1.1、中美贸易摩擦扰动电子行业发展
近两年来,中美贸易摩擦成为扰动中国电子产业发展的重要因素,美国 多次打击中国高科技行业,这些对中国电子产业的发展造成了深远影响。
2018年 4 月 16 日,美国宣布对中兴通讯执行7年禁令(美国政府在未 来 7 年内禁止中兴通讯向美国企业购买敏感产品)。
2018年 10 月 29 日,美国商务部宣布对福建晋华集成电路有限公司实 施禁售令,禁止美国企业向后者出售技术和产品。
2019年 5 月 16 日,美国商务部工业与安全局(BIS)将华为列入“实体 清单”,美国企业向华为的出口需要事先得到美国商务部的许可。
2019年 5 月 22 日,根据纽约时报报道,美国政府正在考虑限制安防公 司海康威视购买美国技术的能力,将其列入美国商务部的“实体清单”。
中美贸易摩擦对中国电子产业影响究竟有几何?我们分两个方面来看, 首先,关税推升了产品成本,对美国出口压力加大,利润率受到挤压;其次, 限制出口以封锁中国电子科技技术,当前中国电子产品的部分关键零部件(特别是集成电路)依赖美国,限制出口对中国电子厂商的目前经营造成直 接性的破坏。
首先,关税会侵蚀中国电子企业的盈利能力。根据对 A 股电子行业(SW 划分,219 家)上市公司统计,2018 年 A 股电子行业总收入 19529.66 亿元, 归属母公司扣非后净利润为 670.56 亿元,意味着A股电子行业净利润率 3.43%。从海外收入来看,2018 年A股电子行业上市公司海外收入占比为 30%,当然这里面也包括欧洲、澳洲、东南亚等非美国地区出口。如果反映 到对美国出口,我们估算整体为 10%左右。因此,我国电子产业出口依赖度 不低,且整体利润率较薄,惩罚性关税将侵蚀部分公司仅存的一点利润。
其次,限制出口短期拖累中国电子产业发展。以集成电路为例,集成电 路是最典型的高科技含量的产品,美国一直对中国实施压制。中国企业在DRAM、NAND、CPU、GPU、FPGA 等高端芯片几乎是空白,全部被海外 厂商垄断,特别是美国厂商。2017 年,Skyworks 在华收入比重达到85%, 高通在华收入比重达到 69%,NVIDIA 在华收入比重达到 56%,应用材料在 华收入比重达到 47%,TI 在华收入比重达到45%,他们都几乎垄断了中国 在各自细分领域的市场。如果美国限制集成电路出口以技术封锁,对美国厂 商而言是“发展”的问题,对中国电子厂商而言则是“生存”的问题。2018 年发生的中兴通讯事件、福建晋华事件就是最好的见证。
1.2、以史为鉴,日本电子产业在贸易摩擦后加速升级
美国和日本在上世纪发生了历时 30 余年的贸易摩擦,其中在 80 年代的 争端更是集中在半导体领域。当时半导体产业在日本刚刚生根发芽,就遭受 了来自美国的强力打击,与今天中国的科技产业所面临的状况很相似,具有 非常强的借鉴意义。
1.2.1、日本电子产业在战后快速发展
二战后,日本的经济实力远远落后于美国和西欧。根据美国经济分析局 统计,以 1975 年美元不变价计算,1950 年日本电子工业产值还不到美国的1/55,但是到 1983 年日本电子工业产值已经达到美国电子工业产值的40%, 1985 年日本电子工业产值在世界电子工业总产值中已占21%的份额。
1950年代起,由于朝鲜战争的爆发,美国对日政策发生了巨大的改变, 开始转为支援日本产业发展,大规模向日本转移先进技术,1950 年转移项 目不过 22 个,仅2年时间,转移的项目就达到 133 个。发展初期,日本电 子产业面临了资金短缺、技术落后和国内市场狭小的困难,因此主要以“短、 平、快”产品为主要发展对象,收音机、电视机等这类技术难度低且投资较 少的消费电子产品得到了有效发展。又因为国内资源贫乏,且国内市场空间 较少,只能依赖进口材料加工成成品再出口,日本主要从美国引进技术,然 后再以“出口主导”模式谋求发展。1955-1970 年期间,日本黑白/彩色电视 机、洗衣机、冰箱、吸尘器、收音机等产品基本完成了国内的普及,并且大 幅对外出口,其中最大的出口地就是美国。以收音机为例,20 世纪 50 年代 日本生产的半导体收音机风靡全球,1958 年半导体收音机产量超 600 万台, 居世界首位。
除了美国支援外,日本也通过政策扶持振兴电子工业。早在 1957 年日 本政府就制定了《电子工业振兴临时措施法》,通过立法实现政府与企业界 的通力合作,集中人力、物力、财力和技术,并从投资、贷款、税收等各方 面给予优惠政策,努力保证完成电子工业振兴法规定的基本任务和振兴目标。该法执行了 7 年,取得明显效果,遂即延长执行。日本自执行电子振兴 法以来,电子工业产值由 1957 年的 1678 亿日元(4.7 亿美元)上升到 1971 年的 3 兆 3516 亿日元(94.5 亿美元),增长了十几倍,年均复合增长率 23.8%, 成为了仅次于美国的第二电子大国。
