电子系统 电子行业113页深度报告:一个世界,两套系统,加速创新和替代

小编 2024-10-06 板块列表 23 0

电子行业113页深度报告:一个世界,两套系统,加速创新和替代

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投资聚焦

1、我们认为在 G2 科技博弈中,国产替代不仅仅是短期的驱动力,而是电子行 上游环节,包括半导体、MLCC 等领域未来长周期的成长动能。 随着美国对于华为、中兴等中国科技企业的持续打压,中美贸易紧张局势升 级可能导致两国技术产业脱钩;另一方面,以华为为首的中国科技企业也逐 步在零部件供应链、半导体供应链、操作系统等方面全面推进国产替代。在 全球科技版图中,中国去 A 化和美国逆全球化将成趋势。在未来 G2 的世界 里,会出现两套系统,一套在中国大陆,一套在美国。

2、在疫情趋缓后,我们预计 5G 换机潮有望驱动智能手机行业迎来销量增长的拐点;光学、射频、功能件、无线充电是智能手机未来四大创新方 向。 智能手机销量近年已连续 3~4 年下滑,但总体出货量维持在 14 亿部左 右,主要原因是全球移动通信用户渗透率已达高位,叠加手机换机周期拉长 所致。随着 5G 基础设施的逐步实施和海外疫情的逐步缓和,我们预计 5G 手机将持续放量,5G 将成为智能手机行业在未来两年的重要拐点。

3、智能手机零组件龙头公司向下游代工延伸的趋势明显。 (1)立讯精 密业务从智能手机声学、马达、天线、无线充电接收端等零组件向 AirPods、 Apple Watch、iPhone 组装延伸,2020 年组装代工业务收入或超 50%;(2) 歌尔股份从智能手机的声学等零组件向 AirPods 组装延伸,2020 年组装代 工业务收入或将超过 30%;(3)领益智造并购 Salcomp 后从智能手机的功 能件、结构件业务切入充电器组装业务。(4)信维通信作为全球智能终端 无线充电龙头,未来有望切入无线充电发射端的组装代工业务。

4、我们重点分析 AirPods、安卓 TWS 未来空间和产业链情况。 Airpods 和安卓 TWS 是未来消费电子行业的核心成长动能。Airpods 销量的快速增 长证明 TWS 是一个真实的需求,但苹果对蓝牙连接监听模式进行了专利封 锁。安卓 TWS 由于蓝牙连接稳定性、低延迟等问题导致体验较差,安卓用 户需求得不到满足。2019Q3 联发科络达、高通、华为相继实现技术突破, 同时白牌 TWS 加速普及产品打开市场空间,安卓 TWS 行业未来空间巨大。

1、一个世界,两套系统:G2 时代下的国产替代 和智能创新

1.1、格局:一个世界,两套系统

一个世界,两套系统。在 2019 年 7 月 16 日的 G2 非凡论坛上,鸿海集 团创办人郭台铭认为:在未来 G2 的世界里,会出现两套系统,一套在中国 大陆,一套在美国。 根据 BCG 报告,中美贸易紧张局势升级可能导致美国 全面禁止技术出口,使两国技术产业脱钩。脱钩对美国半导体企业的直接影 响将是失去大量收入,这些收入原本的来源既有中国客户,也有其他最终与 美国脱钩的外国客户。总体而言,如果考虑到直接和间接影响,美国半导体 收入将下降 37%,如果按 2018 年计算,相当于 830 亿美元。其中约 3/4 的 影响将是由于中国客户因美国技术出口禁令而不得不更换美国半导体产生 的直接后果。此外,以华为为首的中国科技企业也会在零部件供应链、芯片 供应链、操作系统等方面全面推进国产替代。

华为 2019 年实现营收 8588 亿元,同比增长了 19.1%。2020 年第一季 度,华为实现营收 1822 亿元,同比增长 1.4%。

短期看“备胎”备货,供应链节奏或被打乱。 在美国禁令之后,华为海 思启用“备胎”计划,同时加速国产供应商导入,实现国产替代。合理推测, 在 2020年 8 月15 日之前,华为仍有充足的时间对部分关键元器件进行备货, 进一步提升库存水平。考虑到美国新规影响,华为或许会在 120 天内从台积 电和中芯国际等代工厂积极拉货,进而影响台积电、中芯国际等上游供应链 厂商的生产规划与进度。

中期看大国博弈,全球化下难舍难分。 环球时报指出,如果美国对华为 进一步“卡脖子”,阻止台积电等向华为供应芯片,中方或将予以强力反击, 包括将美国有关企业纳入“不可靠实体清单”,依法依规对高通、思科、苹 果等美企进行限制或调查,暂停采购波音飞机等等。根据 BCG 报告,中美 贸易紧张局势升级可能导致美国全面禁止技术出口,使两国技术产业脱钩。 如果考虑到直接和间接影响,美国半导体收入将下降 37%。

长期看国产替代,全面自主可控。 对于华为或者科技产业链国产替代需 划分为三类进行讨论:

①零部件供应链:高端芯片仍对美国有较大外依存度,需扶持国产芯片 供应商,提升国产化率;

②自研芯片产业链:芯片产业高度分工,上游 EDA、IP、代工、设备有 可能产生影响,需大力扶持上游国产厂商,实现国产替代;

③操作系统:电子产品是软件硬件结合高度紧密的应用生态,需大力发 展操作系统,建立国产软件应用生态。

美国“实体清单”除了限制美国企业之外,同时还可能限制使用美国技 术的其他国家的企业。因此,华为自研芯片需要跑通芯片制造流程,主要包 括设计、制造和封测等,而 EDA、IP、台积电、设备有可能产生巨大影响。

华为自己设计的高端芯片主要包括手机 SOC 芯片麒麟系列、服务器芯 片鲲鹏系列、人工智能芯片昇腾系列、基带芯片天罡和巴龙系列等。芯片设 计需要电子设计自动化软件(EDA,Electronics Design Automation),同 时购买一些现成的知识产权模块(IP 核)。

1.2、空间:下游聚焦 5G 手机和 TWS 渗透率提升,上游 半导体等环节国产替代空间巨大

下游决定上游,寻找宏大空间和增速加速的子行业和公司 。智能手机、 平板电脑已趋近饱和,消费电子成长性大幅分化,未来电子行业的投资需要 聚焦空间宏大和增速持续加速的子行业和公司。(1)考虑到智能手机的巨 大市场,5G 换机潮、光学创新、射频升级、散热屏蔽需求增加、无线充电 渗透率提升等有望驱动智能手机产业链部分创新的零组件环节业绩趋好。 (2)TWS 耳机/AirPods 有望成为智能手机之后的消费电子热点;(3)5G 基站侧对于 PCB 的需求将在 2020 年加速;(4)此外汽车电子空间巨大, 仍处于渗透早期,将是未来部分电子公司核心拓展的领域。

上游半导体、被动元件、材料、设备国产替代空间巨大。 如前所述,未 来科技行业将是 G2 的竞争格局,“一个世界,两套系统”将是大势所趋。 中美贸易紧张局势升级可能导致美国全面禁止技术出口,使两国技术产业脱 钩,中国的科技企业因美国技术出口禁令而不得不更换美国半导体等上游产 品。以华为为首的中国科技企业也会在半导体、被动元件、材料、设备等上 游领域全面推进国产替代。

1.3、景气:短期看智能手机疫情后的全面复苏、中期看 TWS 快速增长、长期看新能源汽车宏大空间

在疫情趋缓后,我们预计 5G 换机潮有望驱动智能手机行业于 2021 年 实现销量同比正增长。 全球智能手机出货量稳定,销售额有望继续保持上行。 自进入移动互联时代后,智能手机销量快速增长,在 2016 年达到顶峰后, 近年已连续 3 年下滑,但总体出货量维持在 14 亿部左右,主要原因是全球 移动通信用户渗透率已达 87%(ITU 数据),叠加手机换机周期拉长所致。 智能手机出货金额近年保持稳定上行的趋势,在功能不断创新,性能不断提 升的技术创新背景下,智能手机出货金额有望继续提升。

中国智能手机出货量于 2020 年 4 月继续增长 。根据中国信通院数据, 2020 年 4 月,国内手机市场总体出货量 4172.8 万部,同比上升 14.2%,增 幅较为明显。其中 5G 手机出货量 1638.2 万部。2020 年 4 月,智能手机出 货量 4078.2 万部,同比增长 17.2%,占同期手机出货量的 97.7%,相比 2019 年同期销量显著增加。

2020H1,iPhone 订单波动已在预期之内,5G 版本 iPhone 在 2020Q4 和2021年有望热销。 在海外疫情持续的情况的下,智能手机终端厂商在2020 年 4 月开始下修订单。根据台湾地区 DigiTimes 报道,苹果在 2020 年 4 月 中下旬向供应链及代工厂下修 Q2 和 Q3 的订单,幅度超过 20%。但是由于 疫情趋缓和 618 备货等因素,近期供应链又有一定的幅度的加单,我们预计 苹果在 2020Q2 的订单量将超过 4000 万只。我们预计苹果仍有望在 2020Q4 发布 iPhone 12,2020 年全年的 iPhone 销量预计将达到 1.7-1.8 亿部左右。

安卓厂商调整 2020 年 2-3 季度出货目标已被市场充分预期,关注疫情 趋缓后 5G 手机渗透率的持续提升。 根据 DigiTimes 报道,除了苹果,三星、 华为等安卓厂商在 2020 年 3 月底已经下修第 2-3 季出货目标,下修幅度约 为 20%-30%。DigiTimes 预计 2020 年全球手机出货量将从 2019 年的 13.63 亿部下降至 11.52 亿部左右,降幅达到 15.48%。

在海外疫情加剧的背景下,台积电 20Q2 收入环比 Q1 基本保持持平, 显示创新动力仍在。台积电2020年4月营收960亿新台币,同比增长28.5%。 随着苹果新机开始量产、高效能运算(HPC)需求强劲、AMD 追单、英伟达新一代 GPU 大单 6 月放量、H 客户 5G 基站等相关芯片需求提升,我们 预计台积电 5、6 月份合计营收可达 2070 亿元新台币,2020Q2 营收约 101 亿-104 亿美元,在海外疫情加剧的情况下,环比第一季度基本保持持平。

1.4、增速:国产替代已是核心动能,2019 和 2020Q1 半 导体、AirPods 和光学业绩靓丽

复盘电子十年:并购和苹果供应链是核心驱动力,中国智能手机和安防 产业强势崛起。 电子行业是大规模的生产制造行业,十年长周期牛股均由业 绩驱动,业绩高增长的背后是由苹果引领的智能手机渗透率持续提升的科技 创新浪潮下,中国智能手机、安防、LED、半导体产业的崛起。(1)并购 实现格局的升华。闻泰科技并购安世半导体、韦尔股份并购 OV、信维通信 并购莱尔德等经典案例都说明产业链的横纵向并购有助于企业实现客户的拓展和技术的深化。(2)苹果供应链是消费电子企业分化的核心。苹果供 应链的导入有助于企业实现从设备、工艺、材料全方位的技术提升。

