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1.毫米波大帶寬高速率是5G性能實現關鍵頻段
1.1.毫米波大帶寬高速率窄波束，是5G性能實現關鍵頻段
毫米波大帶寬高速率是5G性能實現關鍵頻段，歐美日等國家已經完成5G頻譜劃分與拍賣。毫米波是指波長1~10mm、頻率30~300GHz的電磁波。由於6GHz以下頻率資源匱乏，很難找到連續的大帶寬滿足5G系統需求（eMBB、mMTC、URLLC），而毫米波頻段可以構建高達800MHz的超大帶寬通信系統，通信速率高達10Gbit/s，3GPP在2016年初公佈了毫米波信道模型的技術報告明確了毫米波頻段作為5G戶外通信頻段的可行性。目前美國、韓國、日本等國家已陸續完成5G高頻頻譜的劃分與拍賣，我國目前披露了實驗頻段（24.75~27.5GHz和37~42.5GHz），但是目前毫米波頻譜的具體規劃仍未正式發佈。
5G毫米波優點：
1)大帶寬保證高傳輸速率。與sub-6GHz相比，mmWave擁有的帶寬至少高出240GHz。大帶寬保證毫米波可實現數千兆級數據速率。基於sub-6GHz頻段的4GLTE蜂窩系統最大帶寬為100MHz，數據速率不超過1Gbps；而基於mmWave頻段的移動應用可使用的最大帶寬為400MHz，數據速率可高達10Gbps。
2)窄波束保證良好的方向性。mmWave波束較窄，這一特性使得mmWave具備良好的方向性，能分辨相距更近的小目標或更為清晰的觀察目標的細節，保證運營商可以部署緊鄰的多個獨立鏈接而互不干擾。
圖1：毫米波波束與微波波束對比
1.2.我國毫米波基本完成關鍵技術驗證，預計到2020年實現商用
我國毫米波基本完成關鍵技術驗證。我國工業和信息化部於2017年批覆24.75~27.5GHz和37~42.5GHz頻段用於我國5G技術研發毫米波實驗頻段，19年IMT-2020(5G)推進組明確了毫米波推進的三個階段性工作，運營商及設備廠商加速推進毫米波驗證，具體來看，中國聯通於19年4月完成多廠家5G毫米波基站功能性驗證，中國移動也於同年7月完成5G毫米波關鍵技術驗證，正推進系統性能及標準方案驗證，計劃於2022年實現5G毫米波商用部署，截至10月底，華為、中興、諾基亞貝爾三家系統廠家已全部完成2019年毫米波關鍵技術測試的主要功能、設計和外場性能測試工作，有望於毫米波頻譜具體規劃發佈後快速實現商用。
2.AiP是目前智能手機毫米波天線的主要方案
AiP是目前智能手機毫米波天線的主要方案:縮短路徑損耗、性價比高、符合小型化需求。設計5G毫米波天線性能主要考慮的影響因素有：中框設計/材料、高全面屏佔比、RFIC與毫米波天線陣列間的傳輸路徑損耗、毫米波天線陣列材料等，目前提出的毫米波天線方案有：AoB、AiP、AiM、AoC、AiP等方案。在綜合考慮成本、良率、損耗、小型化等因素下，目前毫米波天線主要方案是AiP，已經在三星量產發佈的GalaxyS105G手機裡面使用。AiP概況如下：