20 世纪 70 年代之后,日本已经实现了产业结构的重工业化,日本开始 着手调整产业结构,利用微电子和计算机技术改造传统产业,使它的设备和 产品实现电子化和计算机化,这大力促成了以电子技术为核心的高技术产业 的形成。为此,日本政府拨研究所需的巨额开发费用和补助金,1970-1980 年日本科研经费从 38 亿美元递增至200亿美元,仅次于美国。到 1986 年, 日本研究开发费用增加至 500 亿美元,约占国民生产总值的 4%。正是得益 于日本政府的大力支持和对美国技术的引进、消化、吸收、创新,日本电子 产业开始在世界范围内发挥着举足轻重的作用。1970-1985 年的 15 年期间, 日本电子产业产值增加了5倍,内需增加了 3 倍,出口则增加了 11 倍之多, 可谓日本电子产业发展黄金十五年。
在日本电子产业发展黄金十五年期间,以索尼、松下等为代表的黑电企 业开始大举进军国际市场,逐步取代美国成为全球黑电产业的领导者,在彩 电、VTR以及后期的消费电子领域都形成了垄断性的领先优势。此外,日本 半导体产业也在此期间赢得了战略机遇,70 年代后 LSI(Large Scale Integrated Circuit,大规模集成电路)兴起,带来大型计算机的热潮,以 IBM 主导的大型机主内存上开始使用半导体存储器,计算机存储器这一块大市场 诞生了。日本厂商生产的存储器凭借着质优价廉迅速抢占了市场,到 1985 年前后,日本半导体企业在全球DRAM的市占率达到了 80%,几乎垄断了 市场。
1.2.2、美国在 80 年代着重打击日本的半导体产业
20 世纪 70 年代中期,日本政府与日本主要计算机公司(包括 NEC、日 立、三菱、富士通和东芝等五家日本最大的计算机公司)联合签署组成超大 规模集成电路(VLSI)研究协会的协议。通过四年的合作,VLSI 研究协会 共申请了 1000 项专利,其中600项取得了专利权。在技术成果上取得一系 列突破后,日本厂商采取大量投资、规模生产的策略,依靠质优价廉的产品 在 DRAM市场上取得世界领先地位。80 年代初,日本在 DRAM 市场所占 的份额超过美国跃居世界首位,1986年日本企业在世界DRAM 市场所占的 份额达到了 80%。
在日本企业的进攻下,美国半导体企业的经营出现了很大困难。1981 年,AMD 的净利润下滑了超过2/3,国家半导体则亏损 1100 万美元,而上 一年则是盈利 5200万美元;1982 年,英特尔裁员 2000 人;1985 年,英特尔亏损 1.73 亿美元,并宣布退出 DRAM 产业。与此同时,日本富士通打算 收购美国仙童半导体 80%的股权。
美国半导体企业的节节败退引发了美国半导体行业协会的反弹,他们在 1985 年 6 月提交了 301 条款申请,要求调查日本的不正当竞争手段;1986 年春,日本被认定只读存储器倾销;9 月,《美日半导体协议》签署,日本 被要求开放半导体市场,保证 5 年内国外公司获得 20%市场份额;1987 年 3 月,美国对日本出口的 3 亿美元芯片征收100%惩罚性关税。
在经过日本的多次让步之后,1987 年 11 月 2 日,美国商务部宣布调查 结果,认为日本已经停止芯片倾销行为。至此,美国对日本的半导体贸易摩 擦才告一段落。
1.2.3、贸易摩擦与日本 DRAM 产业的衰落关系不大
在经过 80 年代的美日半导体争端之后,日本在DRAM行业经历了长期 的衰落。根据日本学者汤之上隆所著的《尔必达到底是什么》一书,日本在DRAM行业的市场份额从 1985 年的接近 80%不断下滑,至2000之后只有 不到 20%的市场份额。
表面看起来日本 DRAM 产业的衰落是因为美国的打击,但深究其原因, 我们发现其实与贸易摩擦的关系并不大,更多的还是产业自身的发展和各国 产业竞争力的变化。
日本企业失去的市场份额没有被美国获得,反而是被韩国企业抢占,日 本与韩国的市场份额曲线呈现非常明显的剪刀差分布。这是因为韩国企业在 政府的强力支持下,抓住 PC使用的通用型 DRAM 契机,得到快速发展。
1984年,大型机领域的霸主 IBM 推出个人计算机(PC),标志着个人 计算机时代的来临。此后不久,个人计算机在 DRAM 市场上的地位就超过 了大型机。个人计算机上搭载的 DRAM 与大型机有很大的区别,个人计算 机对 DRAM 寿命的要求要比大型机的要求低,但对价格的要求更为严格。 当时日本 DRAM 企业的进入了“创新者的窘境”,由于客户主要是大型机 企业,日本 DRAM企业执着于研发寿命更长、性能更高的 DRAM 产品,却 忽略了不要求寿命有多长,只要求其价格低廉的个人计算机市场。
以三星为代表的韩国企业则抓住这一契机,在韩国政府的支持下快速切 入 DRAM 市场。韩国企业引进大量 DRAM 设备,运用通用技术和低廉价格 抢占市场。特别是 90年代中后期,三星电子的“双向型数据通选方案”得到美国半导体标准化委员会(JEDEC)的认可,其DRAM成为与 MPU 匹 配的对象,被认定为行业标准。新标准的制定无疑对日本集成电路产业造成 很大冲击,原有大型生产线需要按新标准设计DRAM,失去了最优抢占市场 的时机。至此,韩国企业崛起成为 DRAM 行业的主导力量。