展望未来,国产替代已是核心动能。2019 年电子牛市:半导体、TWS 和 5G 基站 PCB 是核心主轴。 (1)国产替代叠加景气拐点,半导体板块业 绩向好。汇顶科技、韦尔股份、闻泰科技等公司均实现业绩的快速增长。(2) PCB 板块业绩向好:2019 年是中国 5G 网络建设的元年,高频高速 PCB 行 业由于 5G 建设和 4G 扩容,需求巨大且行业壁垒较高,深南电路、沪电股 份业绩进入快速增长期。(3)Airpods 销量大增,苹果再次引领消费电子的 产业创新,立讯精密和歌尔股份收入实现快速增长,TWS 耳机渗透率有望 持续提升。

1.5、2020 年聚焦半导体、5G 创新、TWS/AirPods

G2 中美的大国博弈背景下,展望未来,我们认为国产替代和创新浪潮 仍是未来电子行业的核心主轴。上游看国产替代、中游看功能创新和代工延 伸、下游看需求创新。 2020 年聚焦大空间和高增速细分子行业:半导体在 国家意志驱动下,国产替代趋势有望持续;5G 换机潮有望驱动创新的零组 件环节业绩趋好;AirPods、安卓 TWS 耳机、可穿戴式设备渗透率提升有望 成为智能手机之后的消费电子新热点;5G 基站侧对于高频高速 PCB 的需求 将在 2020 年趋于加速。

1、半导体:国产替代加速进行,设计百花齐放、制造和封测行业集中 度上升。 中美贸易摩擦下,国内终端厂商开始将供应链向国内转移,发挥出 下游带动上游发展的作用,半导体国产替代加速进行。半导体设备领域中微 公司、北方华创逐步打破国际垄断,国产替代加速进行。建议关注:韦尔股份、卓胜微、兆易创新、圣邦股份、闻泰科技、北京君正、紫光国微、长电 科技等。

2、智能手机:5G 手机已来,光学持续、射频升级。 随着 5G 基础设施 的逐步实施,5G 手机 2019 年下半年开始推出,我们预计从 2020 年持续放 量,5G 将成为智能手机行业在未来两年的重要拐点。考虑到智能手机的巨 大市场,5G 换机潮、光学创新、射频升级、散热屏蔽需求增加、无线充电 渗透率提升等有望驱动智能手机产业链部分创新的零组件环节业绩趋好。很 多电子企业已经提前在这些领域有所布局,未来将随着 5G 手机的快速普及 而明显受益。建议关注:立讯精密、领益智造、信维通信、歌尔股份、鹏鼎 控股、三环集团等。

3、TWS:“山寨”打开市场空间,安卓 TWS 拐点已至。 Airpods 销售 快速增长,Airpods 证明 TWS 是一个真实的需求,但苹果对蓝牙连接监听模 式进行了专利封锁。2019Q3 联发科络达、高通、华为相继实现了技术突破, 同时华强北白牌 TWS 加速普及产品打开市场空间,安卓 TWS 行业迎来拐 点。建议关注:立讯精密、歌尔股份、共达电声等。

4、MLCC:技术难度大,国产替代进行时。 MLCC 下游应用极为广泛, 是必不可少的电子元件。全球 MLCC 规模约为百亿美金级别,市场规模庞大。 由于技术难度大,目前全球 MLCC 厂商主要集中于中国台湾及日韩地区,大 陆厂商所占份额不到 5%。随着华为事件等爆发,目前国产替代进程加速, 风华高科、宇阳科技、三环集团等众多大陆 MLCC 厂商均在扩产,有望在短 期内实现国产替代,建议关注风华高科、三环集团。

2、半导体:创新周期重启,国产替代持续进行

2.1、疫情之后创新周期重启,国产替代长期逻辑不变

2.1.1、疫情之后创新周期重启

根据 Gartner 公司 2020 Q1 预测,由于新型冠状病毒全球大流行对半导 体供需产生的影响,2020 年全球半导体营收较 2019 Q4 预测值 4704 亿减 少 550 亿,降至 4154 亿美元。2020 年,市场总增长率预期由 12.5%降至 -0.9%,非内存预计将下降 6.1%,而内存预计将增长 13.9%。

在市场研究机构 IC Insights 的最新报告中,并没有因为新型冠状病毒肺 炎疫情出现而调低对半导体行业资本支出的预测,维持之前对 2020 年半导 体行业资本支出下降 3%的判断。

尽管各种风险都趋向于向下调整之前对 2020 年半导体行业资本支出 -3%的预期,但由于绝大多数支出都是为实现工艺技术进步和(或)增加晶 圆初始产能的长期目标,因此我们认为,大部分支出将按计划进行。

2.1.2、国产替代长期逻辑不变

国内半导体行业受到创新周期与国产化率提 升双重影响,我们将创新周期与国产化率提升对国内半导体行业市场规模以 及增速的影响用示意图展示出来。我们认为 2019 年 5 月华为事件是国产化 率提升加速的拐点;而创新周期的拐点,多重创新周期叠加,驱动 2020 年 半导体行业景气周期上行。

由于新冠疫情的突袭,电子行业供需双方确实受到了非常大的影响。之 前,疫情主要在国内,由于国内是全球电子产业制造中心,站在全球的角度, 供给端影响大于需求端,出现部分产品涨价逻辑。当下,虽然国内疫情好转, 但是国外疫情加剧却又大大影响了需求。

尽管全球半导体行业景气度短期受到了疫情的扰动,但考虑到半导体行 业周期主要来自于创新周期,由创新应用驱动,随着 5G 手机、TWS、AIOT、 服务器等发展,我们认为半导体行业景气后期复苏趋势不变,疫情仅仅可能 使得半导体行业复苏的速度有所放缓。

国产化率提升的方面,我们认为逻辑不变,国产化率提升的市场需求足 够大,国产厂商仍将持续受益。

2.2、设计:百花齐放,国产替代加速进行

全球半导体产业分为 IDM 模式和代工模式。 设计-制造-封测的代工模式 使得半导体产业轻资产与重资产得以分离,设计公司专注于轻资产的产品定 义,代工厂和封测厂专注于重资产的生产制造。在逻辑芯片中代工模式发展 快速,而在存储、模拟射频和功率领域仍以 IDM 模式为主。主要是因为逻辑 芯片生产工艺标准化,摩尔定律驱动性能提升和成本下降,而存储芯片类似 于大宗商品,设计较为简单,制造规模化优势明显,模拟射频和功率半导体 高端产品设计需要和制造工艺紧密结合。

设计产品种类多 。电子产品主要由传感器、存储器、处理器、通信组件 等四个部分组成,分别对应着数据的感知、存储、计算、传输。此外,还需 要模拟芯片和功率半导体。

代工模式使得中国大陆设计万花齐放,国产替代全面进行。 比如全面发 展的华为海思;基带芯片领域的展锐、翱捷;电脑 CPU 领域的兆芯、龙芯;射频芯片设计领域的卓胜微、唯捷创芯;存储芯片设计领域的兆易创新、北 京君正(ISSI);指纹芯片领域汇顶科技;CMOS 设计领域的韦尔股份(豪 威);内存接口芯片领域的澜起科技;模拟芯片设计领域的圣邦股份;消费 电子 SOC 领域的全志科技、瑞芯微;打印机芯片领域纳思达;MCU 领域的 中颖电子; FPGA 领域紫光国微等;功率芯片设计领域的斯达半导、新洁 能等。

大公司:市场需求与竞争格局是关键。 韦尔股份、兆易创新、卓胜微、 汇顶科技、澜起科技这五家公司具有世界级竞争力。2019 年韦尔在 CMOS 领域销售额全球第三(仅次于索尼三星)、兆易在 NOR 领域销售额全球第 四(仅次于旺宏华邦电赛普拉斯)、卓胜微在射频开关领域销售额全球前三、 汇顶在屏下指纹领域销售额全球第一,澜起科技在内存接口领域销售额全球 第一。这五家公司的成长动力主要来自于行业市场需求增长(5G 射频、摄 像头、屏下指纹、TWS、服务器)与竞争格局带来的市占率变化。

小公司:大市场下国产替代是关键。 圣邦和斯达半导属于模拟(功率) 行业,该行业需要长期时间研发经验积累,龙头市占率超过 25%,国产厂商 市占率极低。圣邦和斯达半导在低端产品市场进行国产替代,收入利润逆势 高速增长。短期通过不断研发+并购补全产品线,从低端向中端进行渗透, 由于市场份额很小,3-5 年高速增长可期。

2.3、代工:先进特色化合物全面发力,中芯华虹三安卡 位明显

2.3.1、半导体制造壁垒严苛:资金、技术、设备

晶圆制造的资金壁垒、设备壁垒、技术壁垒极高。先进制程新建投入、 多种晶圆生产工艺研发和产能利用率等诸多因素驱动晶圆生产成本大幅提 高,所以晶圆制造中外包的比例正逐步增加。(1)资金壁垒:根据 IBS 资 料,比如兴建 12 英寸 20/22nm 建厂费用需要 45-60 亿美元,工艺研发费 用需要 10-13 亿美元。(2)设备壁垒:由于 22/20nm 以下工艺设备限制, 部分厂商无法获得相应的高制程设备。(3)技术壁垒:芯片制造中有五大 技术挑战,分别是光刻技术、新材料、工艺误差、新结构、工艺集成。

2.3.2、先进制程:中芯国际奋力追赶

台积电的垄断地位无可撼动,中芯国际卡位第二梯队。台积电是全球规 模最大的专业集成电路制造公司,成立于 1987 年,2019 年的收入和利润为 357.74 和 118.36 亿美元,作为世界 Foundry 产业的开创者和统治者,市值 约 2600 亿美元,是台湾市值最大的公司。台积电 2019 年市占率高达 52%, 霸主地位无可撼动。GF、联电和中芯国际位于纯晶圆代工行业第二阵营, GF 由阿拉伯主权基金所控制但盈利能力一直持续低迷,联电目前已宣布放 弃 12nm 以下制程,而大陆第一大厂中芯国际相比世界前三大巨头仍然有较 大的提升空间。

中芯国际 14nm 工艺已于 2019 年底量产,华为荣耀 Play 4T 搭载的中 端芯片麒麟 710A 采用了中芯国际 14nm 工艺。在 14nm 之后,中芯国际还 有更先进的 N+1、N+2 工艺,其中 N+1 工艺在 2019Q4 完成了流片,目前 正处于客户产品验证阶段,预计 2020Q4 量产。N+1 工艺相比于 14nm 性能 提升 20%、功耗降低 57%、逻辑面积缩小 63%,SoC 面积缩小 55%,之后 的 N+2 工艺性能和成本都更高一些。

目前,中芯国际基于 14nm 的 12nm 工艺已经启动试生产,通过与客户 展开的深入合作,目前进展良好,处于客户验证和鉴定阶段,12nm 工艺将 会比 14nm 晶体管尺寸进一步缩微,可以让芯片的功耗降低 20%、性能提升 10%,错误率降低 20%。

2.3.3、特色工艺:华虹半导体持续深耕

华虹半导体主营特色成熟工艺。 2019 年华虹半导体实现销售收入 9.33 亿美元,同比增长 0.2%;归母净利润为 1.62 亿美元,同比下降 11.4%。2019 年嵌入式非易失性存储器技术、分立器件营收占比分别为 37.5%、38.0%, 为华虹半导体主要收入来源。相比于中芯国际的先进制程工艺,华虹半导体 坚持特色成熟制造工艺路线。受惠于工业电子、消费电子以及新能源汽车市 场的强劲需求,公司的功率器件产品营收同比增长 14.2%。

