個主室外。

從技術演進路線來看,Wifi 的發展路線跟 3G 到 5G 幾乎是一模一樣的。在3G 時代,Wifi 是 802.11g;在 4G 時代是 802.11n/ac(wifi4/5);到了 5G 時代則是 802.11ax(wifi6)。

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WiFi6 主要特點在於速度更快、延時更低、容量更大、更安全、更省電等。2020 年 1 月,Wi-Fi 聯盟宣佈推出Wi-Fi 6E,以識別能夠提供更高性能,更低延遲和更快數據速率的Wi-Fi 6 擴展到 6 GHz 頻段的設備。

WiFi6 主要特點在於速度更快、延時更低、容量更大、更安全、更省電等。2020 年 1 月,Wi-Fi 聯盟宣佈推出Wi-Fi 6E,以識別能夠提供更高性能,更低延遲和更快數據速率的Wi-Fi 6 擴展到 6 GHz 頻段的設備。

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自 2019 年 9 月 Wi-Fi 6 標準發佈,多家公司已迅速將新產品推向市場。高通預測企業WLAN 6 的部署將在 2020 年急劇增加,並指出Wi-Fi 6 將在多個終端產品上推出,包括手機,PC 和許多其他產品。目前,iPhone 11 系列和 三星 S10 系列已支持 WIFI6,OPPO 新機將支持WiFi6;聯想,華碩和三星等發佈了搭載Wi-Fi 6 的新型筆記本電腦。

根據 IDC 數據,2018 年全球 wifi 芯片出貨接近 30 多億,其中 49%的 wifi芯片供給手機,其他來自各種聯網設備。 2019 年全球WiFi 6 芯片出貨量約3 億套,2020 年 Wi-Fi 6 的終端裝置出貨量將高達 16 億,主要來自於AP(Access Point)與智慧手機,2022 年將有望超過 22 億套,大幅超越 5G 基帶芯片出貨的規模。

華為公司預測,企業級市場中,2019 年支持 Wi-Fi 6 芯片出貨量佔總出貨量 10%,到 2023 年將達到 90% 左右。

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2.3 、藍牙:藍牙 5.2 推出 LE Audio,BLE 有望一統天下

藍牙發展經歷了 1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2、5.0 版本的過程, 其中藍牙 1.1、1.2、2.0、2.1、3.0 版本屬於傳統藍牙。4.0 以後藍牙標準包含兩個藍牙標準,包統藍牙模塊部分(BR/EDR)和低功耗藍牙部分(Bluetooth Low Energy,BLE)。

經典藍牙以信息溝通、設備連接為重點,主要用於音頻傳輸、文件傳輸等場景;低功耗藍牙設備無需佔用太多帶寬,在設備匹配、數據同步、定位等場景中有較好的應用。

目前,手機及大多數的穿戴如耳機等設備基本都使用雙模藍牙芯片,即同時具有經典藍牙和低功耗藍牙功能。

新一代藍牙音頻技術標準低功耗音頻 LE Audio 意味著低功耗藍牙技術標準開始支持音頻傳輸功能,考慮到低功耗藍牙具有低功耗、連接範圍廣、單模藍牙芯片成本低等優勢,我們認為未來低功耗藍牙有望完全取代傳統藍牙技術,實現單模低功耗藍牙芯片一統天下,即未來電子設備只需要使用單模低功耗藍牙芯片即可。

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LE Audio 將使用全新的高音質低功耗音頻解碼器 LC3,支持多重串流音頻(Multi-Stream Audio)技術、支持廣播音頻技術。LC3 將有助於TWS 耳機實現更高音質和更低功耗;多重串流音頻技術將跳過監聽模式技術門檻,直接實現雙路傳輸同時帶來立體聲體驗,還有利於多臺音源設備之間的切換更加順暢;廣播音頻技術可實現基於人或者位置的音頻分享功能,將有利於進一步拓展TWS 應用場景。

此外,藍牙 5.0 之後還新增了 MESH 組網功能以及定位功能。

據藍牙技術聯盟(SIG)調研數據顯示,2019 年全球藍牙設備出貨量 40 億臺左右,到 2023 年這一數據將提升到 54 億臺,複合增長率達到 8%左右。其中,90%的藍牙設備將採用低功耗藍牙,低功耗藍牙單模設備年出貨量將超過 16 億,約佔總出貨藍牙設備的三分之一。