1.2.4、日本电子产业向高壁垒、高附加值升级,至今实力强大
在 DRAM 产业衰落之后,日本电子产业加速向上游的材料和设备这种高壁垒、高附加值的产业升级,至今仍然实力强大。
在 MLCC、电感、电阻等被动元件领域,日本厂商占据着绝对领导地位。 可以说,目前几乎所有电子产品里面都能找到日本厂商被动元件的料号。
在多层陶瓷电容器(MLCC)领域,日本厂商具有绝对领先的市场份额。 从 2016 年数据来看,日本村田占据 MLCC 市场 29%的份额,日本的太阳诱 电占据 13%的市场份额,日本的 TDK 占据 7%的市场份额,日本厂商在市 场份额方面绝对领先。除此之外,日本厂商在高品质MLCC 领域更具有近乎 垄断的地位,苹果所使用的高品质 MLCC 主要采购自村田,对可靠性和稳定 性具有很高要求的车规级和工业级 MLCC 主要来自村田、太阳诱电和 TDK。
在电阻领域,日本厂商也具有领导地位。国巨是电阻行业的龙头厂商, 2016 年占据 34%的市场份额,而KOA、Rohm、松下、Vishay 等四家日本 厂商则拥有 23%的市场份额,仅次于国巨。尽管日本厂商在市场份额上并没 有那么明显的优势,但它们在产品品质上则优势明显。例如对可靠性、稳定 性具有很高要求的车规级和工业级电阻,就是主要由四家日本厂商生产,而 国巨则主要是生产对品质没那么高要求的消费级产品。
在电感领域,日本厂商也具有领先的实力。村田、TDK 和太阳诱电是全球前三大电感厂商,2017 年的市场份额分别为 13.78%、13.42%和 13.22%,位居前三名。除了市场份额,村田也领先推出了最先进的01005电感,日本 厂商在技术实力方面也处于领先地位。
日本企业在材料领域也具有足够强的话语权。以最典型的半导体产业为 例,半导体行业需要大量不同类型的材料,这些材料难度大、纯度高,是对 一个国家材料能力的良好衡量。日本企业在半导体材料具有非常强的话语 权,例如在关键的硅片领域,日本企业拥有 68%的市场份额;在光罩领域, 日本拥有 76%市场份额;在光刻胶领域,日本企业拥有 72%的市场份额。 这些材料都是半导体行业最关键、最基础的材料,日本企业话语权足够强大。
在设备领域,日本厂商同样独步全球。半导体行业设备需求大、设备足够多样化、精密度要求高,是衡量一个国家精密设备实力的绝好样本。在半 导体领域,日本企业在众多关键环节具有近乎垄断的地位。例如在电子束描 画设备方面,日本市场份额达到 93%;在涂布/显影设备方面,日本市场份 额达到 98%;在氧化炉方面,日本市场份额达到83%;在减压 CVD 设备方面,日本市场份额达到 79%。半导体设备只是一个缩影,但已经可以很好地 衡量整个日本在精密设备领域的实力。
1.3、华为事件凸显半导体自主可控重要性,5G终端仍是 确定性机会
1.3.1、华为被列入“实体清单”,凸显半导体自主可控重要性
2019年 5 月 15 日,美国总统特朗普签署行政命令,要求美国进入“紧 急状态”,美国企业不得使用对国家安全构成风险的企业所生产的电信设备。 美国商务部工业和安全局把华为公司列入出口管制“实体清单”。美国商务 部把华为列入实体清单依据的是美国《出口管理条例》,而该条例的特点是 对外国的交易也加以限制,也就是“区域外适用”,即使是韩国、日本、欧 洲等国家的产品也将被管制。如果违反,将被美国政府处以禁止与美国企业 交易等行政处罚和刑事处罚。目前据新闻报道,高通、博通、intel 等公司停 止向华为供货;谷歌停止华为手机使用完整版安卓系统,华为手机国外用户 将受到较大影响。
华为硬件产品主要包括通信基站及光通信设备(运营商业务)、手机等 消费电子(消费级市场)和服务器等(企业业务)三大产品。除了磁盘存储 业务需要依赖从希捷、西部数据等公司进口硬盘、磁盘阵列之外,其余产品线所需进口的零部件均存在国产替代产品,但大部分国产产品的性能暂时无 法达到华为现有产品的要求,少部分产品只能在低端市场或者部分环节实现 替代,海思的麒麟、Solar 系列 NP、天罡基站芯片已经基本可以实现完全替 代。
1.3.2、5G 终端仍是确定性机会,5G 手机 2020 年将快速放量
在 2019 年年初的CES和 MWC 上,各大手机厂商已经开始发布 5G 手 机,抢占新一轮换机潮的先机。三星发布 Galaxy S10 5G 版,华为发布 5G 折叠屏 Mate X,小米发布 MIX 3 5G 版,OPPO 发布 OPPO Reno 5G 版。
我们可以看到,2019 年上半年,虽然5G 商用网络还未正式到来,但是各大手机厂商已经纷纷发布 5G 手机,为新一轮换机潮预热。对于市场一直关心的苹果,我们也看到,苹果与高通已和解,此前一直担忧的 5G 基带芯片也不再是个问题。