多款产品表现亮眼。 以 95nm SONOS EEPROM 技术为基础的银行卡 产品年出货量近 2 亿颗;90nm eFlash 智能卡 2019 年出货量同比增长 78%; 车用功率器件销售额增长率同比超过 100%。

华虹无锡达成 2019 年度 1 万片产能目标。 华虹无锡 12 英寸晶圆厂新增 产能及三座 8 英寸晶圆厂产能稳步扩增,2019 年华虹半导体平均月产能由 17.4 万片同比增至 20.1 万片 8 英寸等值晶圆;付运晶圆为 197.4 万片 8 英 寸等值晶圆,同比下降 2.1%;由于华虹无锡新产能于第四季度加入,2019 年度产能利用率为 91.2%。随着 2019 年第二季度末厂房建成及设备搬入,

华虹无锡 65nm 逻辑工艺成功完成全线贯通并进入投产阶段,在第四季度贡 献营收。同时,也完成了 90nm 嵌入式闪存的技术转移,并于 2019 年底出 货。65 纳米 eFlash 平台工艺与器件开发顺利推进,产品所需相关配套 IP 正 在验证阶段。2019 年华虹无锡 12 英寸晶圆厂完成 1 万片产能的目标。

2.3.4、化合物半导体:三安光电布局完善

化合物半导体主要指砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC) 等第二、第三代半导体。 相比第一代单质半导体,在高频性能、高温性能方 面优异很多,下游市场主要包括无线通讯市场、电力电子器件市场和光通讯 市场。

三安光电子公司三安集成主要提供化合物半导体晶圆代工服务,工艺能 力涵盖微波射频、电力电子、光通讯和滤波器四个领域的产品。 化合物半导 体由于其良好的特性,广泛应用于 5G、光伏、军事装备、消费电子、智能 电网、新能源车灯领域。三安集成 2019 年营收 2.41 亿元,2020 年第一季 度实现收入 1.66 亿元,已达到 2019 年营收近 70%分位。

2.4、存储:长江存储突围 3D NAND,合肥长鑫进军 DRAM

发展存储芯片的必要性巨大。 重要体现在存储芯片是电子系统的粮仓, 数据的载体,关乎数据的安全;大体现在其市场规模足够大,约占半导体总 体市场的三分之一。以行军打仗作比喻,发展存储芯片可谓是兵马未动粮草 先行。

存储芯片芯片可简单分为闪存和内存,闪存包括 NAND FLASH 和 NOR FLASH,内存主要为 DRAM。2018 年,存储芯片整个市场中 DRAM 产品占 比约 53%,NAND Flash 产品占比约 42%,Nor Flash 占比仅有 3%左右。

2.4.1、长江存储突围 3D NAND,128 层已研发成功

长江存储科技有限责任公司成立于 2016 年 7 月,是一家专注于 3D NAND 闪存设计制造一体化的 IDM 集成电路企业,同时也提供完整的存储器 解决方案。长江存储供应 3D NAND 闪存晶圆及颗粒,嵌入式存储芯片以及 消费级、企业级固态硬盘等产品和解决方案,广泛应用于移动通信、消费数 码、计算机、服务器及数据中心等领域。

2017 年 10 月,长江存储通过自主研发和国际合作相结合的方式,成功 设计制造了中国首款 3D NAND 闪存。2019 年 9 月,搭载长江存储自主创新 Xtacking®架构的 64 层 TLC 3D NAND 闪存正式量产。截至目前长江存储已 在武汉、上海、北京等地设有研发中心,全球共有员工 5000 余人,其中研 发工程师约 2000 人。长江存储致力于成为全球领先的 NAND 闪存解决方案 提供商。

2020 年 4 月 13 日,长江存储 128 层 QLC 3D NAND 闪存(型号: X2-6070)研发成功,并已在多家控制器厂商 SSD 等终端存储产品上通过验 证。长江存储同时研发出 128 层 512Gb TLC(3 bit/cell)规格闪存芯片(型 号:X2-9060),以满足不同应用场景的需求。

2.4.2、合肥长鑫进军 DRAM,积极完善专利壁垒

合肥长鑫成立于 2016 年 6 月,主攻 DRAM 领域。 2019 年 9 月,合肥 长鑫公司宣布总投资 1500 亿元的合肥长鑫内存芯片自主制造项目投产,将 生产国产第一代 10nm 级 8Gb DDR4 内存。合肥长鑫研发的产品线包括 DDR4、LPDDR4X、DDR5 以及 LPDDR5、GDDR6,产品发展线路与三星、 SK 海力士、美光等国际大厂 DRAM 发展大体一致。

在内存技术上,长鑫从已破产的奇梦达公司,获得了一千多万份有关 DRAM 的技术文件及 2.8TB 数据,在此基础上改进、研发自主产权的内存芯 片。此外,长鑫存储从 Polaris 获得了 DRAM 技术专利的实施许可,这些专 利来自 Polaris 2015 年 6 月从奇梦达母公司英飞凌购得的专利组合。2020 年 5 月,合肥长鑫与美国半导体公司蓝铂世签署专利许可协议,从蓝铂世获 得大量动态随机存取存储(DRAM)技术专利的实施许可。

合肥长鑫目前拥有 3000 多名员工,下设一座拥有 65000 平方米洁净室 的晶圆厂,目前月产能约为 2 万片晶圆,将利用 10G1 技术将月产能提高到 4 万片晶圆,预计到 2020 年底,其 10nm 级工艺技术的晶圆产能将达 12 万 片(12 英寸),可媲美 SK 海力士在中国无锡的工厂。

2.5、功率:闻泰收购海外龙头,华润微打造本土最强

闻泰并购安世继续推进。 2019 年 3 月,闻泰科技发布收购安世半导体 草案,拟收购安世半导体股权至 79.98%,2019 年 6 月获得证监会核准。2020 年 3 月 21 日,公司已完成前次交易涉及的全部境内外资产交割。2020 年 3 月 26 日,公司发布下一阶段重组预案,拟收购安世半导体股权至 98.23%比 例,交易对价为 63.34 亿元,其中现金支付 1.5 亿元,发行股份方式支付 61.84 亿元,发行股份 6827 万股,并募集配套资金 58 亿元。

安世集团是全球领先的半导体标准器件供应商, 专注于分立器件、逻辑 器件及 MOSFET 器件的设计、生产、销售,产品广泛应用于汽车、工业与 能源、移动及可穿戴设备、消费级计算机等领域。

华润微是本土功率 IDM 龙头。 华润微产品设计自主、制造全程可控,在 分立器件及集成电路领域均已具备较强的产品技术与制造工艺能力,形成了 先进的特色工艺和系列化的产品线。

华润微 2018 年净利润大幅度增加。 公司 2017-2019 年净利润分别为 0.70 亿元、4.29 亿元、4.01 亿元,2018 年净利润大幅增加,主要系公司重 庆华微 8 英寸生产线和华润上华 2 厂 8 英寸生产线部分设备 2017 年折旧年 限到期,折旧共计减少 3.71 亿元所致。

2.6、封测:长电华天周期波动,通富晶方特点明显

2.6.1、封测进入全球前列,长电华天周期波动

在半导体产业链中,我国最早进入封测行业,是我国半导体产业链中发 展最成熟的环节,增长稳定,在国际竞争中率先取得突破。 根据 Yole 统计, 2019 年全球前十大封测厂商中,中国台湾地区包括日月光、矽品精密、力 成科技、京元电子和颀邦,市占率约 44.2%,较 2018 年的 41.8%增长 2.4pct。 中国大陆厂商包括长电科技、华天科技和通富微电、市占率约为 20.1%,较 2018 年 20.2%市场份额下降 0.1pct;美国厂商包括安靠,市占率约为 14.6%; 新加坡厂商包括联合科技,市占率约为 2.6%。2018 年中国大陆封测三巨头 长电科技、华天科技、通富微电在全球行业中分别排名第三、第六、第七位。

克服疫情影响逆势上行,长电科技一季度实现收入 57.08 亿元,同比增 长 26.43%;归母净利润为 1.34 亿元,去年同期亏 4651.68 万元。展望产业 前景,公司作为国际封测大厂,一方面跟随半导体整体景气度上行而处于上 行周期,一方面受益于 5G 需求和国产替代的双重加持。5G 方面,5G 终端 对射频芯片的需求是 4G 终端的 2 倍以上,大幅挤压了设备的内部空间,小 尺寸芯片封装需求将更加强烈。国产替代方面,主要受益于受贸易摩擦影响 的华为的订单转移,如华为鲲鹏产业链的中高端服务器芯片、处理器芯片等 订单向国内转移。公司凭借在全系列封装技术(如 SIP、60*60mm 大封装) 的领先能力,深度受益 5G 产业发展和国产替代趋势。

华天科技一季度收入为 16.92 亿元,同比下降 1.12%;归母净利润为 6265.53 万元,同比增长 276.13%。盈利改善主要源于一季度订单饱满、产 品结构有所调整,整体毛利率较去年同期增长及汇兑收益增加所致。华天科 技持续加大在 5G、大数据、高性能计算、IOT 和汽车电子等领域的研发布 局和投入,完成先进 3D-eSiFO 技术的研发,完成基于 7nm 制程的高性能计 算芯片的封装量产导入等。华天科技 2020 年主要驱动力包括有 CMOS 图像 传感器(CIS)、5G 相关产品封装、智能音箱主控电路等。2020 年度公司 生产经营目标为全年实现营业收入 90 亿元,该收入目标较 2019 年增加约 9 亿元。

2.6.2、通富受益于 AMD 市占率提升,晶方受益于低像素 CIS 供不应求(略)

2.7、设备:中微北方平台化发展,国产替代加速进行

设备可能掐断命脉,国产设备加速发展 。不管是台积电还是中芯国际, 芯片过程中需要用到半导体设备。美国半导体设备厂商 AMAT、LAM、KLA 和泰瑞达在多个细分领域占领极高的份额,而国内目前尚且无法建设一条完 全由国产设备组成的生产线,很难避开美国设备而生产出芯片。

半导体设备逐步打破国际垄断,国产化率提升加速进行。 受益于 02 专 项计划,随着资金投入和技术突破,国内半导体设备厂商在细分领域正在逐 步打破国外垄断,国产化率提升加速进行。设备龙头中微公司、北方华创印 证半导体设备国产化率提升的逻辑。

中微公司的等离子体刻蚀设备已应用在国内外知名厂商 55 纳米到 5 纳 米的众多芯片生产线上。CCP 等离子体刻蚀设备已用于国际领先的晶圆生产 线核准 5 纳米的若干关键步骤的加工和 64 层闪存器件的量产,正在开发新 一代涵盖 128 层和更先进关键刻蚀应用的刻蚀设备和工艺。电感性 ICP 等离 子刻蚀设备已经在多个逻辑芯片和存储芯片厂商的生产线上量产,正在进行 下一代产品的研发,以满足 7 纳米以下的逻辑芯片、1X 纳米的 DRAM 芯片 和 128 层以上的 3D NAND 芯片等产品的刻蚀需求。MOCVD 设备已在全球 氮化镓基LED设备市场中占据领先地位。用于制造深紫外光LED的MOCVD 设备已在行业领先客户端验证成功。用于 Mini LED 生产的 MOCVD 设备的 研发工作正在有序进行中。制造 Micro LED、功率器件等需要的 MOCVD 设 备也在开发中。