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2.4、NB-IOT:納入 5G 標準,連接數破億拐點已至

2019 年 7 月,中國和 3GPP 分別將NB-IoT 作為 5G 候選技術提交 ITU(國際電信聯盟),預計 2020 年 NB-IoT 將正式納入 5G 標準。這也標誌著, NB-IoT 作為 5GLPWA 演進達成行業共識,3GPP 定義 NB-IoT 向 5G 持續演進,滿足mMTC 大連接場景。

3GPP R15 標準支持 NB-IoT 與 NR 共同部署,而R16 標準支持 NB-IoT 可接入 5G 核心網,內容已基本定稿,預計 2020 第一季度將發佈。

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隨著我國 2G、3G 的逐步退網,運營商需要先進的技術承載 2G 退出後留下的物聯網真空市場。

各行各業都在加大力度使用 NB-IoT 技術取代2G 物聯,在 2019 年 9 月底中國 NB-IoT 新增連接數量已經超過了2G 物聯。

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在芯片方面,隨著需求規模增長,NB-IoT 芯片模組價格不斷降低,已與 2G價格持平,2020 年預計將下探至 20 元。

據 GSMA 統計的數據, 截止 2020 年 1 月,全球已有 127 張基於 NB-IoT 或 LTE-M 的商業網絡,比 2018 年 12 月 IoT Analytics 統計的 83 張網絡多出 53%。其中 92 張是 NB-IoT 網絡,35 張是 LTE-M 網絡。

根據通信世界網數據,2020 年 2 月,NB-IoT 實現全球連接數破 1 億。從 2018年 1 月算起,NB-IoT 的第一個 3000 萬連接用了 12 個月,第二個 3000 萬用了 8 個月,第三個 3000 萬以及過億僅用了 4-5 個月。NB-IoT 連接數破億是一個值得行業各界關注的重要里程碑,標誌著NB-IoT 產業突破歷史拐點。

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當前在 GSMA 註冊的 NB-IoT 聯盟創新成員達 1500 家。水務、燃氣、鎖具、白電、智能家居、物流、照明、消防、應急等行業均已將 NB-IoT 列入行業標準,其中水務、燃氣等行業 NB-IoT 連接數已達到 1000 萬,多個行業則發展了超百萬個 NB-IoT 連接。

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2.5 、UWB:蘋果引領進入消費電子,打開市場空間

UWB(Ultra Wideband,超寬帶)技術一種高精度定位技術。相比 Wi-Fi 和藍牙定位技術,UWB 具有抗多徑能力強、定位精度高、時間戳精度高、電磁兼容性強、能效較高等優勢。

在 2002 年以前,UWB 被廣泛用於軍事方面的用途。2002 年,FCC(美國聯邦通信委員會)才將UWB 技術解禁,准許進入民用領域。

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企業級應用是目前UWB 定位應用的主戰場。

市場契合度高:企業級應用場景對於技術指標的要求要比消費級應用場景高很多,UWB 定位技術相比於其他無線定位技術最大的特點就是技術指標更為優越,尤其是高精度、高刷新率、低延時、穩定性高等指標,這是其他無線定位技術難以企及的,這與企業級應用場景對於定位技術的需求非常的契合。

價格接受度高:UWB 定位技術方案的價格相比於其他無線定位技術會偏貴, 高成本投入的方案往往是消費級玩法的企業所承受不起的,而企業級應用中, 用戶(工廠或者政府部門等)往往更在意的是功能的實現以及性能的穩定性, 對於價格的接受程度會高很多。

潛在市場龐大:企業級應用是一個很大的市場,這是毋庸置疑的。具體到UWB 技術的潛在應用場景,主要包括司法監獄、三級醫院、礦井、化工廠、工廠與倉庫等對於物資或者人員管理需求比較高的應用場景,而每個應用領域都有很大的體量。

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根據物聯傳媒,2018 年中國 UWB 企業級應用市場規模為 10.9 億元,預計2020 年,中國UWB 定位企業級應用市場規模為 121.1 億元,未來4 年CAGR 為 83%。