随着 5G 网络的不断建设,我们判断2019年下半年将有更多的 5G 手机 发布,2020 年将是 5G 手机开始大幅放量的一年。根据 IDC 预测数据,2019 年内的 5G 手机总体出货量不会很多,只有 670 万部,约占当前全球总市场 份额的 0.5%的份额,相当于 3G 手机出货量的八分之一。而随着时间的推移,5G设备的普及率也会提升,预计在 2023 年 5G 设备将会占据全球总出货量 的 26%。
2.1、2019年全球半导体景气度前低后高
从销售额角度看,在经历了长时间的强劲增长后,IC 产业进入周期性“降 温”期。受到内存价格下降、中美贸易摩擦、电子设备需求放缓、库存调整 以及全球经济增长放缓等因素影响,根据 WSTS 统计,2019 年一季度全球 芯片行业销售额 968 亿美元,与 2018 年一季度的1111亿美元相比,下跌 了 13%。
结合 WSTS、VLSI Research、Gartner、IC Insights 等预计,2019 年 全球半导体销售额同比增速在-10%~+2.6%区间,因此我们预计 2019 年下 半年全球半导体销售额同比增速将优于上半年。
从需求角度看,目前受到智能手机、数据中心、汽车等增速放缓以及中 美贸易摩擦导致的需求压制,半导体行业下游需求疲软,但考虑到未来5G、 AI、IOT 等创新应用不断出现,半导体行业需求复苏只是时间问题。结合 5G 2019/2020 年商用的建设进展以及 2019 年下半年汽车行业有望进入补库存 阶段,我们预计 2019H2半导体行业下游需求有望回暖。
从库存角度看,半导体行业库存周转天数自 2018 以来连续 3 个季度提 升,结合历史去库存时间3-4个季度,我们预计 2019H2 半导体行业库存将 回落到正常水平。
从资本支出看,受到行业景气度下行影响,多家巨头暂缓或者推迟产能 扩产计划,短期资本支出缩减幅度较大。考虑到未来5G、AI、IOT 等需求 确定性高,资本支出只是延迟,但并没有消失。根据 SEMI 预计,2018 年下 半年总体支出下降13%,2019 年上半年下降16%,2019 年下半年晶圆厂 设备支出将大幅增加。综合需求、库存、资本支出等方面的考虑,我们认为 全球半导体行业有望于 2019 年 H2 开始回暖。
2.2、国家坚定不移地支持半导体行业发展
2.2.1、我国半导体市场虽大但自给率低,自主可控迫在眉睫
半导体是现代高科技产业的基础,是支撑我国经济社会发展和保障国家 安全的战略性、基础性和先导性产业。我国是全球最大的半导体市场,市场规 模达到全球的三分之一。然而我国集成电路自给率却仅为 10%,对外依存度 极高。未来几年内,中国仍是全球最大的集成电路市场,且将保持 20%左右 的年均增长率,但掌握核心技术仍需要时间。在高端芯片市场上,服务器 MPU、桌面计算机 MPU、工业控制用MCU、可编程逻辑器件 FPGA、数字 信号处理器 DSP,手机芯片中的用到的嵌入式 CPU、嵌入式 DSP、动态随 机存储器DRAM、闪存 FLASH、高速高精度转换器AD/DA、高端传感器 Sensor 等基本上全部依赖国外,我国产品的市场占有率几乎为0。中兴事件 敲响警钟,半导体是中国被卡脖子的产业,自主可控迫在眉睫。
2.2.2、国家坚定不移地支持半导体行业发展
国务院总理李克强 5 月 8 日主持召开国务院常务会议,部署推进国家级 经济技术开发区创新提升,打造改革开放新高地;决定延续集成电路和软件 企业所得税优惠政策,吸引国内外投资更多参与和促进信息产业发展。
会议指出,集成电路和软件产业是支撑经济社会发展的战略性、基础性 和先导性产业。通过对在华设立的各类所有制企业包括外资企业一视同仁、 实施普惠性减税降费,吸引各类投资共同参与和促进集成电路和软件产业发 展,有利于推进经济结构优化升级,更好满足高质量发展和高品质生活需求。 会议决定,在已对集成电路生产企业或项目按规定的不同条件分别实行企业 所得税“两免三减半”(即第一年至第二年免征、第三年至第五年减半征收) 或“五免五减半”(即第一年至第五年免征、第六年至第十年减半征收)的 基础上,对集成电路设计和软件企业继续实施 2011 年《国务院关于印发进 一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》中明确的所得税“两免三减半”优惠政策。2018 年度所得税汇算清缴也按上述规定执行。 同时,有关部门要抓紧研究完善下一步促进集成电路和软件产业向更高层次 发展的支持政策。
国家高度重视推动集成电路产业发展。2014 年 6 月国务院出台了《国 家集成电路产业发展推进纲要》,将半导体产业新技术研发提升至国家战略 高度。《中国制造 2025》中将集成电路放在发展新一代信息技术产业的首 位。《2018 年政府工作报告》将集成电路产业列入实体经济发展第一位, 延续了国家政策的大力支持集成电路产业的发展。
