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1.毫米波大带宽高速率是5G性能实现关键频段
1.1.毫米波大带宽高速率窄波束，是5G性能实现关键频段
毫米波大带宽高速率是5G性能实现关键频段，欧美日等国家已经完成5G频谱划分与拍卖。毫米波是指波长1~10mm、频率30~300GHz的电磁波。由于6GHz以下频率资源匮乏，很难找到连续的大带宽满足5G系统需求（eMBB、mMTC、URLLC），而毫米波频段可以构建高达800MHz的超大带宽通信系统，通信速率高达10Gbit/s，3GPP在2016年初公布了毫米波信道模型的技术报告明确了毫米波频段作为5G户外通信频段的可行性。目前美国、韩国、日本等国家已陆续完成5G高频频谱的划分与拍卖，我国目前披露了实验频段（24.75~27.5GHz和37~42.5GHz），但是目前毫米波频谱的具体规划仍未正式发布。
5G毫米波优点：
1)大带宽保证高传输速率。与sub-6GHz相比，mmWave拥有的带宽至少高出240GHz。大带宽保证毫米波可实现数千兆级数据速率。基于sub-6GHz频段的4GLTE蜂窝系统最大带宽为100MHz，数据速率不超过1Gbps；而基于mmWave频段的移动应用可使用的最大带宽为400MHz，数据速率可高达10Gbps。
2)窄波束保证良好的方向性。mmWave波束较窄，这一特性使得mmWave具备良好的方向性，能分辨相距更近的小目标或更为清晰的观察目标的细节，保证运营商可以部署紧邻的多个独立链接而互不干扰。
图1：毫米波波束与微波波束对比
1.2.我国毫米波基本完成关键技术验证，预计到2020年实现商用
我国毫米波基本完成关键技术验证。我国工业和信息化部于2017年批复24.75~27.5GHz和37~42.5GHz频段用于我国5G技术研发毫米波实验频段，19年IMT-2020(5G)推进组明确了毫米波推进的三个阶段性工作，运营商及设备厂商加速推进毫米波验证，具体来看，中国联通于19年4月完成多厂家5G毫米波基站功能性验证，中国移动也于同年7月完成5G毫米波关键技术验证，正推进系统性能及标准方案验证，计划于2022年实现5G毫米波商用部署，截至10月底，华为、中兴、诺基亚贝尔三家系统厂家已全部完成2019年毫米波关键技术测试的主要功能、设计和外场性能测试工作，有望于毫米波频谱具体规划发布后快速实现商用。
2.AiP是目前智能手机毫米波天线的主要方案
AiP是目前智能手机毫米波天线的主要方案:缩短路径损耗、性价比高、符合小型化需求。设计5G毫米波天线性能主要考虑的影响因素有：中框设计/材料、高全面屏占比、RFIC与毫米波天线阵列间的传输路径损耗、毫米波天线阵列材料等，目前提出的毫米波天线方案有：AoB、AiP、AiM、AoC、AiP等方案。在综合考虑成本、良率、损耗、小型化等因素下，目前毫米波天线主要方案是AiP，已经在三星量产发布的GalaxyS105G手机里面使用。AiP概况如下：
- AiP=RFIC+天线：AiP是基于封装材料与工艺将天线与芯片集成在封装内实现系统级无线功能的一门技术，是在SiP（systeminpackage）的基础上，用IC载板来进行多芯片SiP系统级封装，AiP工艺主要有LTCC（低温共烧结陶瓷）、HDI（高密度互联）及FOWLP（晶圆级扇出式封装）三种方案。AiP除了必须使用先进的封装技术外(如覆晶、硅穿孔、系统级封装等)，还需在内部层采用LCP材料，作为FPC板用，以降低信号干扰，减少路径损耗，提升信号传输能力。 优点：1)缩短路径损耗：AiP是将天线与芯片集成在封装内实现系统级无线功能的一门技术，缩短了芯片与毫米波天线阵列之间的距离减少了传输的路径损耗。2)成本具优势、制程成熟、符合小型化趋势：AoC技术方案虽然可以很大程度缩减天线尺寸，但需半导体材料与制程上的统一，且要与其他元件一同结合于单一芯片中，制造成本高，较适合应用于Terahertz(太赫兹)频段中。相比AoC方案，AiP在5G毫米波波长1-10mm之间的频段下，片上天线的尺寸可以小于一般的芯片封装，AiP将天线集成到芯片中，可以简化系统设计，有利于小型化、低成本。
- AiP产业链结构：1)模块设计方案：高通、三星;2)制造：台积电；3)封测：日月光、、环旭电子（毫米波频段又比sub6GHz芯片模组多出数道测试手续）。
- 具体AiP模块方案：高通目前推出两款毫米波天线模块QTM052、QTM525均采取AiP天线封装技术，从而达到缩小手机厚度与减少PCB面积，取代传统天线与射频模块的分散式设计的目的。该毫米波天线模块里面集成了：射频收发器、射频前端、射频后端、电源管理芯片以及相控天线阵列。
3.以三星GalaxyS10为例看毫米波AiP应用及中框变化
