1、 公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 终端天线变化铸就价值，新基建发力再造空间终端天线变化铸就价值，新基建发力再造空间 证券证券研究报告研究报告 所属所属部门部门 行业公司部 报告报告类别类别 行业深度 所属行业所属行业 信息科技/电子 行业评级行业评级 增持评级 报告时间报告时间 2020/03/25 分析师分析师 周豫周豫 证书编号：S01 联系人联系人 傅欣璐傅欣璐 证书编号：S01 川财研究所川财研究所 北京北京 西城区平安里西大街 28 号中 海国际中心 15 楼，100034 上海上海 陆
2、家嘴环路 1000 号恒生大厦 11 楼，200120 深圳深圳 福田区福华一路 6 号免税商 务大厦 21 层，518000 成都成都 中国 （四川） 自由贸易试验区 成都市高新区交子大道 177 号中海国际中心 B 座 17 楼， 610041 5 5G G 系列系列行业行业深度深度报告报告之之二二：天线篇：天线篇（2 20 0200325200325） 核心观点核心观点 天线天线信号收发的重要关卡信号收发的重要关卡 天线的应用包括基站侧与终端侧，而无论在哪侧，天线都是信号发射与接收 的关卡，天线性能的好坏，直接影响通信的质量。终端天线用于无线电波的 收发，连接射频前端，是接收通道的起点与
3、发射通道的终点。基站天线与终 端天线相似，也是信号的转换器，但基站天线连接基站设备与终端用户。 终端天线的终端天线的可能发生的可能发生的变化变化？ （1）材料变化：天线未来将走向 LCP+LDS 方向。LCP 材质具有低介电常数、低 介电损耗的特质， 适用于高频信号的传输； 低吸湿率的特质保证手机的防水性。 MPI 性能介于 PI 与 LCP 间，成本较 LCP 低廉，未来有望在中低频扩大使用。 LDS 激光直接成型技术是利用激光镭射技术，将天线直接打印于手机外壳，不 占用手机内部空间，增加了空间使用率。 （2）数量变化：5G 频段增加，单机天线数量提升。5G 应用支持的频段到 2020 年将
4、新增 50 个以上通信频段，全球 2G/3G/4G/5G 合计支持的频段将达到 91 个 以上。5G 天线支持全频段波束赋，5G 成形波束的生成至少需要 2 个天线阵列。 若手机需支持全频段，至少需要 4 个天线，采用 4T4RMIMO 技术。 （3）布局变化：设计难度提升，AiP 封装加快应用。5G 手机功能增加，手机内 部功能模块增多；5G 手机耗电量大幅提升，电池体积扩大。为使 5G 手机设计 合理化，内部天线的设计布局难度增加，制备复杂度提升，同时 Aip 营业趋势 愈加明确，助推手机内部天线价值上升。根据 Bcc research 的预测，2021 年 全球天线市场规模在 225 亿
5、美元，智能型天线市场规模在 76 亿美元。 新基建发力，基站天线享增量空间新基建发力，基站天线享增量空间 运营商资本开支回暖，三大运营商 2020 年 5G 资本开支计划达 1803 亿元，占 总资本计划的 54%，同比增长 3.38 倍。5G 时代天线投资规模相比 4G 时期将 会有大幅提升：首先，5G 天线通道数量会比 4G 有所提升，4G 时期多以 4 通 道为主，而 5G 时期将扩至 64 通道；其次，5G 基站数量相比 4G 有望增长，预 计为 4G 的 1.2-1.3 倍， 截至 2019 年底， 我国 5G 基站数超 13 万站， 预计 2020 年我国 5G 基站建设数量在 7
6、0 万站左右；再次，5G 基站天线需要满足高频高 速大流量传输等特点，工艺难度与天线材质提升，天线单体价值提升。 相关标的相关标的 立讯精密（002475） 、信维通信（300136） 、硕贝德（300322） 风险提示风险提示：5G 推进不及预期，疫情影响消费需求 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 2/23 正文正文目录目录 一、天线信号收发的重要关卡 . 4 1、终端天线概况. 4 2、基站天线概况. 5 3、5G 时代，天线迎双频段市场 . 6 二、终端天线可能发生的变化？ . 8 1、材料变化：天线应用趋向 LDS+LCP 方向
7、. 8 2、数量变化：5G 频段增加，单机天线数量提升 . 9 3、布局变化：设计难度提升，AiP 封装加快应用. 11 4、终端天线市场 2022 年达到 30 亿美元 . 12 三、 新基建发力，基站天线享增量空间 . 13 1、5G 基站实现架构重组，运营商资本开支回暖 . 13 2、基站数量与单体价值提升，天线投资规模扩大 . 15 四、相关标的 . 17 1、立讯精密（002475.SZ） ：多点布局的电子制造领导者. 18 2、信维通信（300136.SZ） ：大力布局终端天线的引领者. 19 3、硕贝德（300322.SZ） ：专业的无线通信终端天线供应商 . 20 五、风险提示