2.3、优选国内半导体设计、设备两大环节
结合全球半导体行业景气度、半导体细分环节自身特性、我国政策支持、国内外发展情况以及业绩表现情况,我们优选半导体设计、设备两大环节。
2.3.1、设计:指纹识别逆势而上,存储、模拟短期承压长期向好
根据中国半导体行业协会集成电路设计分会数据,2018 年在通信、智 能卡、计算机、多媒体、导航、模拟、功率和消费电子等所有 8 个领域,企 业的数量都在增加。从事通信芯片设计的企业从 2017 的 266 家增加到 307 家,对应的销售总和提升了 16.34%,达到 1046.75亿元;智能卡企业从上年 的 62 家增加到 71 家,但销售总额下降了0.72%,为 138.14 亿元;从事计算 机芯片设计的企业数量从 2017 年的85家增加到 109 家,销售大幅提升了 180.18%,达到 359.41亿元;从事多媒体的企业从 2017 年的 72 家略有提升 至75家,销售总和提升了 7.59 个百分点,为 188.90 亿元;从事导航芯片研发 的企业数量从 23 家增加到 28 家,销售总和反而下降了 7.56%,为 5.71亿元; 模拟电路的企业数量从 180 家增加到210家,销售大幅提升了 108.04%,达 到 141.61亿元;从事功率器件业务的企业从 82 家增加到115家,销售总和提 升了 3.3%,为79.2亿元;消费类电子的企业数量从上年的 610 家增加到 783 家,销售增长 36.46%,达 617.24 亿元,继续保持了 2017 年的快速增长势头。
指纹识别逆势而上,2019 迎来脉冲式成长。汇顶科技2019年一季报大 超预期,全年将迎来脉冲式成长。量方面:安卓手机光学屏下指纹渗透率快 速提升,华为 P30、OPPO Reno 均采用,我们预计全年达1.6亿部。价方 面:技术门槛&竞争格局决定价格走势,以前普通指纹芯片技术门槛较低, 主要厂商 5 家(汇顶,FPC、新思、神盾、思立微)价格战导致价格快速下 降;现在光学屏下指纹需要算法导致技术门槛提升,主要玩家只剩 3 家,神 盾客户主要为三星,国内 HOV 只剩汇顶和思立微。目前汇顶遥遥领先,公 司业绩未来有望持续超预期。
存储、模拟短期承压不改长期逻辑。存储设计方面,受到需求疲软以及 存储芯片降价等因素影响,兆易创新 2019Q1 营收同比-15.73%,净利润同 比-55.58%。兆易预测 2019 年上半年净利润相比降幅可能超过50%。与兆 易创新业务相近的台湾旺宏 2019Q1 营收同比-33%,净利润同比-92%;毛 利率同比下降17pct。兆易通过持续研发+产业整合以绝地求生。2018 年研 发投入 2.30 亿元,同比增长37.67%;2019Q1 研发投入 0.64亿元,同比增 长 62.43%。公司 2019Q1 毛利率为38.48%,同比+0.24pct,环比+0.76pct。 持续推进产业整合,拓展战略布局。继续推进与合肥产投合作的 12 英寸晶 圆存储器研发项目,约定以可转股债权方式投资 3 亿元。拟收购思立微已获 得证监会审核通过,积极布局物联网领域人机交互技术。
模拟设计方面,圣邦股份 2019 年一季度营业总收入 1.12 亿元,同比下 降 15.82%,净利润为 1586.07 万元,同比下降9.34%。我们认为公司营收 净利润增速放缓主要是受到全球半导体行业景气度下行以及中美贸易摩擦 对下游需求的抑制影响。国内模拟芯片市场空间大,但国产自给率低,进口 替代空间巨大。圣邦作为国内模拟芯片龙头,不断加大研发能力,2018 年 研发投入占营收比例高达16.19%,共推出了 200 余款新产品;并收购钰泰 28.7%股权,在模拟芯片业务领域进行横向整合,进一步丰富公司产品组合。 厚积薄发,静待花开,随着产品种类越来越多,圣邦的竞争力越来越强,未 来有望重回稳步增长通道。
2.3.2、设备环节:国内新建大量晶圆厂,02 专项支持下国产替代 加速推进
国内新建大量晶圆厂,半导体设备需求旺盛。根据 SEMI 数据,2017 年中国大陆半导体设备销售额82.3亿美元,同比增长 27%,约占全球的 15%,预计 2020 年占比将超过 20%,约 170 亿美元。
根据中国电子专用设备工业协会对国内 42 家主要半导体设备制造商的 统计,2017 年国产半导体设备销售额为 89 亿元,自给率约为14.3%。中国 电子专用设备工业协会统计的数据包括 LED、显示、光伏等设备,我们认为 实际上国内集成电路 IC 设备国内市场自给率仅有 5%左右。