北方华创 12 吋硅刻蚀机、金属 PVD、立式氧化/退火炉、湿法清洗机等 多款高端半导体设备相继进入量产阶段,8 吋硅刻蚀机、金属刻蚀机、深槽 刻蚀机、金属 PVD、立式氧化/退火炉、湿法清洗机等设备频频获得客户重 复采购订单。2019 年高效 PERC 电池生产的光伏设备签单量创历史新高, 其中低压扩散炉、退火炉、大产能 PECVD、单晶炉等产品均获得行业龙头 客户的批量订单,市场占有率进一步提升。SiC 刻蚀、GaN 刻蚀、介质刻蚀、 PECVD、PVD 以及湿法清洗机等关键制程设备成为行业主流配置机台;2019 年北方华创新型显示设备和真空设备保持平稳增长,新型显示设备持续为客 户产线配套,真空定制化设备不断被高端应用客户采购;精密电子元器件新 产品继续助推业务增长,高能钽电容器、高端模块电源等新产品市场占有率 快速提升。

2.8、材料:细分领域多,聚焦国内细分龙头

半导体材料主要分为晶圆制造材料和封装材料。 根据 SEMI,2017 年全 球半导体材料销售额为 469 亿美元,增长 9.6%,其中晶圆制造材料和封装 材料的销售额分别为 278 亿美元和 191 亿美元,同比增长率分别为 12.7% 和 5.4%。2018 年全球半导体材料销售额达到 519 亿美元,增长 10.6%,超 过 2011 年 471 亿美元的历史高位,其中晶圆制造材料和封装材料的销售额 分别为 322 亿美元和 197 亿美元,同比增长率分别为 15.9%和 3.0%。

半导体材料行业是半导体产业链中细分领域最多的产业链环节,其中晶 圆制造材料包括硅片、光掩模、光刻胶、光刻胶辅助材料、工艺化学品、电 子特气、靶材、CMP 抛光材料(抛光液和抛光垫)及其他材料,封装材料 包括引线框架、封装基板、陶瓷基板、键合丝、包封材料、芯片粘结材料及 其他封装材料,每一种大类材料又包括几十种甚至上百种具体产品,细分子 行业多达上百个。公司产品化学机械抛光液和光刻胶去除剂属于半导体材料 中的晶圆制造材料大类。

3、消费电子:聚焦 TWS/AirPods、5G 手机创新 和 AR/VR

3.1、TWS:AirPods 快速增长,安卓 TWS 空间巨大

3.1.1、AirPods 依旧供不应求,疫情不改销量增长

2020 年市场规模接近 1500 亿元,远期有望超过 3000 亿元。 目前 AirPods 系列产品普通款价格为 1246 元,无线充电款价格为 1546 元,降噪 款价格为 1999 元。我们预计未来 AirPods 系列价格区间为 1200-2000 元、 2020 年出货量 9000 万部,假设普通款及高端产品比例为 6:4,2020 年整 体代工组装市场规模将接近 1500 亿元。随着 AirPods 系列产品在苹果用户 中渗透率逐渐加深,未来三年内出货量有望超过 2 亿台,对应市场规模超过 3000 亿元。

3.1.2、安卓 TWS 拐点已至,品牌厂商竞争力显现

2016 年苹果推出第一代 AirPods,引爆了 TWS 耳机热潮,国内外厂 商纷纷跟进推出自己的 TWS 耳机产品,耳机向无线化加速转变。

TWS 智能耳机作为语音交互的重要载体,开始集成各种智能应用,逐 渐成为智能物联网的重要入口。手机厂商、音频厂商、互联网巨头为布局智 能物联网生态都进入该市场,争夺语音入口。

根据 Counterpoint Research 统计数据,2016 年全球 TWS 耳机出货 量仅为 918 万副,2018 年则达到 4,600 万副,年均复合增长率为 124%。 预计 2020 年 TWS 耳机出货量将跃升至 2.3 亿副,全球 TWS 耳机市场规 模将达到 270 亿美金。

白牌市场阶段性增长,市场份额最终向品牌厂商集中。 随着 TWS 耳机 产业链的成熟,大量白牌厂商也迅速跟进,以吸引价格敏感的消费者。TWS 耳机未来的发展路径将可能类似于智能手机:苹果 AirPods 吸引高端用户使 用,开创新市场后,价格低廉的白牌 TWS 耳机进一步打开市场需求,促使 更多消费者使用,培养消费习惯。之后品牌厂商凭借产品质量、技术及品牌 优势,使 TWS 耳机市场份额向品牌厂商集中。

3.1.3、产业链组成:品牌、制造代工和零组件(略)

3.2、智能手机:5G 换机和疫情趋缓将驱动行业拐点,光学、射频、功能件、无线充电将是四大创新方向,龙头零 组件企业向下游代工延伸的趋势明显

智能手机零组件龙头公司向下游代工延伸的趋势明显。 (1)立讯精密 业务从智能手机声学、马达、光学、天线、无线充电接收端、lighting 接口等 零组件向 AirPods、Apple Watch、iPhone 组装延伸,2020 年组装代工业务 收入或将超过 50%;(2)歌尔股份从智能手机的声学等零组件向 AirPods 组装延伸,2020 年组装代工业务收入或将超过 30%;(3)领益智造并购 Salcomp 后从智能手机的功能件、结构件业务切入充电器组装业务。(4) 信维通信作为全球智能终端无线充电龙头,未来有望切入无线充电发射端的 组装代工业务。

光学、射频、功能件、无线充电是智能手机未来四大创新方向。 我们整 理分析历代 iPhone 的 BOM,从 iPhone 3Gs 至今,光学、射频前端、功能 件的单机价值量持续提升。展望未来,(1)光学创新有望持续,摄像头多 摄和“前置结构光+后置 ToF”将成大势所趋;(2)由于频段大幅增加,射 频前端的单机价值量大幅提升;(3)散热和电磁屏蔽也驱动功能件需求增 加;(4)无线充电渗透率有望从中高端手机向中低端手机延伸、接收端模 组向发射端模组延伸。

3.3、智能手机之光学创新:多摄将成趋势,3D 时代强势 到来

3.3.1、光学始终是智能手机创新的主战场之一

光学创新因为能给用户带来非常直观而明显的体验提升,成为各大手机 厂商进行差异化竞争的焦点,也让光学成为智能手机创新的主战场之一。回 顾历史,我们发现围绕着带来更好的拍照体验这个目标,光学经历了像素升 级、光学防抖、大光圈、长焦镜头、光学变焦、多透镜设计、双摄像头等多 种创新,其中以像素升级和双摄像头最为典型。

iPhone 作为智能手机的开创者和标杆,其像素升级历史最为典型。第一 代 iPhone 的后置摄像头像素只有 200 万,随后逐步升级到现在的 1200 万; 前置摄像头则从 iPhone 4 的 30 万像素,逐步升级到了现在的 700 万像素。 在苹果的带动之下,安卓手机厂商也积极升级手机摄像头像素,并在 2011-2015 年形成了“像素大战”。

双摄像头则是光学的另一重大升级。华为在 2016 年 4 月发布与德国徕 卡合作的旗舰手机 P9,开创智能手机的双摄浪潮。P9 配备双 1200 万像素 后置摄像头,两颗摄像头分别负责彩色和黑白功能。彩色摄像头用来获取物 体的色彩,而黑白摄像头用来获取物体的细节,然后将两个图片融合为一张 最终的图片。P9 的双摄大幅提升照片质量,受到了消费者的热烈欢迎,并 且是华为第一次成功引领产品创新,是华为手机品牌美誉度得以提升的重大 功臣。

苹果则在 2016 年 9 月发布了配备双摄像头的 iPhone 7 Plus。iPhone 7 Plus 采用广角+长焦镜头,通过左右摄像头使用不同的 FOV(可视角),使 两个摄像头取景不同。当拍近景时,使用广角镜头,拍远景时,使用长焦镜 头,从而实现光学变焦功能。iPhone 7 plus 的双摄受到了消费者的热烈欢迎, 并由于苹果在智能手机行业的标杆地位,迅速被众多安卓手机厂商所学习。

光学行业发展到今天出现了新的动向,三摄像头、潜望式摄像头与 3D Sensing 成为行业下一阶段创新的重点。三摄像头则在双摄的基础上再次大 幅提升拍照质量,有望在华为的带动下成为下一阶段的发展趋势;潜望式摄 像头由于可以实现远距离光学变焦,有望在 2019 年迎来大发展;3D Sensing 因为具备更高的安全性,并且可以带来 VR/AR 等更大的创新潜力,正逐步 取代指纹识别成为手机标配。

3.3.2、华为引领多摄浪潮,渗透率有望快速提高

华为在 2018 年发布的 P 系列和 Mate 系列两大旗舰机中均采用了三摄 像头设计。P20 Pro 与 Mate20 Pro 均配备一颗 4000 万像素的主摄像头、一 颗 2000 万像素的副摄像头、一颗 800 万像素的远摄像头,三颗摄像头分别 起到彩色广角、黑白广角、彩色长焦的功能。

具体在进行拍摄时,通常是两颗摄像头在工作,要么是彩色+黑白,要 么是长焦+黑白,三颗摄像头通常不会一起工作。

三摄的第一大优势是暗光场景下的强大拍照能力, 这个时候使用的是彩 色+黑白两颗摄像头,彩色摄像头用于成像,黑白摄像头用于捕捉细节。彩色主摄像头的传感器尺寸较大,可以获取更多的进光量,再加上黑白摄像头 带来的细节捕捉,可以在暗光下获得更好的成像。

尽管彩色主摄像头采用 4000 万像素,但华为 P20 Pro 在自动模式下并 非直接输出 4000 万像素的照片,而是采用 4 合 1 的方式,靠 4000 万像素 感光元件输出一张 1000 万像素的照片,以有效提升暗光场景的拍照能力。 如果需要输出 4000 万像素的照片,需要单独进行设置。

三摄的第二大优势是变焦能力。 华为 P20 Pro 提供了 3 倍光学变焦和 5 倍三摄变焦两种变焦模式,其中 3 倍光学变焦用到长焦+黑白两颗摄像头,5 倍三摄变焦则要分别用到彩色+黑白和广角+黑白两种模式。

由于长焦摄像头的 80mm 焦距刚好是主摄像头 27mm 焦距的三倍,所 以当需要变焦拍摄远处的景象时,可以从主摄像头切换到长焦摄像头,从而 实现模拟 3 倍光学变焦,这一点与 iPhone 的光学变焦原理是相同的。这种 变焦实际上是“突然”发生的,但通过算法的调校,可以让这个过程平滑化, 让拍摄者不会感到突兀。