- AiP=RFIC+天線：AiP是基於封裝材料與工藝將天線與芯片集成在封裝內實現系統級無線功能的一門技術，是在SiP（systeminpackage）的基礎上，用IC載板來進行多芯片SiP系統級封裝，AiP工藝主要有LTCC（低溫共燒結陶瓷）、HDI（高密度互聯）及FOWLP（晶圓級扇出式封裝）三種方案。AiP除了必須使用先進的封裝技術外(如覆晶、硅穿孔、系統級封裝等)，還需在內部層採用LCP材料，作為FPC板用，以降低信號干擾，減少路徑損耗，提升信號傳輸能力。 優點：1)縮短路徑損耗：AiP是將天線與芯片集成在封裝內實現系統級無線功能的一門技術，縮短了芯片與毫米波天線陣列之間的距離減少了傳輸的路徑損耗。2)成本具優勢、製程成熟、符合小型化趨勢：AoC技術方案雖然可以很大程度縮減天線尺寸，但需半導體材料與製程上的統一，且要與其他元件一同結合於單一芯片中，製造成本高，較適合應用於Terahertz(太赫茲)頻段中。相比AoC方案，AiP在5G毫米波波長1-10mm之間的頻段下，片上天線的尺寸可以小於一般的芯片封裝，AiP將天線集成到芯片中，可以簡化系統設計，有利於小型化、低成本。
- AiP產業鏈結構：1)模塊設計方案：高通、三星;2)製造：臺積電；3)封測：日月光、、環旭電子（毫米波頻段又比sub6GHz芯片模組多出數道測試手續）。
- 具體AiP模塊方案：高通目前推出兩款毫米波天線模塊QTM052、QTM525均採取AiP天線封裝技術，從而達到縮小手機厚度與減少PCB面積，取代傳統天線與射頻模塊的分散式設計的目的。該毫米波天線模塊裡面集成了：射頻收發器、射頻前端、射頻後端、電源管理芯片以及相控天線陣列。
3.以三星GalaxyS10為例看毫米波AiP應用及中框變化
我們判斷一臺智能手機需要2-4顆AiP模塊，價格為14-16美元，建議的擺放位置至上下端左右側面邊緣位置，對規避金屬屏蔽AiP對應中框位置需做去去金屬化處理。為了避免用戶不同的持有位置對信號的干擾、高頻段mmWave通信傳播損耗較大等因素影響,mmWave手機需要引入多個AiP模組以加強覆蓋能力及避免“天線門”，判斷一支手機估計要用到2~4個AiP模塊，價格方面看，由於AiP模組的集成性、芯片設計/小型化/兼容屏蔽設計複雜性、封測良率等因素，判斷目前AiP模組的價格為14-16美元，大幅高於傳統天線。從具體應用來看，高通公司為5G移動通信系統開發的用戶終端參考設計的圖片上使用4個AiP,2個位於左右側面，2個位於上下端。
以三星GalaxyS105G為例看毫米波AiP應用及中框變化：2019年2月三星上市了全球首款支持mmWave及6GHz以下網絡的5G手機，芯片方面搭載了高通驍龍855SoC+高通驍龍x50基帶+3個高通QTM052AiP天線模組，具體看內部毫米波天線位置：分別放置於頂部、左邊和右邊中框內側。邊框採取金屬材質，側邊的金屬邊框更靠近屏幕，呈現出兩側薄、兩頭厚的金屬帶結構。後蓋採取玻璃後蓋（4G版本有玻璃及陶瓷後蓋）。
圖 7：三星 Galaxy S10 5G 圖 8：三星 Galaxy S10 5G透視圖
4.對2020年蘋果新機毫米波天線方案及供應商的判斷
我們判斷蘋果新機中框有望新增挖槽/打通孔/注塑/覆蓋藍寶石/玻璃等去金屬工序（利好中框供應商工業富聯），預計為配置AiP進行去金屬化準備，判斷明年蘋果將推出5G手機(毫米波、Sub-6G)。具體看毫米波天線方案：1)若高通不單獨出售毫米波天線，蘋果毫米波天線預計採購1-2顆高通毫米波AiP整機模塊;2)若可單獨採購高通的毫米波芯片，預計其中一顆AiP模組會採用mmwave芯片+LCP傳輸線/天線方案，有望利好鵬鼎控股等軟板供應商。