02专项顶层设计,国产替代迎来黄金机遇期。2002 年之前,我国集成 电路设备基本全进口,中国只有 3 家集成电路设备厂商,由北方微电子、北 京中科信和上海微电子分别承接国家“863”计划中的刻蚀机、离子注入机 和光刻机项目。2006年,《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020 年)》设立国家科技重大专项——极大规模集成电路制造装备及成套工艺科 技项目(简称 02 专项)研发国产化设备,并于 2008 年开始实施。2008 年 之前我国 12 英寸国产设备为空白,只有2种 8 英寸设备。在 02 专项的统筹 规划下,国内半导体厂商分工合作研发不同设备,涵盖了主要设备种类。目 前已有 20种芯片制造关键装备、17 种先进封装设备,通过大生产线验证进 入海内外销售。随着摩尔定律趋近极限,半导体行业技术进步放缓,国内厂 商与全球龙头技术差距正在逐渐缩短,我们认为未来3-5年将是半导体设备 国产替代黄金战略机遇期。
2.4、重点关注优质核心资产并购事件
2.4.1、韦尔股份拟收购 CIS 设计龙头豪威科技
豪威科技与思比科的主营业务均为 CMOS 图像传感器研发和销售。从 销售额和市场占有率来看,豪威科技是位索尼、三星之后的全球第三大 CMOS 图像传感器供应商,技术处于全球领先水平,其 CMOS 图像传感器 在中高端智能手机市场占有较高份额,在安防、汽车用图像传感器领域也处 于行业领先地位,具有很高的市场接受度和发展潜力。思比科CMOS图像 传感器在国内中低端智能手机市场占有较高份额。
韦尔股份通过本次重组,可以实现在 CMOS 图像传感器领域高中低端 产品的垂直全覆盖,三者又有较明显的协同效应。本次交易完成后,韦尔股 份将对豪威科技及思比科进行业务分工。豪威科技拥有较强的研发及技术优 势,凭借自身高素质的研发团队及市场领先的经验技术,将主要负责高端 CMOS 图像传感器的研发、量产以及新兴市场的产品定义及拓展;而思比科 拥有较低成本、较高性价比优势,将依赖自身长期建立的供应链体系,主要 负责中低端 CMOS 图像传感器的研发及量产。韦尔股份与标的公司的客户 均主要集中在移动通信、平板电脑、安防、汽车电子等领域,终端客户重合 度较高。通过本次交易,一方面丰富了上市公司设计业务产品类别,带动公 司半导体设计整体技术水平快速提升,另一方面也为公司带来智能手机、安 防、汽车、医疗等领域优质的客户资源。此外,借助韦尔股份的分销渠道优 势,能够快速获取更全面的市场信息,标的公司可以将精力集中于客户设计 方案的理解和芯片产品研发上,进而使得公司整体方案解决能力得到加强, 为客户提供更好的解决方案及专业化指导。
2.4.2、北京君正拟收购优质存储设计公司北京矽成
北京矽成半导体有限公司为控股型公司,其实际经营实体为全资子公司 ISSI、ISSI Cayman 以及SI EN Cayman 等。其中 ISSI 成立于 1988 年,1995 年在纳斯达克上市,主营业务为集成电路存储芯片(及其衍生产品)的研发、 技术支持和销售以及集成电路模拟芯片的研发和销售。2015 年被由北京矽 成代表的中国投资者私有化。北京矽成及其下属公司主要产品线包括 DRAM、SRAM、NOR Flash、模拟电路和混合信号产品,产品主要应用于 汽车电子、工业制造、通讯设备等行业领域。北京矽成的存储芯片产品在 DRAM、SRAM 领域保持全球领先地位,是大陆唯一能够研发并在全球大规 模销售工业级 RAM芯片的企业。
本次交易系对集成电路产业同行业公司的产业并购,若后续北京君正取 得北京矽成的进一步控制权,北京君正将把自身在处理器芯片领域的优势与 目标公司在存储器芯片领域的强大竞争力相结合,形成“处理器+存储器” 的技术和产品格局,积极布局及拓展公司产品在车载电子、工业控制和物联 网领域的应用,使公司在综合实力、行业地位和核心竞争力等方面得到有效 强化,进一步提升公司持续盈利能力。
2.4.3、闻泰科技拟收购全球功率半导体龙头安世半导体
安世半导体处于产业链上游,为世界一流的半导体标准器件供应商,专 注于逻辑、分立器件和 MOSFET 市场,拥有 60 余年半导体专业经验,其客 户包括中游制造商和下游电子品牌客户,如博世、华为、苹果、三星、华硕、 戴尔、惠普等知名公司。通过本次交易,闻泰科技将取得安世半导体的控制 权,闻泰科技与安世半导体处于产业链上下游,在客户、技术和产品等多方 面具有协同效应,双方在整合过程中可以实现资源的互相转换,加速安世半 导体在中国市场业务的开展和落地,通过闻泰科技的资源进一步拓展其在消 费电子领域的市场。
3.1、5G促进手机变革,多环节迎来新机遇
5G 即第五代通信技术,其共有三大应用场景,分别命名为 eMBB、mMTC 和 URLLC。eMBB 则增强移动宽带,通过更大带宽以及提升基带速率实现, 是在 LTE主流方向上的持续演进。mMTC 即海量机器连接,可以实现更多 终端和更低功耗的连接,也就是物联网。URLLC 即高可靠、低时延,主要 用于车联网等对可靠性和时延要求较高的领域。5G 技术能够实现 1-20Gbps 的峰值速率、10-100Mbps 的用户体验、1-10 毫秒的端到端延时和1-100倍 的网络能耗效率提升,是在 4G 基础上的极大提升。