8、 . 22 rQtMoOtPsPpRnPoPqPzQmP8OdN6MtRpPsQmMlOqQtQjMsRqQaQnNuNwMqRpNNZnOqQ 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 3/23 图表目录图表目录 图 1：智能手机通信系统结构示意图 . 4 图 2：天线工作原理示意图 . 5 图 3：5G 三大应用场景 . 7 图 4：5G 的 8 个技术指标相比 4G 跃升 . 7 图 5：拆解 5G 下香农公式因子 . 8 图 6：以 IPHONE 为例，天线应用的变迁 . 9 图 7： 5GNR 频段增加 . 10 图 8： 工信部划分我
9、国 5G 频段 . 10 图 9： 5G 波束需要更多天线 . 11 图 10：射频芯片价值变迁 . 12 图 11：全球手机天线市场格局 . 13 图 12：全球天线市场规模预测 . 13 图 13：5G 三类典型业务场景 . 14 图 14：5G RAN 架构的重组变化 . 14 图 15：三大运营商资本开支与计划. 15 图 16：5G 宏基站设备路标规划 . 16 图 17：5G 微基站设备路标规划 . 16 图 18：我国 5G 基站数量预测 . 17 图 19：全球 5G 宏基站天线投资规模 . 17 图 20：立讯精密营业收入与利润 . 18 图 21：立讯精密研发支出与占比 .
10、 18 图 22：立讯精密 2019H 业务构成 . 19 图 23：立讯精密分业务毛利率 . 19 图 24：信维通信营业收入与利润 . 20 图 25：信维通信研发支出与占比 . 20 图 26：信维通信移动终端天线及附件业务情况 . 20 图 27：信维通信收入地区分布 . 20 图 28：硕贝德营业收入与利润 . 21 图 29：硕贝德研发支出与占比 . 21 图 30：硕贝德 2019 年度收入构成 . 21 图 31：硕贝德细分业务毛利率 . 21 表格 1：天线主要类型 . 5 表格 2：基站天线分类 . 6 表格 3：天线基材材料比较 . 8 表格 4：毫米波段 AIP 封装详
11、情 . 11 表格 5：三大运营商 2020 年资本支出计划 . 15 表格 6：国内手机天线厂商详情 . 17 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 4/23 一、一、天线天线信号收发的信号收发的重要重要关卡关卡 天线的应用包括基站侧与终端侧，而无论在基站还是在终端，天线都是信号 发射与接收的关卡，天线性能的好坏，直接影响通信的质量。 1 1、终端天线概况终端天线概况 手机终端的通信模块主要分为天线、射频前端模块、射频收发模块、基带信 号处理。 射频前端介于天线与射频收发之间， 可以分为接收通道和发射通道， 从线路看信号传输： 其接收通道：
12、信号天线天线开关滤波器/双工器LNA射频开关射 频收发基带； 其发射通道： 基带射频收发射频开关PA滤波器/双工器天线开关 天线信号。 图图 1： 智能手机通信系统结构示意图智能手机通信系统结构示意图 资料来源：卓胜微招股说明书，川财证券研究所 天线用于无线电波的收发，连接射频前端，是接收通道的起点与发射通道的 终点。随着信息技术的不断发展，无线网络频段增加、频率升高，驱使手机 天线的使用增加，同时，为实现高速、多频率、少损耗的传输，终端天线通 过材料、结构、工艺的不断改进实现性能的提升。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 5/23 天线
13、整体经历了从金属片到 FPC 到 LDS 的演变，目前 LDS 在高端机上使 用比较广泛。而按功能分类，天线主要包括主天线、GPS 定位天线、Wifi 天线、NFC 天线、FM 天线等。 表格表格 1：天线主要类型天线主要类型 类型类型 简介简介 性能性能 空间利用空间利用 技术难度技术难度 成本成本 应用应用 金属片天线 金属质地 良 低 低 低 功能机 FPC 天线 柔性电路板，包 括 PI、LCP 材质 （液晶聚合物） 良 中 中 中 中低端 LDS 天线 利用激光画出电 路图案，将天线 镭射于手机外壳 优 高 高 高 高端 资料来源：电子发烧友，川财证券研究所 2 2、基站天线概况、基