我们判断一台智能手机需要2-4颗AiP模块，价格为14-16美元，建议的摆放位置至上下端左右侧面边缘位置，对规避金属屏蔽AiP对应中框位置需做去去金属化处理。为了避免用户不同的持有位置对信号的干扰、高频段mmWave通信传播损耗较大等因素影响,mmWave手机需要引入多个AiP模组以加强覆盖能力及避免“天线门”，判断一支手机估计要用到2~4个AiP模块，价格方面看，由于AiP模组的集成性、芯片设计/小型化/兼容屏蔽设计复杂性、封测良率等因素，判断目前AiP模组的价格为14-16美元，大幅高于传统天线。从具体应用来看，高通公司为5G移动通信系统开发的用户终端参考设计的图片上使用4个AiP,2个位于左右侧面，2个位于上下端。
以三星GalaxyS105G为例看毫米波AiP应用及中框变化：2019年2月三星上市了全球首款支持mmWave及6GHz以下网络的5G手机，芯片方面搭载了高通骁龙855SoC+高通骁龙x50基带+3个高通QTM052AiP天线模组，具体看内部毫米波天线位置：分别放置于顶部、左边和右边中框内侧。边框采取金属材质，侧边的金属边框更靠近屏幕，呈现出两侧薄、两头厚的金属带结构。后盖采取玻璃后盖（4G版本有玻璃及陶瓷后盖）。
图 7：三星 Galaxy S10 5G 图 8：三星 Galaxy S10 5G透视图
4.对2020年苹果新机毫米波天线方案及供应商的判断
我们判断苹果新机中框有望新增挖槽/打通孔/注塑/覆盖蓝宝石/玻璃等去金属工序（利好中框供应商工业富联），预计为配置AiP进行去金属化准备，判断明年苹果将推出5G手机(毫米波、Sub-6G)。具体看毫米波天线方案：1)若高通不单独出售毫米波天线，苹果毫米波天线预计采购1-2颗高通毫米波AiP整机模块;2)若可单独采购高通的毫米波芯片，预计其中一颗AiP模组会采用mmwave芯片+LCP传输线/天线方案，有望利好鹏鼎控股等软板供应商。
为什么判断苹果5G手机会覆盖Sub-6G及毫米波频段？1)美国已陆续完成5G高频频谱的划分与拍卖，运营商加速推进毫米波业务，19年美国三大运营商厂商（AT&T、Verizon、T-Mobile&Sprint）均针对5G毫米波频谱推出5G毫米波服务方案，目前芝加哥等城市已经实现了毫米波覆盖;2)北美为苹果第一大市场(18年在北美营收占比42.4%)，因此我们判断苹果明年Q3将发布5G手机，覆盖Sub-6G及毫米波频段,以此抢占北美市场尤其是美国5G手机换机潮的先机。
垂直中框+去金属化工序，利好工业富联等中框厂商：AiP模组在手机内部较佳的摆放位置是左右两侧以及上下两端，由于AiP模组具备一定厚度，在放置时应留有足够的厚度，所以判断苹果明年手机大概率采用类似iPhone4/5的垂直方案取代目前的弧边；此外，由于金属等材料对电磁波有屏蔽干扰等影响，毫米波天线需要远离金属元件，因此在放置AiP模组对应的中框位置，我们判断会有挖槽—打通孔—注塑—覆盖蓝宝石/玻璃等去金属化的操作，工艺流程复杂，我们据此判断中框价值量有望同比提升40-60%（不锈钢和铝合金提升幅度有差异）。
苹果新机毫米波天线怎么做？根据对明年苹果中框外形/工序产业链跟踪可侧面验证：2020年苹果上AiP模组为大概率事件，判断苹果新机有望配置1-2颗AiP模组。由于目前高通不单独出售毫米波芯片，苹果毫米波天线预计采购高通毫米波AiP整机模块。
若苹果可单独采购高通的毫米波芯片，预计其中一颗AiP模组会采用mmwave芯片+LCP传输线/天线方案，苹果软板供应商鹏鼎控股有望切入。根据苹果19年公布的5G毫米波天线专利分析其方案原理——线路板上的走线可直接形成天线，其同样可以形成天线谐振器件；充当天线谐振器件的线路板可直接焊到线路板上，形成突起部分，突起的部分能形成具体的天线谐振器件如平板天线谐振元件和偶极天线谐振元件，天线谐振器件可通过设备金属中框的填充了介电层的开口或者如由玻璃或其他介电材料制成的显示屏盖来收发毫米波天线信号。专利中印刷电路板承当载体以及具备天线、传输线的功能，经过毫米波芯片即为升频，为避免损耗过大，必须用LCP材料做传输线/天线，此处LCP传输线/天线本质为软板，苹果软板供应商鹏鼎控股有望切入。
附录：美国运营商5G毫米波进展
1）AT&T：2018年12月，AT&T就已采用毫米波推出5G产品和服务，但主要面向5G行业应用，并未向公众销售移动热点，也尚未提供任何手机终端。AT&T的5G商用并未帮其赢得实际的用户领先优势。
2）Verizon：2019年4月，Verizon在芝加哥部分市中心地区使用mmWave推出5G，并采用MotoZ3搭配MotoMod的5G终端，Verizon的5G网络已经达到了预期，平均速率可达450Mbps，峰值速度高达1Gbps。目前为止，由于Verizon的5G网络覆盖范围非常有限，市场优势并不明显。
3）T-mobile&Sprint：T-mobile&Sprint是由美国原先两家运营商T-mobile、Sprint合并而来。T-mobile原计划在2020年前采用600M频谱实现5G网络全覆盖，在城市热点区域采用mmWave，2019年下半年在30个城市推出5G服务；Sprint则是以2.5Ghz频谱作为其竞争优势，不断扩大5G覆盖范围，并利用NSA组网升级现有LTE网络，并不需要新建5G网络。
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