5G 需要专用的通信频段,这些频段可以分为两组。第一组称为“Sub-6”, 涵盖6 GHz 以下的所有频段,可以在 license 频段中划分为 5 GHz 以下的频 率,在 unlicense的频谱中则有 5 GHz 到 6 GHz 之间的频段。Sub-6 GHz 相对简单,不需要复杂的天线布置,并且传输距离更远,是对 4G LTE 的扩 展,所以能够更早实现大规模商用。第二组频率是毫米波,频率在 24.25GHz 到 52.60GHz 之间,其提供了更高的速率,能支持更多用户,但传输距离大 幅缩短,覆盖能力显著减弱,需要微基站和大规模阵列天线技术(Massive MIMO)等新技术才能实现。
2019年起步,5G 手机将成智能手机增长新引擎。从 2G、3G、4G 的 发展历程来看,每一次通信技术的进步都将拉动新一代手机销量的大规模增 长,并且市场更新换代的速度越来越快。因此我们预计随着5G通信条件的 成熟,智能手机将开启新一波增长。根据 IDC 预测,2019 年 5G 手机市场开始起步,受制于产品数量较少,价格较高以及 5G 网络尚未健全,出货量 约为 670 万部,占整体出货量(13.95 亿部)的 0.5%,4G 手机仍是市场主 力。但随着 2020年 5G 相关布局成熟并开始大规模商用,手机成本有所下 降,智能手机将迎来换机潮,预计到 2023 年,5G 手机出货量将达到4亿部, 占整体手机出货量的 26%,2019-2023 年5G手机将以 178.2%的 CAGR 带 动智能手机整体出货量2.53%的复合增长。
5G 给智能手机带来最直接的变化就是与信号通信相关的变化,即天线、射 频前端、基带芯片。在智能手机通信架构中,手机天线负责射频信号和电磁信 号之间的互相转换;射频前端包括滤波器、双工器(Duplexer)、低通滤波器(Low Pass Filter,LPF)、功放(Power Amplifier)、开关(Switch)等器件。 滤波器负责 TDD系统接收通道的射频信号滤波,双工器负责 FDD 系统的双工 切换以及接收/发送通道的射频信号滤波;功放负责发射通道的射频信号放大; 开关负责接收通道和发射通道之间的相互转换;基带芯片是用来合成即将发射 的基带信号,或对接收到的基带信号进行解码。
除了天线、射频前端与基带等环节之外,还有射频传输线、屏蔽/散热、元 件等领域也会迎来变革。射频传输线用于连接不同射频器件,屏蔽/散热用于不 同电磁信号之间的隔离与热量的消散,电感等元件则用于通信信号的耦合、屏 蔽与隔离。随着 5G 的应用,手机的这些环节也会迎来新的变革。
3.2、基带:支持多模多频段 ,架构设计需全新升级
基带(Baseband)是手机中的一块电路,负责完成移动网络中无线信 号的解调、解扰、解扩和解码工作,并将最终解码完成的数字信号传递给上 层处理系统进行处理。基带芯片主要是用来合成即将发射的基带信号,或对 接收到的基带信号进行解码,此外还负责地址信息(手机号、网站地址)、文字信息(短讯文字、网站文字)、图片信息的编译,是手机实现通信至关 重要的部件。
5G 基带芯片设计存在多个难点,考验厂商技术实力。(1)多频段兼容: 3GPP 制定的 5GNR 频谱有 29 个频段,除部分LTE频段外,还有新增频段。 由于各个国家和地区的 5G 频段不同,基带芯片要实现全球通用,就要克服 多频兼容的问题。(2)多模兼容:5G 基带芯片需要同时兼容 2G/3G/4G 网 络,4G 手机需要支持TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、CDMA(EVDO、2000)、WCDMA、GSM 6 种模式,才能涵盖三大运营商的 2G/3G/4G 网络, 5G 时代的兼容数将达到7模,也会增加芯片设计的难度。(3)数据传输量 和传输速率:5G 基带芯片的 DSP 能力需要支持庞大的数据运算量,这对芯 片的效能和功耗设计等方面都提出了挑战。
5G 基带芯片需要同时兼容 2G/3G/4G 网络,所需要支持的模式和频段 大幅增加。目前 4G 手机所需要支持的模式已经达到6模,到 5G 时代将达 到 7 模,芯片设计复杂度会大幅提升。与此同时,5G 基带芯片还需要兼容 全球不同国家、不同地区的频段,不仅包括中国使用的 3.5GHz、4.9GHz, 还需要支持美国、韩国等使用的28GHz、39GHz 频段,频段数量大幅增加。 与此同时,在不同模式之间,频段还需要进行各种切换。
5G 基带芯片还需要满足更高的数据吞吐量要求。5G 的增强移动宽带 (eMBB)、海量机器连接(mMTC)和高可靠低时延(URLLC)三大应用 场景都对数据传输量和传输速率有非常高的要求,传输速率需要达到 10Gbps,连接量需要达到100万/平方公里,时延需要小于 1 毫秒。
