无线连接行业专题报告:无线连接,无限想象

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1、无线连接:IOT 时代,百花齐放

1.1 、无线连接技术简介

无线(Wireless communication)技术是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。其原理是发射端将传送的信息(图像、声音等)转化为电信号,再把电信号转换成高频振荡信号并由天线发射出去,接收端通过天线接收到高频振荡信号,再转换成原始电信号,最终转化为原始信息。

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无线连接技术主要包括蜂窝(2G/3G/4G/5G)、蓝牙、WiFi、 UWB、NFC、NB-IOT、eMTC、ZigBee、LoRa、tuner、GNSS、LNB 等,连接范围覆盖10m-10000km+。智能手机无线连接通常包括蜂窝(2G/3G/4G/5G)、蓝牙、WiFi、 GNSS(GPS)、NFC、UWB 等。

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1.2 、无线连接技术分类

无线通信技术按照覆盖距离划分,大致可以分为两类。

第一类是短距离通信技术,包括蓝牙(Bluetooth),Zigbee,WIFI,NFC, 目前主要应用于室内智能家居,消费电子等场景;

第二类是远距离通信技术,包括蜂窝通信技术 2G/3G/4G/5G 及 LPWA 技术LoRa,Sigfox,而 eMTC 和 NB-IOT 既属于蜂窝通信技术,又属于 LPWA 技术。

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1.3 、无线连接技术应用

蜂窝属于长距离高速率无线技术,主要应用为智能手机等。蓝牙、ZigBee 属于短距离低速率无线技术,蓝牙主要应用于音频相关设备,ZigBee 主要用于室内 IOT 等。WiFi 属于短距离高速率无线技术,主要应用于智能手机、电脑、室内 IOT 等。UWB 主要用于精确定位。NB-IOT 和 LoRa 属于长距离低速率无线技术,主要应用于室外 IOT 等。

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1.4 、无线连接技术市场

根据Strategy Analytics 数据,截至 2018 年底,全球联网设备数量达到 220亿。企业物联网仍然是领先的细分市场,占据了一半以上的市场份额,移动/计算机占据了四分之一以上,智能家居将成为未来几年增长最快的细分市场; 预测到 2025 年将有 386 亿台联网设备,到 2030 年将有 500 亿台联网设备。

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2、发展趋势:相继升级,精彩万分

2019 年,5G、WiFi6 商用元年,UWB 进入消费电子领域;2020 年,蓝牙5.2 标准发布,NB-IOT R16 标准即将冻结。

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2.1、蜂窝:4G 到 5G,全面升级

人们对高性能移动网络的追求推动移动通信技术的更新换代。第一代移动通信技术(1G)到第四代移动通信技术(4G),主要是以人为中心,满足人们随时随地语音通话与上网的需求。然而当前的 4G 网络已经无法满足移动互联网及物联网快速发展的需求。

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为应对未来移动互联网及物联网发展带来的移动数据流量的爆发式增长,海量的终端连接,终端的多样化及不断出现的新应用场景,第五代移动通信技术(5G)应运而生。5G 将以人为中心的通信扩展到同时以人与物为中心的通信,将为社会的生活与生产方式带来巨大的变化。

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5G 通讯技术全面升级,新增了无线通讯频段,关键技术包括毫米波通信、微基站技术、Massive MIMO 与波束成形技术、新型多载波技术、SDN 与NFV 技术等。

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对于基站端,新建大量 5G 基站,基站由传统架构升级为有源天线架构;PCB 需要面积更大层数更多的高频高速板;射频前端市场规模预计从 2018 年的14.8 亿美金增长到 2025 年的 25.3 亿美金。

对于手机端,5G 促进手机换机潮,带来天线、射频前端、基带、散热、电磁屏蔽、被动元件等多个方面的升级。射频前端和连接模组市场规模预计从2018 年的 150 亿美金增长到 2025 年的 258 亿美金。

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2.2 、WiFi:WiFi6 将是 5G 时代的标配

2019 年 9 月,Wi-Fi 联盟宣布启动 Wi-Fi 6 认证计划。随着蜂窝通信从 4G 发展到 5G,我们认为WiFi6 将成为 5G 时代的标配。Wi-Fi 和移动通信技术是物联融合的两大重要联接技术,一直在持续的满足人与人、人与物及物与物的随时随地联接。长期以来,Wi-Fi 和蜂窝网络就像移动设备上的两大高手,各有分工:一个主室内,一个主室外。