由于只有两种焦距的摄像头,所以实际上只能实现 3 倍光学变焦,5 倍 三摄变焦实际上是对照片进行裁剪优化得到的。由于 4000 万像素彩色主摄 像头的成像效果非常好,所以在需要实现 5 倍三摄变焦时,会把这颗摄像头 的图像和长焦摄像头的图像进行裁剪优化,再加上黑白摄像头的细节能力, 从而呈现出 5 倍变焦的效果。

三摄像头在大幅提升成像效果的同时,也大幅增加了制造难点,这些难 点可以概括为硬件和算法两方面。

在硬件方面,难点在于摄像头的一致性要求 。这三颗摄像头均可以实现 成熟的单独量产,但组合起来就会出现一致性的问题。每颗摄像头的加工过 程和安装位置都会产生细微差别,对于摄像头这种高精度的装置,1mm 的 偏差就足以毁掉整张照片。为此,华为在每条产线上引入了高精密的调校系 统,通过光学检测和人工智能来进行分析和校准,保证对焦和成像的准确性。

在算法方面,难点在于解决变焦时的转换流畅度。 由于三颗摄像头是两 两组合来使用的,在变焦时要实现摄像头的切换,这个时候需要完美解决视 差问题,即无论变焦到多少,切换到哪个摄像头,都不能感觉到明显的差异。 为了实现像素级的精确,最终生成的图像都需要上万个点的对齐测试,这种 算法的调校才是三摄的难点。

三摄像头一方面可以大幅改善成像质量,提供更好的光学变焦功能,另 外一方面是对双摄的进一步升级,在硬件和算法的层面拥有更好的基础,可 以更快地完成渗透。在华为的引领下,2019 年包括苹果、三星、OPPO、vivo、 小米等众多厂商已开始使用三摄像头。

3.3.3、3D Sensing 快速渗透,行业规模不断增长

3D Sensing 是指获取周围环境的三维信息来进行识别的功能,被广泛应 用于工业、医疗、交通、科研、国防等领域中,例如无人驾驶所使用的激光 雷达就是 3D Sensing 的一个典型应用。

随着技术的进步,3D Sensing 逐步实现了小型化、低功耗,可以开始用 于手机等消费级的电子产品中。当用于手机时,具有安全性高、使用简便、 适合全面屏设计等优点,可以完美取代手机中的指纹识别解锁。苹果在 2017 年 9 月发布的 iPhone X 中首次配备 3D Sensing 功能,并命名为 Face ID, 并在 2018 年 9 月发布的 iPhone XR、iPhone XS、iPhone XS Max 中全面 配备 3D Sensing。

苹果在 2018 年 10 月 30 日发布的最新款 iPad Pro 中,同样去掉了指纹 识别模块,转而使用 3D Sensing 功能,我们认为这将成为苹果在 iPad 产品 系列中全面使用 3D Sensing 的开始,未来 3D Sensing 将成为 iPad 的标配。 我们预计苹果未来将在旗下产品中全线配备 3D Sensing 功能,由于苹果产 品的出货量,未来 3D Sensing 将迎来广阔的发展空间。

3.4、智能手机之射频升级:性能要求提升,需使用新工 艺与新材料

3.4.1、射频前端:最受益于 5G 升级的零组件

射频前端是射频收发器和天线之间的功能区域,主要包括功率放大器 (PA)、天线开关(Switch)、滤波器(Filter)、双工器(Duplexer 和 Diplexer) 和低噪声放大器(LNA)等,直接影响着手机的信号收发。其中,功率放大 器用于放大发射通道的射频信号;低噪声放大器用于放大接收通道的射频信 号;天线开关用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段间的切换;滤 波器用于保留特定频段内的信号,而将特定频段外的信号滤除;双工器用于 将发射和接收信号的隔离,保证接收和发射在共用同一天线的情况下能正常 工作。

5G 时代射频前端行业技术壁垒更高,全球市场份额集中于美日大厂。 射频前端行业技术壁垒高,未来 5G 到来将使得技术难度更大。一方面,智 能手机向大屏幕、轻薄机身方向发展,压缩了射频前端组件的空间,同时对 射频前端的耗能情况提出了更高要求;另一方面,5G 技术将使得射频前端 模块的数量骤增,并且在支持多频谱,4G、5G 信号的共存和互干扰等方面 的设计难度变得更大。为了在有限的空间容纳扩展频段,射频前端越来越模 块化,集成度越来越高。例如,利用先进的封装集成技术,基于各种元件的 技术特点,将多个元件芯片封装(MCM)集成在一个外壳中(SiP)。另外, 采用相同 SOI 工艺可将滤波器模块和其他射频前端模块进行单片集成,具有 高集成度、低成本的优势。

在 5G 时代,高频通信增加,大多使用 2.5GHz 以上频段,为了抑制外 界噪音与不同信道之间的干扰,提供更优通信体验,高性能滤波器的整体市 场需求将大大增加。传统陶瓷介质滤波器因为在高频时性能会出现大幅度下 降,选择性随频率增高下降。TC-SAW 与 BAW 滤波器解决了传统滤波器在 高频时出现的问题,并且 TC-SAW 在传统 SAW 滤波器的基础上经过表面镀 膜,减少了滤波器在工作温度升高时出现的局限性。BAW 滤波器目前是高 频领域最好的选择,但是受制于目前价格较高,只有少数频段选择使用。

因此,我们认为 5G 时代 SAW 与 BAW 滤波器会出现高低互补。SAW 滤波器因其成熟的工艺与成本优势将在低频范围继续大放异彩,而在 3GHz-6GHz 需要用到性能更优异但价格更高的 BAW 滤波器。总体看来, 5G 因通信频率更高,终端厂商需要兼顾性能与成本的情况下会采用 SAW/BAW 合用的形式。

对于 PA 芯片,在 2G 时代,PA 主要采用硅材料的产品;到 3G 和 4G 时代,PA 以砷化镓(GaAs)为主流材料。进入 5G 时代,高频通信开始使 得诸如 SiC 与 GaN 等性能更加优异的第三代化合物半导体需求出现明显增 长。一方面,新的材料将带来价值量的提升,另一方面,频段数的增加也会 导致 PA 用量提升,全球 PA 市场将迎来快速增长。根据 Skyworks 表明, 全球 PA 市场预计到 2020 年将超过 110 亿美金。

5G 大部分频段在 3GHz 以上,甚至进入毫米波频段(30GHz 以上), 目前在 6GHz 以下主要是以 GaAs HBT 为主,28~39GHz 频段主要是以智能 手机GaAs HEMT和基站用GaN HEMTs为主,而高频毫米波段主要是以InP HBT 以及 GaN HEMT 为主,以第三代化合物半导体材料为基的功率放大器 市场规模将近一步扩大。

除了材料变化外,数量也有望提升,目前主流手机配置约 6 个频段 PA 芯片,覆盖低、中、高三个频段,而 5G 通信频段跳跃变大,仅通过提高功 率放大器的复杂程度已不能满足频段需求,未来手机 PA 数量有望将大大增 加,使得单部手机中 PA 成本大幅增加。

3.4.2、天线:采用阵列天线,材料与封装技术全面升级

在 5G 通信中,实现高速率的关键是毫米波以及波束成形技术,但传统 的天线无法满足这一需求,必须采用多天线阵列系统(Massive MIMO)。 传统的 TDD 网络的天线基本是 2/4/8 条,而 Massive MIMO 通道数达到 64/128/256 个,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收,从而改 善通信质量。

具体来讲,随着电波频率的提高,路径损耗也随之加大。假设天线尺寸 相对无线波长是固定的,载波频率的提高就意味着天线的缩小,同样的空间 里可容纳的高频段天线数量就越多。因此,可以通过增加天线数量来弥补路 径损耗。对于高频波来说,穿过建筑物的穿透损耗也会增加,从而增加信号 覆盖的难度,传统的宏基站无法满足室内的信号覆盖,而使用 Massive MIMO 可以生成高增益、可调节的赋形波束,从而改善信号覆盖。此外,这种方式 下不同波束之间的干扰小,能减少对周边用户的干扰,实现精准对接。

5G 时代对手机天线设计提出了更多挑战。 (1)由于毫米波的波长很短, 面临很强的金属干扰,PCB 需要与金属物体之间保持 1.5mm 的净空。(2)5G 天线是垂直与水平天线交互的点阵,对应两个极化方向的信号收发。(3) 5G 终端天线是相控阵体系,天线单元需要合成聚焦波束,需要规则的位置 进行摆放,天线不能被金属遮挡。(4)5G 信号会自动进行“手机寻优”, 一旦被遮挡就会开始寻找最优误码率频段。因此在选择位置时,5G 天线要 优先于 4G 天线,最好放置在手机上下端,尤其是上端听筒附近。(5)5G 天线是一个含芯片的模组。天线点阵是 16 个小天线,需要把引出天线与点 阵天线做成一体,一个芯片管理四个点阵。

5G 天线需要新材料,LCP 一马当先。 现有 4G 手机天线的材质和工艺 都不能直接用于 5G 手机天线,必须进行重大变革,采用全新的材料和制造 工艺。未来天线设计的一个方向是将天线集成到射频前端电路中,液晶聚合 物(Liquid Crystal Polymer,LCP)是一种新型热塑性有机材料,具有低损 耗(频率为 60GHz 时,损耗角正切值 0.002-0.004)、低吸湿(吸水率小于 0.04%)、耐化性佳、高阻气性等优点,非常适用于微波、毫米波射频前端 电路的集成和封装。此外,对内部空间更紧张的全面屏手机来说,LCP 软板 因具有更好的柔性性能,占用空间相对较小而更为理想。iPhone X 首次使用 了 LCP 天线,共有 2 个,分别用于手机中主天线和分集天线中。

除了材料,5G 天线的封装方式也需要升级。 毫米波天线阵列较为主流 的封装方式是基于相控阵(phased antenna array)的方法,主要分为三种: AoB(Antenna on Board,即天线阵列位于系统主板上)、AiP(Antenna in Package,即天线阵列位于芯片的封装内),与 AiM(Antenna in Module, 即天线阵列与 RFIC 形成一模组)。这三种方式各有优劣,目前更多的是以 AiM 的方式实现,其设计重点主要有:天线阵列(包含 feeding network,即 馈入网路)的设计与优化能力、板材(substrate)与涂料(coating)的选择 与验证能力、电气系统与结构环境的设计与优化能力、模组化制程的设计与 实现能力,与软件算法的设计与优化能力等。2018 年,高通就展示了世界上第一款完全集成、可用于移动设备的 5G 毫米波(mmWave)天线模块和 sub-6 GHz 射频模块。高通的 QTM052 mmWave 天线模块和 QPM56xx sub-6 GHz 射频模块都是为了配合高通的 Snapdragon X50 5G 调制解调器 使用,帮助处理不同的无线电频率。

3.4.3、射频传输线:同轴传输线向 LCP/MPI 传输线升级

射频传输线顾名思义,即为传输射频信号的连接器,目前最主要的射频 传输线为同轴传输线。

射频同轴传输线是由内外导体以同一轴线为中心线,内外导体间以绝缘 介质作为支撑的一种传输系统,其起到的作用是传输各类射频电磁场信号, 连接通信系统的各个子系统或者在各器件之间起到信号连接传导的作用。它 是一种通信系统的无源端口元器件。