14、站天线概况 基站天线与终端天线相似，也是信号的转换器，但基站天线连接基站设备与 终端用户。基站天线的功能包括无线电波的发射与接收，信号发射时，基站 调制的导行波经天线转换为电磁波信号发送；信号接收时，终端调制后的电 磁波信号经天线转换为导行波，传送到主设备。 图图 2： 天线工作原理示意图天线工作原理示意图 资料来源：CSDN，川财证券研究所 天线的主要工作原理为控制导线的距离改变辐射的强弱。天线导线间存在交 变电流时，将辐射出电磁波，而辐射能力与导线的形状与长度相关。导线形 状变化时，当导线间距离较近时，电场被束缚在两导线之间，辐射微弱；两 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券
15、有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 6/23 导线张开时，电场散播在周围空间中，辐射增强。导线长度变化时，当导线 长度远小于辐射电磁波波长时，辐射微弱；当导线长度与辐射的电磁波波长 相似时，辐射较强。上述能产生显著辐射的直导线称为振子，振子就是一个 简单的天线。天线按不同的分类方式有多种种类。 表格表格 2：基站天线分类基站天线分类 分类方式分类方式 天线种类天线种类 按工作性质 发射天线、接收天线、收发共用天线 按用途 通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线、导航天线、测向天线 按载体 车载天线、机载天线、星载天线、弹载天线 按使用波段 长波、超长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和
16、微波天线 按辐射方向 强方向性天线、弱方向性天线、定向天线、全向天线、针状波束天线、扇 形波束天线 按应用频段 WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA 天线、FDD-LTE、 TDD-LTE 天线以 及包含上述多个制式的多频多端口天线 按频带特性 有窄频带天线、宽频带天线、超宽频带天线 按磁化方向 水平极化、垂直极化、垂直/水平极化、 45 度正交极化 ；或单极化、 双极化 资料来源：CSDN，川财证券研究所 3 3、5G5G 时代时代，天线天线迎迎双双频段频段市场市场 5G 具备三大应用场景：增强移动宽带(eMBB)、海量物联网业务(mMTC)、超 高可靠性与超低时延业务(uRLLC
17、)。5G 技术在数据传输速率、移动性、传输 时延及终端连接数量等具备优势，将进一步推动万物互联。其 8 个技术指标 相比 4G 有所跃升。据德勤研究数据预测，2020-2035 年全球 5G 产业链投 资将达到 3.5 万亿美元，中国占比约 30%，达 1.05 万亿美元。全球行业受 5G 驱动将创造超 12 万亿美元的销售额，涵盖制造、信息通信、批发零售、 基础设施等多个行业。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 7/23 图图 3： 5G 三大应用三大应用场景场景 图图 4： 5G 的的 8 个技术个技术指标相比指标相比 4G 跃升跃升
18、 资料来源：中国联通，川财证券研究所 资料来源：ITU，川财证券研究所 5G 核心技术主要包括增加基站密度、采用 MIMO 技术与载波聚合技术、提 高频段、高阶调制提高频谱效率等。其技术变化围绕香农定理展开， = 2（1 + + 1) 其中，C 为最大信息传送速率，BW 为信道宽度，S 为信道内所传信号的平 均功率，N 为信道内部的高斯噪声功率，S/(N+1)为信噪比，m 为传输和接收 天线的数量，1/n 为基站网络密度。 为了改善数据传输效果，可分别在以下技术改进：1）降低 n 值：提高网络密 度， 增加小型基站数量， 减少每个基站的用户数量； 2） 增加 M 值： 利用 MIMO 技术，提
19、高 MIMO 阶数，增加天线发射与接收数量；3）增加 BW 值：拓宽 信道宽度，可以采取增加频段与载波聚合的方式；4）提高信噪比：采用高阶 调制提高频谱效率。 5G 技术的变化促使基站天线与终端天线使用数量增加。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 8/23 图图 5： 拆解拆解 5G 下下香农公式因子香农公式因子 资料来源：5GAmerica，川财证券研究所 二二、终端、终端天线天线可能可能发生发生的的变化？变化？ 1 1、材料材料变化：变化：天线天线应用应用趋向趋向 LDSLDS+LCP+LCP 方向方向 天线未来将走向 LCP+LDS