从技术演进路线来看,Wifi 的发展路线跟 3G 到 5G 几乎是一模一样的。在3G 时代,Wifi 是 802.11g;在 4G 时代是 802.11n/ac(wifi4/5);到了 5G 时代则是 802.11ax(wifi6)。

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WiFi6 主要特点在于速度更快、延时更低、容量更大、更安全、更省电等。2020 年 1 月,Wi-Fi 联盟宣布推出Wi-Fi 6E,以识别能够提供更高性能,更低延迟和更快数据速率的Wi-Fi 6 扩展到 6 GHz 频段的设备。

WiFi6 主要特点在于速度更快、延时更低、容量更大、更安全、更省电等。2020 年 1 月,Wi-Fi 联盟宣布推出Wi-Fi 6E,以识别能够提供更高性能,更低延迟和更快数据速率的Wi-Fi 6 扩展到 6 GHz 频段的设备。

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自 2019 年 9 月 Wi-Fi 6 标准发布,多家公司已迅速将新产品推向市场。高通预测企业WLAN 6 的部署将在 2020 年急剧增加,并指出Wi-Fi 6 将在多个终端产品上推出,包括手机,PC 和许多其他产品。目前,iPhone 11 系列和 三星 S10 系列已支持 WIFI6,OPPO 新机将支持WiFi6;联想,华硕和三星等发布了搭载Wi-Fi 6 的新型笔记本电脑。

根据 IDC 数据,2018 年全球 wifi 芯片出货接近 30 多亿,其中 49%的 wifi芯片供给手机,其他来自各种联网设备。 2019 年全球WiFi 6 芯片出货量约3 亿套,2020 年 Wi-Fi 6 的终端装置出货量将高达 16 亿,主要来自于AP(Access Point)与智慧手机,2022 年将有望超过 22 亿套,大幅超越 5G 基带芯片出货的规模。

华为公司预测,企业级市场中,2019 年支持 Wi-Fi 6 芯片出货量占总出货量 10%,到 2023 年将达到 90% 左右。

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2.3 、蓝牙:蓝牙 5.2 推出 LE Audio,BLE 有望一统天下

蓝牙发展经历了 1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2、5.0 版本的过程, 其中蓝牙 1.1、1.2、2.0、2.1、3.0 版本属于传统蓝牙。4.0 以后蓝牙标准包含两个蓝牙标准,包统蓝牙模块部分(BR/EDR)和低功耗蓝牙部分(Bluetooth Low Energy,BLE)。

经典蓝牙以信息沟通、设备连接为重点,主要用于音频传输、文件传输等场景;低功耗蓝牙设备无需占用太多带宽,在设备匹配、数据同步、定位等场景中有较好的应用。

目前,手机及大多数的穿戴如耳机等设备基本都使用双模蓝牙芯片,即同时具有经典蓝牙和低功耗蓝牙功能。

新一代蓝牙音频技术标准低功耗音频 LE Audio 意味着低功耗蓝牙技术标准开始支持音频传输功能,考虑到低功耗蓝牙具有低功耗、连接范围广、单模蓝牙芯片成本低等优势,我们认为未来低功耗蓝牙有望完全取代传统蓝牙技术,实现单模低功耗蓝牙芯片一统天下,即未来电子设备只需要使用单模低功耗蓝牙芯片即可。

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LE Audio 将使用全新的高音质低功耗音频解码器 LC3,支持多重串流音频(Multi-Stream Audio)技术、支持广播音频技术。LC3 将有助于TWS 耳机实现更高音质和更低功耗;多重串流音频技术将跳过监听模式技术门槛,直接实现双路传输同时带来立体声体验,还有利于多台音源设备之间的切换更加顺畅;广播音频技术可实现基于人或者位置的音频分享功能,将有利于进一步拓展TWS 应用场景。

此外,蓝牙 5.0 之后还新增了 MESH 组网功能以及定位功能。

据蓝牙技术联盟(SIG)调研数据显示,2019 年全球蓝牙设备出货量 40 亿台左右,到 2023 年这一数据将提升到 54 亿台,复合增长率达到 8%左右。其中,90%的蓝牙设备将采用低功耗蓝牙,低功耗蓝牙单模设备年出货量将超过 16 亿,约占总出货蓝牙设备的三分之一。