同轴传输传输线在传输电磁场信号时具有明显的优势,圆柱形的外部导 体具有几乎称得上完美的镜像效果,电磁能量环绕在中心导体的四周,单一 纯净的旋转电磁场, 意味着充分利用了该系统的几何构造,阻抗恒定,并具 有极佳的宽频特性(即使用频段根据结构可以从直流至几十 GHz 甚至更高)。

各系列的射频同轴传输线具有统一的端口以利于相互转换互插,另外一 端,可以和 PCB、微带线、带状线、电缆、各类有源无源器件、天线配接, 将信号在各个不同的终端之间传送。

高精度的模具和射频测试能力是制造射频传输线的关键。微型射频传输 线及组件的生产环节包括开发设计、模具开发、生产制造、测试和交付,其中生产制造环节包括冲压、电镀和注塑。为了满足手机轻薄化和 5G 通讯对 微型射频传输线的要求,高精密度的模具是必要的前提。高精密度的模具开 发以及冲压成型和镶嵌注塑需要高精度加工设备来保证。

由于手机尺寸不断缩小、内部精密度不断提升,要求射频传输线的体积 也不断缩小。以安费诺生产的射频传输线为例,目前直径已经小于 1 毫米。

由于 5G 信号具有高频高损耗的特点,同时手机内部集成度进一步提升, 对射频传输线的介电常数、信号衰减、器件尺寸等都提出了更高的要求,传 统的同轴传输线不再适用,而需要使用新型材料制造传输线,目前 LCP/MPI 传输线有望成为 5G 手机的技术方案。

LCP/MPI 传输线相比同轴传输线具有更小型化的优势。在手机内部空间 器件越来越多导致集成度越来越高的情况下,手机厂商对小型化传输线具有 非常强烈的需求,LCP/MPI 传输线在这方面具有非常强的优势。LCP/MPI 传输线拥有与同轴电缆同等优秀的传输损耗,并可在 0.2 毫米的 3 层结构中 容纳若干根传输线,从而取代粗厚的同轴传输线。同时可以使用 SMT 工艺 实现多功能整合,具有更高的产品集成度。

目前以苹果为代表的手机厂商已经开始使用 LCP/MPI 材料作为射频传 输线。随着 5G 手机将在 2020 年开始全面上市,我们预计还将会有更多手 机厂商采用 LCP/MPI 射频传输线,整个行业规模也将快速增长。

3.5、智能手机之散热/屏蔽:需求大幅增加,新材料加速 普及

5G 手机对散热的高要求主要来自于功耗增加和手机结构变化两方面。 其一,5G 手机的性能大幅强化,集成度不断提高,5G 的芯片功耗将是 4G 的 2.5 倍左右,工作时的功耗和发热量急剧上升。其二,5G 天线数量增加, 内部空间紧凑,而电磁波穿透能力变弱,手机外壳开始向非金属方向演进, 这就需要额外增加散热设计。过高的温度会影响处理器的工作,甚至导致元 器件损坏。可见,手机的散热情况对芯片性能和用户使用体验都变得至关重 要,是 5G 手机非常重要的一环。

从产品层面来说,导热材料及器件包括导热界面器件、石墨片、导热石 墨膜等。导热界面器件的导热性能主要由填充的导热填料决定,目前广泛应 用的包括导热膏、片状导热间隙填充材料、液态导热间隙填充材料、相变化 导热界面材料和导热凝胶等。

液冷散热是目前的主流技术方向,但各厂商在具体应用细节上有所不 同。 三星 S10、魅族 16、黑鲨游戏手机、OPPO R17、荣耀 Note 10 等都采 用了液冷散热技术,但三星 S10 系列顶配版 S10+采用了碳纤维液冷散热系 统,小米旗下的黑鲨游戏手机 2 代采用了被官方称之为“塔式全域液冷散热” 的技术,包括行业前沿的热板+热管组合散热设计,超大面积的热板、热管 可覆盖全部发热部件,实现分区直触散热、独立热控。

华为在旗舰游戏机 Mate 20 X 和荣耀 Magic 2 中则用到了更先进的“石 墨烯膜 + VC 均热板液冷散热”技术,应用了目前业界可量产最薄的 0.4mm 超薄 VC(Vapor Chamber,均热板),由 2 片铜质盖板内部蚀刻出腔体, 在腔体内部烧结毛细结构和支撑结构,经焊封、填充液态工质后抽真空制成。 工作时,工质在真空腔体内热源附近受热蒸发,扩散到温度较低的区域冷凝 放热,液体沿毛细结构再回流到热区。相比一维式的热管,均热板的二维散 热模式将对 CPU 热源的覆盖由不足 50%提升至 100%。

电磁屏蔽即通过阻断电磁波的传播路径,防止电子设备与外界电磁波的 相互干扰,以及对人体的辐射危害。电磁干扰的解决方法主要包括两种,一 是改良电子设备中的电路设计,采用滤波器件和不同特性元器件分开布局, 或局部增加屏蔽罩,粘贴金属箔;二是在整个电子设备外壳或具有高电磁波 发射能力的电路和器件周围,添加电磁波屏蔽罩,粘贴金属箔,喷涂导电涂 料,镀导电金属层,增加电磁波吸收材料。常用的电磁屏蔽材料及器件主要 包括导电塑料器件、导电硅胶、导电布衬垫、金属屏蔽器件、吸波器件和导 电胶等。

电磁屏蔽体对电磁的衰减主要基于对电磁波的反射和吸收。 电磁波到达 屏蔽体表面时,由于空气与金属的交界面上电磁屏蔽材料应用阻抗的不连续,对入射波产生反射;未被表面反射掉而进入屏蔽体的能量,在体内向前 传播的过程中,被屏蔽材料所衰减,就是所谓的吸收。电子设备主要通过结 构本体和屏蔽衬垫实现屏蔽功能。结构本体通常是有一定厚度的箱体,由钢 板、铝板、铜板或金属镀层、导电涂层制成。屏蔽衬垫是一种具有导电性的 器件材料,由金属、塑料、硅胶和布料等材料通过冲压、成型和热处理等工 艺方法加工而成,用于解决箱体缝隙处的电磁屏蔽。

电磁屏蔽材料的电导率、磁导率和材料厚度是屏蔽效能的三个基本因 素,并主导了电磁屏蔽器件的技术水平。电磁屏蔽材料可分为金属类电磁屏 蔽材料、填充类复合屏蔽材料、表面敷层屏蔽材料和导电涂料类屏蔽材料, 主流的材料包括不锈钢、铜箔、铝箔、导电涂料、电磁波吸收材料(铁氧体、 镍粉、碳黑、羰基铁等)。目前,导电涂料在全球电磁屏蔽市场中占据最大 的市场份额。导电涂料为非金属表面(如塑料)提供电磁屏蔽,智能手机中 常用的有铜导电涂料,用于高频 EMI 电磁屏蔽(> 30 MHz),以及镍涂层, 用于低频屏蔽。

5G 对手机电磁屏蔽技术的影响主要体现在材料和制备技术的创新上。 一方面,厂商在现有的四大类材料的基础上,优化材料结构,改进成型工艺, 例如,镀铝玻璃纤维具有优异的电磁屏蔽性能,同时还具有良好的力学特性, 实现了功能化和结构化的结合,未来将成为导电塑料器件填充材料的主力。另一方面,一些新机理的电磁屏蔽材料正在研发,如纳米屏蔽材料可以借助 纳米材料特殊的表面效应和体积效应,与其它材料复合也可望获得新型材 料,此外还有发泡金属屏蔽材料、本征导电高分子材料等,具体可应用的前 景还尚待验证。

3.6、智能手机之无线充电:快速渗透,市场规模超百亿 美金

苹果第一款无线充电的产品是 2014 年 9 月发布的 AppleWatch,它采用 MagSafe 磁吸方式无线充电,用户只需要将手表底部与充电底座相吸就可以 实现充电,手表上不会出现数据接口。随后在 2017 年 9 月,苹果发布三款 iPhone(iPhone X、iPhone 8、iPhone 8 Plus),均配备了无线充电功能, 利用 Qi 无线技术,可实现最高可达 7.5 瓦的充电功率提供安全快速的充电。

三星则是早在 2015 年发布的 Galaxy S6 和 Galaxy S6 Edge 系列旗舰 手机中就配备了无线充电功能,并将这样的配置延续到了后面历代 S 系列和 Note 系列中,成为旗舰手机的标配。

苹果支持无线充电产品品类日益丰富。 随着无线充电在手机上的应用越 来越普及,无线充电在其它各类终端应用中也逐渐兴起。2019 年苹果春季 发布会发布的第二代无线蓝牙耳机开始支持无线充电,采用 Qi 无线充电标 准,可与市场大多数无线充电板适配。苹果发布的第二代 Apple Pencil 可以 与 iPad Pro 搭配使用,吸附在其侧边即可进入无线充电状态,采用 MagSafe 磁吸方式无线充电。

无线充电技术在消费电子产品中的应用快速提升。 随着苹果、三星头部 厂商对无线充电技术的青睐,众多手机厂商逐步跟进,截至 2019 年末,已 经有 250 多款手机支持无线充电技术,包括苹果、三星、华为、小米、LG、 中兴、索尼、夏普、诺基亚、微软、惠普、谷歌、金立、华硕,魅族等厂商, 其中华为 P40 Pro+的 40W 功率最高,小米 10 的 30W 功率次之,支持无线 充电机型最多的是 LG,最多 32 款。随着众多厂商在无线充电领域已经展开 直接竞争,使得无线充电的技术越来越成熟,将进一步催化无线充电在消费 电子产品中的普及。

随着苹果与三星开始将无线充电作为手机标配功能,越来越多的手机厂 商也加入进来,同时平板电脑、TWS 耳机、智能手表等消费电子产品也开 始配备无线充电,整个无线充电接收端市场快速扩大。在接收端市场快速发 展后,我们预计发射端市场也有望从 2020 年开始起步,快速发展。根据我 们的测算,我们预计苹果的无线充电发射端市场规模有望达到 24.7 亿美元, 接收端市场规模有望达到 9.4 亿美元;安卓的无线充电发射端市场规模有望 达到 50.0 亿美元,接收端市场规模有望达到 18.5 亿美元。整个无线充电市 场规模有望达到 102.6 亿美元,市场空间广阔。

无线充电分为发射端和接收端,发射端包括芯片、振荡器、功率放大器、 线圈、PCB、被动器件、电子变压器、结构件等。接收端又可以分成芯片和 模组两个大部分。

无线充电产业链主要包括方案设计、电源芯片、磁性材料、传输线圈、 模组制造。芯片是整个系统中门槛最高的部分,一直被国外成熟厂商所把控, 国内厂商短时期内尚无切入机会。传输部分由防磁片和铜质线圈组成,防磁 片能防止电磁干扰,接收端线圈由磁场变化而产生电流,发射端则由电流变 化产生磁场变化,该部分是决定充电效率的重点。电感磁材的选择决定了充 电系统的功率和转化效率。最后就是将芯片、传输、电感三部分封装在一起 的模组部分,该部分技术要求不高,进入壁垒低,适合国内厂商进入。