20、 方向。在基材变迁上，天线经历了从金属片PI （聚酰亚胺）LCP（液晶聚合物）的过程，LCP 材质具有低介电常数、低 介电损耗的特质，适用于高频信号的传输；低吸湿率的特质保证手机的防水 性。 LCP 天线可以实现射频传输、 射频传输线与天线集成， 以及部分替代 FPC、 PCB 的功能。但 LCP 成本较高，目前在中高端机中使用较为常见。 另外，为改善 PI 的缺点，MPI（改性 PI）目前使用也较为广泛，MPI 性能介 于 PI 与 LCP 间，成本较 LCP 低廉，未来有望在中低频扩大使用。 表格表格 3：天线基材材料比较天线基材材料比较 PI LCP MPI 吸湿率 0.1%-0.2%
21、0.01%-0.02% 0.1%-0.2% 介电常数 Dk 3.3 2.9 3.3 介电损耗 Df 0.006-0.008 0.001-0.002 0.003 低频损耗 高 低 中 高频损耗 高 低 中 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 9/23 成本 低 高 中 可弯曲性 高 低 中 资料来源：电子制造工艺技术，川财证券研究所 在手机天线工艺技术变迁上，天线经历了从金属弹片FPCLDS 的变化， LDS（Laser-Direct-Structuring）激光直接成型技术是利用激光镭射技术，按 数位线路烧除表面抗蚀刻阻剂，再在支架上化镀形
22、成金属，完成将天线直接 打印于手机外壳的目的。 LDS天线不占用手机内部空间， 增加了空间使用率； 同时避免了内部元器件的干扰，保证手机信号；此外，天性性能较为稳定， 精确度较高。目前除 LDS 技术外，还有泛友科技提出的 LRP 技术，它通过 三维印刷工艺，将导电银浆高速精准地涂敷到工件表面，形成天线形状，然 后通过三维控制激光修整，以形成高精度的电路互联结构。 图图 6： 以以 iPhone 为例，为例，天线天线应用的变迁应用的变迁 资料来源：iFixit，川财证券研究所绘制 2 2、数量、数量变化变化：5G5G 频段频段增加，增加，单机单机天线天线数量数量提升提升 5G 网络的部署采用两
23、种频段 FR1 和 FR2，FR1 是低频段 Sub-6GHz（频率范围 450MHz-6GHz）,特征是传输距离远、覆盖面积大；FR2 是高频段 mmWave（频 率范围 24.25GHz-52.60GHz） ,特征是传输速度快， 容量大， 但覆盖面积有限。 相比于 4G，5GNR 除了包含部分 LTE 频段外，同时新增部分频段。为实现高 速、海量连接与低时延的体验，5G 网络无法使用 3G/4G 的固定广播波束，5G iPhone、iPhone?3G、iPhone?3GS: 属材质后盖； FPC+架； 铜箔辐射 iPhone4、iPhone?4S: 属边框做天线， FPC+边框 iPhon
24、e5、iPhone?5S: 三段式设计， FPC+边框 iPhone?6/6? Plus、 iPhone?6S/6S? Plus? : 三段式， Insert-Molding +边框后壳 iPhone?7/7? Plus: 上下边缘天线， Insert-Molding +边框后壳 iPhone?X : LCP+边框后壳 iPhone?8/8? Plus: Insert-Molding +边框后壳 iPhone?11、 iPhone?11? Pro: PI/LCP 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 10/23 波束是一组有合适宽度与多方向的
25、窄波束，而创建此种特征的波束意味着 5G 天线必须支持全频段，全频段则需增加大量天线阵列。根据射频器件公司 Skyworks 预测，到 2020 年，5G 应用支持的频段数量将实现翻番，新增 50 个 以上通信频段，全球 2G/3G/4G/5G 合计支持的频段将达到 91 个以上。 5G 在我国的布局大致分为三个阶段，4.5G 阶段（4G 向 5G 过渡的阶段，NSA 与 SA 网络并存） 、5G 初步阶段（以 Sub-6GHz 频段为主的 5G 阶段） 、5G 深入 阶段（mmWave 商用，Sub-6GHz 与 mmWave 共存） 。当前我国 5G 仍处在 4GLTE 到 5GNR 的过
26、渡阶段，频段的利用以 FR1 为主。2018 年 12 月 6 日,工信部公 布了运营商 5G 试验频率， 中国移动分配得到 N41、 N79 频段、 中国联通为 N78 频段、中国电信为 N78 频段，全网通手机则涵盖 N41、N78、N79 频段，5G 频 段数量确定性增加。 图图 7： 5GNR 频段频段增加增加 图图 8： 工信部划分工信部划分我国我国 5G 频段频段 资料来源：YoleDevelopment，川财证券研究所 资料来源：工信部，川财证券研究所 5G 商用初期， 智能手机仍将以支持低频段为主， Sub-6GHz 拥有更强的覆盖能 力。3GPPTS38.213 协议中说明，