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2.4、NB-IOT:纳入 5G 标准,连接数破亿拐点已至

2019 年 7 月,中国和 3GPP 分别将NB-IoT 作为 5G 候选技术提交 ITU(国际电信联盟),预计 2020 年 NB-IoT 将正式纳入 5G 标准。这也标志着, NB-IoT 作为 5GLPWA 演进达成行业共识,3GPP 定义 NB-IoT 向 5G 持续演进,满足mMTC 大连接场景。

3GPP R15 标准支持 NB-IoT 与 NR 共同部署,而R16 标准支持 NB-IoT 可接入 5G 核心网,内容已基本定稿,预计 2020 第一季度将发布。

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随着我国 2G、3G 的逐步退网,运营商需要先进的技术承载 2G 退出后留下的物联网真空市场。

各行各业都在加大力度使用 NB-IoT 技术取代2G 物联,在 2019 年 9 月底中国 NB-IoT 新增连接数量已经超过了2G 物联。

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在芯片方面,随着需求规模增长,NB-IoT 芯片模组价格不断降低,已与 2G价格持平,2020 年预计将下探至 20 元。

据 GSMA 统计的数据, 截止 2020 年 1 月,全球已有 127 张基于 NB-IoT 或 LTE-M 的商业网络,比 2018 年 12 月 IoT Analytics 统计的 83 张网络多出 53%。其中 92 张是 NB-IoT 网络,35 张是 LTE-M 网络。

根据通信世界网数据,2020 年 2 月,NB-IoT 实现全球连接数破 1 亿。从 2018年 1 月算起,NB-IoT 的第一个 3000 万连接用了 12 个月,第二个 3000 万用了 8 个月,第三个 3000 万以及过亿仅用了 4-5 个月。NB-IoT 连接数破亿是一个值得行业各界关注的重要里程碑,标志着NB-IoT 产业突破历史拐点。

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当前在 GSMA 注册的 NB-IoT 联盟创新成员达 1500 家。水务、燃气、锁具、白电、智能家居、物流、照明、消防、应急等行业均已将 NB-IoT 列入行业标准,其中水务、燃气等行业 NB-IoT 连接数已达到 1000 万,多个行业则发展了超百万个 NB-IoT 连接。

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2.5 、UWB:苹果引领进入消费电子,打开市场空间

UWB(Ultra Wideband,超宽带)技术一种高精度定位技术。相比 Wi-Fi 和蓝牙定位技术,UWB 具有抗多径能力强、定位精度高、时间戳精度高、电磁兼容性强、能效较高等优势。

在 2002 年以前,UWB 被广泛用于军事方面的用途。2002 年,FCC(美国联邦通信委员会)才将UWB 技术解禁,准许进入民用领域。

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企业级应用是目前UWB 定位应用的主战场。

市场契合度高:企业级应用场景对于技术指标的要求要比消费级应用场景高很多,UWB 定位技术相比于其他无线定位技术最大的特点就是技术指标更为优越,尤其是高精度、高刷新率、低延时、稳定性高等指标,这是其他无线定位技术难以企及的,这与企业级应用场景对于定位技术的需求非常的契合。

价格接受度高:UWB 定位技术方案的价格相比于其他无线定位技术会偏贵, 高成本投入的方案往往是消费级玩法的企业所承受不起的,而企业级应用中, 用户(工厂或者政府部门等)往往更在意的是功能的实现以及性能的稳定性, 对于价格的接受程度会高很多。

潜在市场庞大:企业级应用是一个很大的市场,这是毋庸置疑的。具体到UWB 技术的潜在应用场景,主要包括司法监狱、三级医院、矿井、化工厂、工厂与仓库等对于物资或者人员管理需求比较高的应用场景,而每个应用领域都有很大的体量。

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根据物联传媒,2018 年中国 UWB 企业级应用市场规模为 10.9 亿元,预计2020 年,中国UWB 定位企业级应用市场规模为 121.1 亿元,未来4 年CAGR 为 83%。

2019 年 9 月,苹果发布iPhone 11 系列,首次搭载了支持超宽带(UWB) 技术的U1 芯片。根据苹果公司的介绍,搭载U1 芯片的新 iPhone,进一步提升了手机的定位功能,不仅可以感知自己手机的位置,还可以感知周边其他手机的位置。

苹果已经进行了多项UWB 布局,比如申请了 UWB 用于汽车车钥匙的专利, 未来苹果有可能采用UWB 技术做iBeacon V2。

UWB 可以在 C 端用于停车场找车、找宠物、找娃、找钥匙等;也可以用于无感门禁,智能锁、无感支付等创新应用,未来值得期待.