2019 年 9 月,蘋果發佈iPhone 11 系列,首次搭載了支持超寬帶(UWB) 技術的U1 芯片。根據蘋果公司的介紹,搭載U1 芯片的新 iPhone,進一步提升了手機的定位功能,不僅可以感知自己手機的位置,還可以感知周邊其他手機的位置。

蘋果已經進行了多項UWB 佈局,比如申請了 UWB 用於汽車車鑰匙的專利, 未來蘋果有可能採用UWB 技術做iBeacon V2。

UWB 可以在 C 端用於停車場找車、找寵物、找娃、找鑰匙等;也可以用於無感門禁,智能鎖、無感支付等創新應用,未來值得期待.

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3、主要廠商:整合併購,力爭上游

3.1 、射頻前端行業整合併購不斷

以射頻前端龍頭企業博通為例,博通曆史上經歷過多次併購整合,不斷擴充產品線,逐漸成為成長為射頻前端龍頭。

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近年來,射頻前端行業收購不斷。2014 年 Murata 收購 Peregrine,增強射頻前端的能力;RFMD 16 億美元收購 TriQuint 合併成為 Qorvo;2016 年Qualcomn 與TDK 設立合資公司RF360 研發射頻產品,安華高收購博通, Skyworks 7.65 億美元收購 Panasonic 的射頻部門,組成新的 Skyworks; 2017 年聯發科 1750 萬美元收購 RF 公司絡達科技等。

國內有 2014 年紫光集團 9.07 億美元收購銳迪科;建廣資產 18 億美元收購NXP 功率放大器部門;國民飛驤 4500 萬元人民幣收購國民技術射頻功放業務等等。

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3.2 、WiFi 行業整合併購不斷

2011 年,高通以 31 億美金收購了以製造 Wi-Fi 接入芯片而著稱的Atheros 公司,正式進入物聯網Wi-Fi 芯片領域。

2011 年,英特爾收購英飛凌的無線業務部門,其 WiFi 主營產品在 PC端的無線網卡上。

2011 年,聯發科收購臺灣雷凌(Ralink)科技的 WLAN 無線連接業務,正式進軍WiFi 領域。

2016 年,賽普拉斯以 5.5 億美元現金收購博通的物聯網無線通信業務, 正式涉足物聯網無線通信芯片領域。

2019 年,半導體業又發生了 4 起Wifi 相關的併購案:包括 英飛凌斥資101 億美元收購芯片製造商 Cypress;安森美 10 億美金收購 QuanTenna; NXP 以 17.6 億美金收購Marvell 的Wifi、藍牙業務。中穎電子收購瀾至科技wifi 業務.

3.3 、藍牙行業整合併購不斷

2014 年,紫光集團收購銳迪科;微芯收購ISSC;NXP 收購 quintic。

2015 年,高通收購CSR。

2016 年,賽普拉斯收購博通 IOT 業務。

2017 年,聯發科收購絡達。

2017 年,華勝天成收購泰凌微。

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3.4 、全球主要無線技術廠商及產品佈局

全球射頻(前端&收發器)公司主要包括 Skyworks、Qorvo、高通、博通、NXP、村田、英飛凌、聯發科、inel、三星電子、索尼等。

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全球無線連接芯片(NFC, WiFi, BT, GPS 等)公司主要包括博通、高通、聯發科、NXP、賽普拉斯、意法半導體、瑞昱、marvell、nordic、intel、Quantenna、TI 等。

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此外,目前業內還存在大量中小型的WiFi、藍牙芯片公司。隨著摩爾定律的持續升級,22nm 之後芯片設計成本迅速提升,我們預計未來 1-2 年無線連接芯片市場集中度將會進一步提升。

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4、投資建議

2019 年,5G、WiFi6 商用元年,UWB 進入消費電子領域;2020 年,藍牙5.2 標準發佈,NB-IOT R16 標準即將凍結。蜂窩:4G 到 5G,全面升級; WiFi:WiFi6 將成為 5G 時代的標配;藍牙:藍牙 5.2 推出 LE Audio,BLE 有望一統天下;NB-IOT:納入 5G 標準,連接數破億拐點已至;UWB:蘋果引領進入消費電子,打開市場空間。無線技術行業整合併購不斷,未來行業集中度將進一步提升。

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