3.7、智能手表等可穿戴式设备快速增长,苹果或将推出 AR 眼镜

3.7.1、智能手表等可穿戴式设备空间巨大

智能穿戴设备是将多媒体、传感、无线通信、云服务等技术与日常穿戴 相结合,实现用户交互、娱乐、健康等功能的硬件终端。 根据穿戴部位的不 同,可以分为智能手表、智能手环以及智能声学设备等,智能手表是目前发 展最成熟的可穿戴设备,而智能手环同样拥有较大的用户群体。

智能手表:智能手表的快速发展与 Apple Watch 系列产品的推出有关。 Apple Watch 是苹果在 2014 年推出的可穿戴产品,也是智能手表市场中销 售份额最大的产品。随着苹果手表不断加入健康功能、蜂窝数据、GPS 跟踪 等功能,Apple Watch 系列逐渐脱离与手机的强绑定,成为独立的消费电子 产品,根据 IDC 数据,2017-2019 年的出货量分别达到约 1600 万/2200 万 /3000 万部。

三星、华为以及 Fitbit 是安卓智能手表的主要品牌 。华为 GT 系列 2019 年在国内市场的出货量伴随儿童用户的增加而迅速增长,同比增长率达到 63.4%。安卓阵营智能手表市场份额在 2019 年首次超越苹果手表,占比达 到 54%。

我们预计随着最新一代苹果手表的推出以及老款产品的降价,更多安卓 阵营的手表品牌将加入市场,带动整体市场发展。受到疫情影响,2020 年 智能手表出货量增速预期将放缓,我们预计安卓手表出货量约 4650 万部, 行业整体出货量达到 8050 万部;2022 年整体智能手表出货量将突破 1 亿部。

智能手环:属于智能手表的低价替代品,一般需要与手机绑定使用,通 过传感器跟踪健康、位置信息,使用手机或自带屏幕进行数据收集和分析。 智能手环的价格通常只有智能手表的 1/5,故能够被更多的消费者所接受。 目前智能手环市场的主要厂商包括华为、小米、Fitbit 等,其中小米凭借低价 小米手环系列(<200 元)在 2019 年迅速扩大市场份额,出货量超过 2000 万部。

智能手环厂商价格竞争比较激烈,Fitbit 等厂商的出货量份额已经逐渐被 华为、小米等低价竞争中蚕食。由于能够实现的功能比较少,2019 年开始, 智能手环市场出货量增长出现停滞,我们预计 2023 年智能手环出货量将达 到 6970 万部,复合增长率仅为 1.8%。

智能手表/手环市场规模 2020 将达到 1500 亿元。 其中,智能手表单机价值量相比 TWS 耳机略高,未来出货量有较大成长空间,按照苹果产品平 均 2000 元,安卓手表 1200 元进行计算,我们预计 2020 年智能手表市场规 模为 1230 亿元,2023 年有望达到 1700 亿元以上,复合增长率超过 10%; 智能手环市场降价空间较小,参与厂商较多,出货量预计维持不变,整体市 场规模预计为 200-300 亿元左右。

3.7.2、VR/AR:VR 市场稳步发展,苹果或将推出 AR 眼镜

随着产业界在 AR 领域的持续发力,部分研究者将 AR 从 VR 的概念框 架中抽离出来。两者在关键器件、终端形态上相似性较大,而在关键技术和 应用领域上有所差异。VR 通过隔绝式的音视频内容带来沉浸感体验,对显 示画质要求较高,AR 强调虚拟信息与现实环境 的“无缝”融合,对感知交互 要求较高;应用方面,VR 侧重于游戏、视频、直播与社交等大众市场,AR 侧重于工业、军事等垂直应用。

VR 关键技术日趋成熟,AR 技术有待突破。 目前来看,VR 的关键技术 如近眼显示、渲染处理等已经有明确发展路线,核心技术的成熟将大幅度提 升游戏体验,而传感技术和交互式传感体验的发展也使得 VR 应用场景逐渐 丰富。AR 技术在交互和传输层面方向有较好发展,但是在 SLAM 算法(定位跟踪与建图)及其相关外设、光学显示(光波导)方面比 VR 更为复杂, 仍需要一定发展时间。总体来看,目前 VR 市场已经具有较为成熟的产品和 技术,市场稳步发展,而 AR 市场还需要技术和成熟产品培育推动。

2020 年出货量受到一定影响,长期市场规模突破 1000 亿美元 。根据 IDC 等市场机构预计,2020 年上半年 VR/AR 产品整体出货量受到一定影响,下 半年有望实现反弹,VR 头戴式设备出货量将达到 600 万台,市场规模将达 到 188 亿美元。预期到 2024 年,整体 VR/AR 产品出货量有望达到 7600 万 台,AR 产品出货量增长受益于 B 端客户的迅速扩张增加至 4110 万台,市 场规模合计将超过 1000 亿美元。

产业链分析:C 端市场以硬件制造为主,互联网巨头发展生态;B 端市 场深耕应用场景,细分领域众多。 VR/AR 产业价值链是由硬件制造和组装开始,集成了操作系统与开发工具、应用、内容、销售分发等不同供应商产业 链。

1. VR/AR 行业的 C 端市场发展潜力较大,互联网以及硬件生产厂商基 于硬件及应用场景覆盖上下游,挤压中小企业。 以 Google、 Microsoft、Facebook、Sony 为代表的互联网及硬件生产企业基于 现有的生态环境和分发平台,吸引第三方内容提供商为其提供内容 和资源,从而整合产业链。目前 VR 市场基本以消费者领域的游戏 和商业应用为主,未来其他企业的空间将进一步被互联网巨头蚕食。

2. B 端市场需要定制化、专业化的解决方案,应用场景分散。 企业客 户的需求往往需要通过定制软硬件一体解决方案来实现,需要通过 人工进行强化训练,完成专业程度较高的细分应用,这使得其他企 业具有在细分领域深度发展,依靠长期合作建立专业优势的空间, 软硬件结合,形成开发壁垒。

歌尔股份是全球 VR/AR 行业内领先的解决方案提供商和硬件制造商。 歌尔于 2012 年开始进入 VR 领域,具有丰富的经验,可提供包括光学设计、 模具、组间研制在内的精密光学解决方案,以及 VR、AR 等产品设计、研发 和制造的一站式服务。

4、电子周期品:国产替代加速,景气周期上行

4.1、面板:供需结构改善,大尺寸 LCD 迎来行业拐点

4.1.1、大屏化趋势稳步发展,电视面板需求持续增长

面板的下游应用范围极为广阔,只要是需要显示的地方都需要使用面板, 广泛应用于电视、显示器、手机、电脑等各个领域。从使用面积的占比来看, 电视是面板最重要的应用领域,使用了接近三分之二的显示面板;其次是显示 器,占比也达到了 13%。在最近几年,随着新能源车等行业的快速发展,商显 和车载显示屏的需求快速增长,成为最为重要的新兴应用领域。

随着人们收入水平的提高和电视价格的下降,消费者不断追求更好的显示 效果,电视的平均尺寸不断增长。目前电视面板平均尺寸已从 2010 年的 34 寸, 增长至 2019 年的 46.7 寸,平均每年增长 1.4 寸,并有望在 2022 年达到 50.4 寸的水平。

电视面板的平均尺寸在不断增大,带动面板的需求不断增长。假设电视 面板的平均尺寸增大 1.2 寸,那么全球每年新增需求将需要一座 90K 月产能 的 10.5 代线来满足。

在大屏化的驱动下,尽管全球电视销售数量停滞不前,但是全球电视面板 出货面积却保持稳步增长。根据 VAC Revo 的统计,全球电视面板出货面积从 2016 年的 1.14 亿平方米增长至 2019 年的 1.39 亿平方米,年复合增速达到了 6.83%,保持稳定增长态势。

4.1.2、供给格局好转,大尺寸 LCD 迎来涨价周期(略)

4.2、MLCC:技术难度大,国产替代进行时

4.2.1、MLCC 是基础电子元件,应用范围十分广泛

MLCC (Multi-layer Ceramic Capacitors) 全称为片式多层陶瓷电容器, 是将印刷有金属电极浆料的陶瓷介质膜片以多层交替堆叠的方式进行叠层, 并经过气氛保护的高温烧结形成的一个芯片整体,同时在芯片的端头部位涂 敷上导电浆料,以形成多个电容器并联;此外,还需在端头电极上电镀镍和 锡,以适应表面贴装波峰焊的要求,形成三层电极端。MLCC 产品因其具有 体积小、容量大等特性,充分顺应当下表面贴装技术(SMT)的日益普及和 电子产品轻、薄、短、小的发展趋势,广泛应用于消费类电子、家用电器、 电源、照明、通信和汽车电子等领域,具有良好的发展前景。

根据电介质陶瓷材料的不同,MLCC 大致可分为温度补偿用 MLCC(如 COG、U2J)和高介电常数类 MLCC(如 X5R、X7R、Y5V)。高介电常数 类 MLCC 电容量较大,但温度稳定性较差,电容量随温度升降的变化率大。 另一方面,温度补偿用 MLCC 虽然无法达到高介电常数类产品的大容量,但 其电容量较为稳定,随温度改变的变化率较小,且频率特性优异,因此多被 用于对精度要求较高的电路等。

MLCC 主要具有三大用途:第一大用途是储能交换,主要是通过它的充 放电过程来产生和施放电能,这种用途是依靠大容量 MLCC 来实现的。第二大用途是阻直流通交流,可以在交流电路中跟随输入信号的极性变化来进行 充放电,从而使得连接电容两端的电路表现出导通的状态,而直流电路则被 阻隔。第三大用途是浪涌电压的抑制作用,可以通过电容的储能作用去除那 些短暂的浪涌脉冲信号,也可以吸收电压起伏不定所产生的多余能量。

就成本结构而言,陶瓷粉体和设备折旧占 MLCC 成本比重最大,最高分 别可达 MLCC 总成本的 45%和 35%。同时,由于原材料使用的差异,低/ 高电容产品的成本构成也有所不同,主要体现在陶瓷粉体和包装材料上。

MLCC 广泛应用于消费电子、汽车电子、医疗电子、家用电器、工业控 制设备、军事装备以及精密仪表仪器等领域。近年来随着电子信息技术的飞 速发展,MLCC 下游市场需求持续快速增长。据智研咨询统计,2017 年全 球 MLCC 市场销量约为 42000 亿只,预计到 2020 年将达 50000 亿只;同 时,2017 年全球 MLCC 市场规模为 87.2 亿美元,预计到 2021 年将达 97.7 亿美元。

4.2.2、日本、韩国、中国台湾厂商三足鼎立,大陆厂商快速崛起(略)

4.3、PCB:受益 5G 建设浪潮,通信板迎来量价齐升

4.3.1、5G 开启大规模基站建设,基站结构明显改变

随着各国 5G 商用牌照发布,5G 进入大规模建设阶段,基站建设从 2019 年开始快速放量。截至 2019 年上半年,我国 4G 基站数量达到 445 万个, 占全球一半以上。我们预计全球 5G 基站数量将达到 700 万个以上,参考 4G 基站建设节奏,我们预计 2020-2022 年将是基站建设的高峰期。

5G 基站在结构上相比 4G 出现了明显变化。4G 基站通常包括 BBU、 RRU、馈线、天线等四个部分,其中 BBU 主要负责信号调制,RRU 主要负 责射频处理,馈线用于连接 RRU 和天线,天线主要负责导行波和空间波的 转换。