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3、主要厂商:整合并购,力争上游

3.1 、射频前端行业整合并购不断

以射频前端龙头企业博通为例,博通历史上经历过多次并购整合,不断扩充产品线,逐渐成为成长为射频前端龙头。

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近年来,射频前端行业收购不断。2014 年 Murata 收购 Peregrine,增强射频前端的能力;RFMD 16 亿美元收购 TriQuint 合并成为 Qorvo;2016 年Qualcomn 与TDK 设立合资公司RF360 研发射频产品,安华高收购博通, Skyworks 7.65 亿美元收购 Panasonic 的射频部门,组成新的 Skyworks; 2017 年联发科 1750 万美元收购 RF 公司络达科技等。

国内有 2014 年紫光集团 9.07 亿美元收购锐迪科;建广资产 18 亿美元收购NXP 功率放大器部门;国民飞骧 4500 万元人民币收购国民技术射频功放业务等等。

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3.2 、WiFi 行业整合并购不断

2011 年,高通以 31 亿美金收购了以制造 Wi-Fi 接入芯片而著称的Atheros 公司,正式进入物联网Wi-Fi 芯片领域。

2011 年,英特尔收购英飞凌的无线业务部门,其 WiFi 主营产品在 PC端的无线网卡上。

2011 年,联发科收购台湾雷凌(Ralink)科技的 WLAN 无线连接业务,正式进军WiFi 领域。

2016 年,赛普拉斯以 5.5 亿美元现金收购博通的物联网无线通信业务, 正式涉足物联网无线通信芯片领域。

2019 年,半导体业又发生了 4 起Wifi 相关的并购案:包括 英飞凌斥资101 亿美元收购芯片制造商 Cypress;安森美 10 亿美金收购 QuanTenna; NXP 以 17.6 亿美金收购Marvell 的Wifi、蓝牙业务。中颖电子收购澜至科技wifi 业务.

3.3 、蓝牙行业整合并购不断

2014 年,紫光集团收购锐迪科;微芯收购ISSC;NXP 收购 quintic。

2015 年,高通收购CSR。

2016 年,赛普拉斯收购博通 IOT 业务。

2017 年,联发科收购络达。

2017 年,华胜天成收购泰凌微。

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3.4 、全球主要无线技术厂商及产品布局

全球射频(前端&收发器)公司主要包括 Skyworks、Qorvo、高通、博通、NXP、村田、英飞凌、联发科、inel、三星电子、索尼等。

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全球无线连接芯片(NFC, WiFi, BT, GPS 等)公司主要包括博通、高通、联发科、NXP、赛普拉斯、意法半导体、瑞昱、marvell、nordic、intel、Quantenna、TI 等。

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此外,目前业内还存在大量中小型的WiFi、蓝牙芯片公司。随着摩尔定律的持续升级,22nm 之后芯片设计成本迅速提升,我们预计未来 1-2 年无线连接芯片市场集中度将会进一步提升。

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4、投资建议

2019 年,5G、WiFi6 商用元年,UWB 进入消费电子领域;2020 年,蓝牙5.2 标准发布,NB-IOT R16 标准即将冻结。蜂窝:4G 到 5G,全面升级; WiFi:WiFi6 将成为 5G 时代的标配;蓝牙:蓝牙 5.2 推出 LE Audio,BLE 有望一统天下;NB-IOT:纳入 5G 标准,连接数破亿拐点已至;UWB:苹果引领进入消费电子,打开市场空间。无线技术行业整合并购不断,未来行业集中度将进一步提升。

建议关注:

1. 卓胜微:全球射频开关 LNA 龙头,国产替代+5G 需求双轮驱动

2. 乐鑫科技:全球WiFi MCU 龙头,IOT 时代乘势而上

3. 紫光展锐:国内基带领先厂商,WiFi 蓝牙 NB-IOT 布局完善

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7. 汇顶科技:全球光学屏下指纹龙头,布局BLE 和 NB-IOT

8. 中颖电子:国内家电MCU 龙头,外延收购布局WiFi

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10. 瑞芯微:国内消费电子SOC 领先厂商,拥有WiFi 蓝牙产品线

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