27、5G 波束需满足 5 个边带（SSB） ，其中，对于 3GHz 以下的频段，SSB 波束的上限为 4 个，对于 3-6GHz 的频段，上限为 8 个。为满足 5G 下不同场景高低频段需求，5G 天线支持全频段波束赋，5G 形 成形波束的生成至少需要 2 个天线阵列。若手机需支持全频段，至少需要 4 个天线，采用 4T4RMIMO 技术，频段数量增长将直接驱动天线数量大幅增长。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 11/23 图图 9： 5G 波束需要更多波束需要更多天线天线 资料来源： 5G天线白皮书 ，川财证券研究所 综合来看，典型 4G
28、 手机天线数量为 2-4 个，包括 2 个通信天线，1 个 Wifi 天线，1 个 GPS 天线。而 5G 手机天线数量预计为 8-10 个，包括 2 个 4G 通信 天线，4 个 5G 通信天线，2 个 Wifi 天线，1 个 GPS 天线等。 3 3、布局变化布局变化：设计难度提升，设计难度提升，AiPAiP 封装封装加快加快应用应用 5G 手机功能增加， 促使手机内部功能模块增多； 此外， 手机应用增多使得 5G 手机耗电量大幅提升，为满足日常需求，电池体积扩大；而手机整体体积提 升有限，因此内部空间如何实现合理布局是 5G 手机的一大难题。为配合 5G 手机设计合理化，内部天线的设计布
29、局难度增加，制备复杂度提升，同时内 部模块集成化的趋势愈加明确，助推手机内部天线价值上升。 尤其发展至后期，5G 毫米波段使用成熟。毫米波作为高频段，将以大带宽实 现数据的高速传输，还可利用极密的空间复用度来增加容量。传统通信利用 基站与手机间单天线到单天线进行电磁波传播，5G 时代为满足大容量与高 速率的需求，引入波束成形技术，在基站侧采用阵列天线，自动调节各天线 发射信号的相位，使手机侧可以收到叠加的电磁波增强信号强度。 表格表格 4：毫米波段毫米波段 AiP 封装详情封装详情 项目项目 内容内容 手机用量 一个手机预计使用 3-4 个 AiP 模组，会将射频元件、电源管理芯片、天线 进行
30、系统级封装 供应商 高通、三星宣布量产毫米波模组；华为海思与联发科 AiP 封装仍以 Sub- 6GHz 为主 成本 传统天线价格约 1 美元，AiP 模组价格约是传统天线的 18-22 倍，其中成本 的 70%-80%源自封装测试。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 12/23 材料 低频段 RF 元件采用化合物半导体如 GaAs；毫米波段材料采用 GaN-On- SiC、GaN-On-Si 等 资料来源：Digitimes，川财证券研究所 毫米波手机天线有多种应用模式：一个手机对两个基站、一个基站对一个手 机、一个基站对几个手机模式等
31、不同应用场景，影响终端手机天线布局。高 频毫米波的传输损耗大，因此毫米波手机可能会呈现以下布局特征：一是协 同化设计， 天线与芯片位置靠近， 将天线与射频前端集成化， 即采用基于 SiP 封装的 AiP（Antenna-in-Package） ，减少高频短波下的信号损耗；二是采用 两组线性相控阵，可以同时寻找新信号与识别旧信号。 这将使得手机内部设计布局难度提升，AiP 封装加快应用，射频前端芯片价 值提升。据 Yole Development 统计预测，高端 LTE 智能手机中射频芯片价 值为 15.30 美元，5G 制式下智能手机内射频前端芯片价值将继续上升，5G 低频段单机手机射频芯片价
32、值预计达 32 美元，毫米波单机手机射频芯片价 值预计达 38.50 美元。 图图 10： 射射频芯片价值变迁频芯片价值变迁 资料来源：Yole Development，川财证券研究所 4 4、终端天线市场、终端天线市场 20222022 年年达到达到 3030 亿亿美元美元 5G 手机渗透率的提升,以及 5G 频段增加带来的天线数量的增加,以及频率升 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 13/23 高,空间减小带来的天线工艺的升级,天线行业有望迎来高增长。根据 Bcc research 的预测， 2021 年全球天线市场规模在 225 亿美元， 智能型天线市场 规模在 76 亿美元；而根据 Yole Development 的预测，
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