5G 基带芯片需要全新的设计架构。支持多模多频段意味着 5G 基带芯片 需要具备很好的弹性,可以使用不同的模式和频段;但更高的数据吞吐量要 求却需要基带芯片拥有很好的性能表现。强劲的性能表现与良好的弹性设计 是矛盾的,所以这个时候就需要对 5G 基带芯片的架构进行全新设计。
5G 基带芯片市场争夺激烈,六大厂商已入局。目前已发布或者正在研 制的 5G 基带芯片包括:高通 Snapdragon X50、高通 Snapdragon X55、英 特尔 XMM8160、华为Balong 5000、三星 Exynos 5100、紫光展锐 Makalu Ivy510、联发科 Helio M70。其中,华为和高通的产品最具竞争力,代表了 行业最高技术水平,而英特尔则已经宣布将退出基带芯片业务。
3.3、RF前端:性能要求提升,需使用新工艺与新材料
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、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。
3.5、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。
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。
3.6、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。
3.7、元件:单机用量增加,小型化要求更高
电阻、电容、电感构成三大被动电子元器件。基于工作时是否需要电流, 电子元器件可以分为主动电子元器件和被动电子元器件。其中,被动电子元 器件在各类电子电气设备中必不可少,一般包括电阻、电容、电感和射频元 件等。电感作为磁性材料产品,在射频系统中得到广泛应用,也是众多被动 元件产品中受 5G 影响最大的产品。
电感的基本原理是楞次定律。当电感中流过交变电流,产生的磁场就是 交变磁场,变化的磁场产生电场,线圈上就有感应电动势,产生感应电流。 最终效果就是电感会阻碍流过的电流产生变化,就是电感对交变电流呈高阻 抗。同样的电感,电流变化率越高,产生的感应电流越大,那么电感呈现的 阻抗就越高;如果同样的电流变化率,不同的电感,如果产生的感应电流越 大,那么电感呈现的阻抗就越高。
电感利用电磁感应原理,能够有效筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑 制电磁波干扰等,根据用途可分为高频电感、功率电感和EMI电感三种。5G 的到来将会大幅增加高频电感的需求。
高频电感主要应用于手机、无线路由器等产品的射频电路中,从 100MHz 到 6GHz 都有应用。高频电感在射频电路中主要有以下几种作用:1匹配 (Matching):与电容一起组成匹配网络,消除器件与传输线之间的阻抗失配, 减小反射和损耗;2滤波(Filter):与电容一起组成 LC 滤波器,滤出一些不 想要的频率成分,防止干扰器件工作;3隔离交流(Choke):在 PA 等有源射 频电路中,将射频信号与直流偏置和直流电源隔离;4谐振(Resonance): 与电容一起构成LC振荡电路,作为 VCO 的振荡源;5巴仑(Balun):即平 衡不平衡转换,与电容一起构成LC巴仑,实现单端射频信号与差分信号之 间的转换。
随着 5G 网络的部署,针对射频电感来说,通信频段的高频化和复杂化, 使得射频电感的使用数量不断上升;同时,电感小型化、高 Q 值化提升技术 难度和单体价值量。无线终端产品内部电路复杂,PCB 板上电路集成度增加, 5G 移动终端将同时兼容2G、3G、4G、5G 标准,射频前端复杂化,同时配 置 GPS、Wi-Fi 接收天线等,内部干扰问题尤为突出,选择扼流用电感、共 模扼流电感等器件至关重要。
除了用量的增加,5G 还要求电感的尺寸进一步缩小。由于手机内部空 间本身就较为狭小,5G 带来的频段增加又需要进一步增加电感用量,所以 电感需要进一步小型化,我们预计 01005 电感将在 5G 时代成为主流的电感 的型号。01005电感需要使用薄膜工艺,相比已有的绕线和叠层工艺难度更 大,将导致价值量继续提升。
通信技术从 2G 到 5G 的变迁一方面带动了下游智能手机的快速渗透, 另一方面单部手机射频解决方案中的电感需求量在不断增长,两者共振扩大 电感市场空间。5G 智能手机将接力 4G,继续实现向高端渗透。4G/5G 手机 在移动终端设备中占比的不断上升以及手机不断向高端渗透的趋势,将转化 为单机射频被动器件价值持续增长的动力。
4、投资建议:略
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(报告来源:光大证券;分析师:刘凯)
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)