為什麼判斷蘋果5G手機會覆蓋Sub-6G及毫米波頻段？1)美國已陸續完成5G高頻頻譜的劃分與拍賣，運營商加速推進毫米波業務，19年美國三大運營商廠商（AT&T、Verizon、T-Mobile&Sprint）均針對5G毫米波頻譜推出5G毫米波服務方案，目前芝加哥等城市已經實現了毫米波覆蓋;2)北美為蘋果第一大市場(18年在北美營收佔比42.4%)，因此我們判斷蘋果明年Q3將發佈5G手機，覆蓋Sub-6G及毫米波頻段,以此搶佔北美市場尤其是美國5G手機換機潮的先機。
垂直中框+去金屬化工序，利好工業富聯等中框廠商：AiP模組在手機內部較佳的擺放位置是左右兩側以及上下兩端，由於AiP模組具備一定厚度，在放置時應留有足夠的厚度，所以判斷蘋果明年手機大概率採用類似iPhone4/5的垂直方案取代目前的弧邊；此外，由於金屬等材料對電磁波有屏蔽干擾等影響，毫米波天線需要遠離金屬元件，因此在放置AiP模組對應的中框位置，我們判斷會有挖槽—打通孔—注塑—覆蓋藍寶石/玻璃等去金屬化的操作，工藝流程複雜，我們據此判斷中框價值量有望同比提升40-60%（不鏽鋼和鋁合金提升幅度有差異）。
蘋果新機毫米波天線怎麼做？根據對明年蘋果中框外形/工序產業鏈跟蹤可側面驗證：2020年蘋果上AiP模組為大概率事件，判斷蘋果新機有望配置1-2顆AiP模組。由於目前高通不單獨出售毫米波芯片，蘋果毫米波天線預計採購高通毫米波AiP整機模塊。
若蘋果可單獨採購高通的毫米波芯片，預計其中一顆AiP模組會採用mmwave芯片+LCP傳輸線/天線方案，蘋果軟板供應商鵬鼎控股有望切入。根據蘋果19年公佈的5G毫米波天線專利分析其方案原理——線路板上的走線可直接形成天線，其同樣可以形成天線諧振器件；充當天線諧振器件的線路板可直接焊到線路板上，形成突起部分，突起的部分能形成具體的天線諧振器件如平板天線諧振元件和偶極天線諧振元件，天線諧振器件可通過設備金屬中框的填充了介電層的開口或者如由玻璃或其他介電材料製成的顯示屏蓋來收發毫米波天線信號。專利中印刷電路板承當載體以及具備天線、傳輸線的功能，經過毫米波芯片即為升頻，為避免損耗過大，必須用LCP材料做傳輸線/天線，此處LCP傳輸線/天線本質為軟板，蘋果軟板供應商鵬鼎控股有望切入。
附錄：美國運營商5G毫米波進展
1）AT&T：2018年12月，AT&T就已採用毫米波推出5G產品和服務，但主要面向5G行業應用，並未向公眾銷售移動熱點，也尚未提供任何手機終端。AT&T的5G商用並未幫其贏得實際的用戶領先優勢。
2）Verizon：2019年4月，Verizon在芝加哥部分市中心地區使用mmWave推出5G，並採用MotoZ3搭配MotoMod的5G終端，Verizon的5G網絡已經達到了預期，平均速率可達450Mbps，峰值速度高達1Gbps。目前為止，由於Verizon的5G網絡覆蓋範圍非常有限，市場優勢並不明顯。
3）T-mobile&Sprint：T-mobile&Sprint是由美國原先兩家運營商T-mobile、Sprint合併而來。T-mobile原計劃在2020年前採用600M頻譜實現5G網絡全覆蓋，在城市熱點區域採用mmWave，2019年下半年在30個城市推出5G服務；Sprint則是以2.5Ghz頻譜作為其競爭優勢，不斷擴大5G覆蓋範圍，並利用NSA組網升級現有LTE網絡，並不需要新建5G網絡。
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