5G 基站则被重构为三个功能实体:CU(集中单元)、DU(分布单元)、 AAU(有源天线单元)。CU 是将原 BBU 的非实时部分分离出来,负责处理 非实时部分的协议和服务,BBU 的剩余功能重新定义为 DU,负责处理物理 层协议和实时服务,BBU 的部分物理层处理功能与原 RRU 及无源天线合并 为 AAU。

4.3.2、5G 基站建设大幅拉动通信 PCB 需求

5G 基站对于通信 PCB 的拉动主要体现在用量和单价两方面。由于 5G 基站结构的变化,导致需要使用的通信 PCB 的面积出现了明显增加;同时 5G 高频高速传输需要使用新的特殊材料,制造难度也有明显加大,导致 5G 通信板的单价也有明显提升。

在 AAU 方面,5G 基站的天线振子集成在一块 PCB(含馈电)上,天 线底板尺寸约 0.4m*0.75m,采用碳氢或 PTFE 等高频材料,单价约为 3000 元/平米至 6000 元/平米;天线振子尺寸约为 28mm*28mm,数量为 64 枚, 双面高速板,单价约为 2000 元/平米。

TRX 板通常采用高速材料,层数约为 10-20 层,尺寸约为 0.4m*0.75m, 单价约为 4000 元/平米。PA 板集成在 TRX 上,总共有 4 块,每块尺寸约为 0.15m*0.18m,采用碳氢或 PTFE 等,层数约为两层,单价约为 3500 元/平 米。

与此相对应,4G 基站的天线馈电网络板和振子使用的 PCB 面积约为 0.2 平米,通常使用双面板,单价约为 2000 元/平米。4G 基站的 RRU 主要 包括中频模块、收放机模块、功放模块和滤波模块,使用 PCB 的面积约为 0.1 平米,单价约为 2500 元/平米。

根据测算,5G 基站每幅 AAU 的价值量约为 3028 元,由于每个基站需 要使用 3 副 AAU,则单基站的 AAU 价值量约为 9084 元。

5G 基站的 CU+DU 整体与 4G 基站的 BBU 类似,需要使用的 PCB 主 要包括主控板、基带处理板、基带射频接口板等。4G 基站的 BBU 包含 3-5 块板,单价约为 4000 元/平米,面积约为 0.5 平米。5G 基站 CU+DU 使用 20-30 层的高速板,需要采用松下 M6/M7 等高速板材,每块面积约为 0.15 平米,单价约为 7000 元/平米。

根据测算,5G 基站 CU+DU 的价值量约为 3150 元。

根据我们的测算,5G 基站使用 3 副 AAU 和 1 个 CU+DU 的价值量约为 1.22 万元, 5G 基站的 PCB 价值量相比 4G 基站增加 2 倍以上。

4.3.3、内资 PCB 企业实力领先,有望受益 5G 建设浪潮

伴随着华为与中兴等大陆通信设备厂商的崛起,以深南电路、沪电股份、 生益电子等为代表的大陆 PCB 企业在通信板领域也积累了深厚的实力,在 华为、爱立信、诺基亚、中兴、三星等全球五大通信设备厂商的份额均位居 前列。

5G 通信 PCB 可以分为高频板和高速多层板两大类,两者的制造难度相 比以往有进一步的增加,有望进一步巩固已有厂商的实力。

1、高频板是指电磁频率较高的特种线路板,用于高频率(频率大于 300MHz 或者波长小于 1 米)与微波(频率大于 3GHZ 或者波长小于 0.1 米) 领域的 PCB,是在微波基材覆铜板上利用普通刚性线路板制造方法的部分工 序或者采用特殊处理方法而生产的电路板。

高频板的难点首先在于基材,需要使用低介质损耗 Df 的高频板材,为 了保证较快的传输速度,介电常数 Dk 也要相对较小,常用板材主要有复合 型高 Tg 材料、碳氢、PTFE 等。

在制造过程中,高频板的难点主要在于:1)沉铜:由于材料的原因, 孔壁不易上铜;2)图转、蚀刻、线宽的线路缺口、沙孔的控制;3)绿油工 序:绿油附着力、绿油起泡的控制;4)各工序出现严格控制板面刮伤等。

2、高速多层板的制造难点主要体现在以下几个方面:

1)层间对准度难点。由于高层板层数多,客户设计端对 PCB 各层的对 准度要求越来越严格,通常层间对位公差控制±75μm,考虑高层板单元尺 寸设计较大、图形转移车间环境温湿度,以及不同芯板层涨缩不一致性带来 的错位叠加、层间定位方式等因素,使得高层板的层间对准度控制难度更大。

2)内层线路制作难点。高层板采用高 TG、高速、高频、厚铜、薄介质 层等特殊材料,对内层线路制作及图形尺寸控制提出高要求,如阻抗信号传 输的完整性,增加了内层线路制作难度。线宽线距小,开短路增多,微短增 多,合格率低;细密线路信号层较多,内层 AOI 漏检的几率加大;内层芯板厚 度较薄,容易褶皱导致曝光不良,蚀刻过机时容易卷板;高层板大多数为系统 板,单元尺寸较大,在成品报废的代价相对高。

3)压合制作难点。多张内层芯板和半固化片叠加,压合生产时容易产 生滑板、分层、树脂空洞和气泡残留等缺陷。在设计叠层结构时,需充分考 虑材料的耐热性、耐电压、填胶量以及介质厚度,并设定合理的高层板压合 程式。层数多,涨缩量控制及尺寸系数补偿量无法保持一致性;层间绝缘层薄, 容易导致层间可靠性测试失效问题。图表 57 是热应力测试后出现爆板分层 的缺陷图。

4)钻孔制作难点。采用高 TG、高速、高频、厚铜类特殊板材,增加了 钻孔粗糙度、钻孔毛刺和去钻污的难度。层数多,累计总铜厚和板厚,钻孔 易断刀;密集 BGA 多,窄孔壁间距导致的 CAF 失效问题;因板厚容易导致斜 钻问题。

5G 通信 PCB 制造难度的加大,直接提高了竞争门槛,使得已有厂商的 地位进一步得到巩固。我们预计深南电路、沪电股份、生益电子等行业领先 厂商将持续受益于 5G 建设浪潮。

5、投资建议与估值分析(略,详见报告原文)

5.1、投资建议:关注半导体、TWS/AirPods、智能手机 创新的投资机会

5.2、半导体行业投资建议:国产替代和创新周期双轮驱 动

5.3、消费电子行业投资建议:拐点或至,智能创新

5.4、电子周期品行业投资建议:面板迎来长周期拐点, MLCC 国产替代,5G PCB 壁垒深厚

……

(报告观点属于原作者,仅供参考。报告来源:光大证券)

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电子战系统、电子支援系统,有什么区别?

baoyumao:看介绍外国军舰时,有“电子战系统”,还有“电子支援系统”,这两种有什么不一样?

舰艇上的电子战系统是一个统称,包括电子支援措施(ESM,Electronic Support Measures)和电子对抗措施(ECM,Electronic Counter Measures)两类。

电子支援措施(ESM)是频谱空间中的“侦察兵”。依靠高灵敏度的接收机,电子支援系统可以截获周边的雷达信号,测定辐射源的工作频率、方位、脉冲宽度、脉冲重复频率等参数。

利用电子支援系统,舰艇可以进行不间断的电子情报收集,可通过电子设备类型、数量来预判敌方兵力部署和作战意图。将截获信号与数据库比对,还能完成对目标的识别,实现在不依赖雷达、不打破无线电静默的前提下,进行海空环境监视。这对于无法安装大型雷达的小型舰艇或隐蔽性要求高的潜艇部队来说,尤为重要。

ESM系统是潜艇隐蔽获取周边态势信息的重要手段,“奥斯卡”Ⅲ级潜艇,指挥台上升起的桅杆中,最高最粗的那个是雷达和ESM天线,后面有圆锥形天线罩的是卫星通信天线。

另外,即便是同一型号的雷达,每部产品的实际辐射特性,也会有细微差别,构成了其独一无二的“电子指纹”。如果电子情报数据库足够详实,甚至可以实现对特定平台,比如具体哪一艘军舰的识别。

一旦截获制导雷达跟踪信号、导弹控制信号或末制导雷达寻的信号,电子支援系统可以迅速向己方发出威胁告警,并引导电子对抗措施及时释放干扰。

电子对抗措施(ECM)包含了进攻性的有源电子干扰和防御性的有源无源诱饵等自卫干扰手段。电子支援系统截获并分析出的敌方辐射源类型、频率、方位等信息后,电子干扰就可以大举“进攻”。

针对不同的雷达,可采取噪声干扰和欺骗干扰多种形式。噪声干扰非常“直白”,就是靠功率来“硬刚”,使对方的雷达回波“淹没”在噪声信号电平中,无法检出。欺骗干扰更加“阴险”,可以概括为“接、化、发”三个字:“接”,截获敌雷达信号;“化”,将信号进行处理;“发”,将处理后的信号发回去,从而产生距离或速度、角度等信息不同的虚假回波信号,让敌方雷达无法判别真实目标。欺骗干扰很适合对导弹的末制导雷达进行干扰。

早期的ESM天线阵列很容易识别,图为上世纪60年代澳大利亚海军舰艇桅杆顶端的UA-8电子侦察天线。

ESM和ECM的天线,过去多为分散配置,外形也不同。ESM系统要对信号从空间上进行幅度、相位的比较,来实现测向,因此需要采用阵列天线。ECM系统的干扰天线有两种配置:需压制多个目标时,使用宽波束喇叭天线;需集中功率对抗时,采用窄波束高增益天线(比如类似雷达的锅状)。

随着技术发展,多波束天线阵开始应用于舰载电子战系统,使其对抗多目标的能力大大增强。比如广泛装备美军舰艇并出口十余个国家和地区的AN/SLQ-32(V)系统,从截获目标信号到发出干扰信号仅需十毫秒,干扰功率可达兆瓦级,可同时使用140个波束对抗80个目标。

美国海军的AN/SLQ-32电子战系统诞生于20世纪70年代,经过不断改进升级仍广泛安装在各类舰艇上,图为AN/SLQ-32(V)3型,有多个不同频段的接收和干扰天线阵面,安装在舰艇两侧。

2016年投产的AN/SLQ-32(V)6型将天线阵面整合为一个,外观更为简洁。

现在,又有了采用相控阵体制的新一代电子战系统,能够在极短时间内将干扰波束精确地对准目标方向,同时干扰能量分配更为灵活,有效干扰功率和多目标应对能力进一步提升。而且电子侦察、电子干扰系统可共用一组天线,外部设备更为简洁,有利于舰艇隐身。

采用有源电扫阵列的新一代电子战系统结合了集成桅杆技术,实现了雷达、电子战、通信射频功能共享,图为美国海军EW/IO/COMMS测试样机。

马岩:军事科普活跃作者,毕业于解放军理工大学,有多年部队信息化部门任职经历,擅于普及电子战相关知识。近年来累计发表科普作品20余万字,负责少年儿童出版社第六版《十万个为什么》丛书的雷达与电子战部分。

出品:科普中国

作者:马岩

策划:金赫

监制:光明网科普事业部

来源: 科普中国-军事科技前沿

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