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5G的應用場景可劃分為增強型移動寬帶(eMBB)、大連接物聯(lián)網(wǎng)(mMTC)、低時延高可靠通信(uRLLC)三類。要達到5G應用場景需要大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址、全頻譜接入、新型網(wǎng)絡結構這一組關鍵技術來實現(xiàn),前三項是保證5G網(wǎng)絡速率和覆蓋要求,是無線接入相關的技術。
Massive MIMO技術成為5G標準技術
5G關鍵技術的具體方案已基本確定,大規(guī)模天線陣列(Massive MIMO)成為5G的標準技術之一。截至目前,5G標準制定組織3GPP第一個標準版本(R15)已經(jīng)凍結,包括Massive MIMO在內(nèi)的多項技術標準已經(jīng)落地?,F(xiàn)在多家設備商的5GMIMO原型機已經(jīng)有很多公開場合出現(xiàn)。2018年5G視頻將會有較清晰的投資機會。
Massive MIMO是實現(xiàn)5G網(wǎng)絡容量需求的關鍵技術之一。要提高網(wǎng)絡容量只能擴大帶寬、提升頻譜利用效率、增加小區(qū)數(shù)量。對于寬帶來說,6GHz以下頻譜資源稀缺,中國運營商的頻譜資源要再利用只能通過重耕,而發(fā)達國家通過政府拍賣獲得頻譜使用權,小區(qū)數(shù)量則通過建設基站,但某些區(qū)域要在4G基礎上增加小區(qū)數(shù)量較難。那么剩下的就是提高頻譜效率來提高5G網(wǎng)絡容量的主要途徑,提高頻譜效率可通過大規(guī)模天線陣列、新型多址、波形等方式實現(xiàn)。
Massive MIMO采用有源天線技術成為5G的標準,與4GMIMO相比,有源天線可支持3DMIMO和更大的天線陣列,大大提升了頻譜的利用率,天面得到優(yōu)化的同時大大降低部署成本。
Massive MIMO支持更大陣列天線
大陣列MIMO技術并不是民用通信首創(chuàng),早在70年代,美軍已用于相控陣雷達系統(tǒng)中,相控陣雷達的天線單元甚至增加到數(shù)萬個。民用MIMO可以說是軍用雷達“微縮版”,在3G時代,MIMO開始被真正引入無線通信領域,4G時代,實現(xiàn)規(guī)?;瘧茫琑8-R10三個標準都對4GMIMO技術進行升級,成為LTE的標志性革新。在其他條件不變的情況下,增加MIMO天線數(shù)量會提高無線信道的容量。
5G Massive MIMO無論天線數(shù)量和信號覆蓋維度都較4G大幅提高,天線和通道數(shù)量可以達64個、128個,最大天線數(shù)量可達256個。5G將成為天線行業(yè)發(fā)展的分水嶺,5G Massive MIMO的天線系統(tǒng)將直接與射頻器件融合,印制電路板將取代原來的饋線和功率分配網(wǎng)絡,原因基站射頻器件的市場附加值將向PCB及其商業(yè)高頻銅板轉移。大陣列天線布局將對PCB和高頻率波板材的需求倍增,預計5G基站天線的高頻PCB/覆銅板價值量將是4G的10倍以上。
無源天線毛利率下降 產(chǎn)業(yè)鏈價值遷移有源天線
在無源天線時代,直接材料成本占比較大,由于單價下滑,天線廠商毛利率空間被擠壓,在傳統(tǒng)的天線和視頻器件廠商的成本中,直接材料占比在70%-80%之間,2015-2016年通宇通訊直接材料成本占營業(yè)成本分別達75.74%、78.20%,占營業(yè)收入分別為45.82%、47.45%,同期公司毛利率分別達39.5%、39.32%,產(chǎn)業(yè)鏈的上游金屬原料接近完全競爭市場,價格波動較大,天線廠商的業(yè)績同時也受國外金屬大宗商品價格變化影響。
由于天線工作頻率提升,高頻段天線對覆銅板和PCB的電氣性能及技術含量要求更高,天線材料附加值將從傳統(tǒng)金屬板件向PTFE或碳氫化合物覆銅板轉移,加工過程的附加值將從無源天線加工向PCB加工轉移,天線產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)發(fā)生較大變化。
本土龍頭有望率先實現(xiàn)進口代替
PCB板的“工業(yè)+材料”將分享5G帶來的行業(yè)附加值,高頻/高速覆銅板核心門檻要掌握獨門配方需要大量的時間和成本的投入,目前我國尚未能實現(xiàn)高端材料的國產(chǎn)化替代,安信證券研究認為,5G時代A股將會出現(xiàn)通過不多的積累和布局將逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化的上市公司,同時,PCB廠商的工藝和設計對PCB成品的最終性能影響很大,5G高頻/高速板需要超高的工藝實現(xiàn)阻抗控制,看好通訊用PCB板領域的深南電路和滬電股份。
4G時代末期,設備商對視頻PCB的采購價格最低2000元/平方米,4G時代,深南電路PCB板對中興華為、諾基亞等主要通信設備銷售價格平均每平方米3000元左右,天線的附加值將轉移至天線陣子和安裝天線陣子的PCB板上,預計5GPCB板價格將超3000元/平方米。
5G時代帶來更多天線陣子需求
傳統(tǒng)MIMO一般為2天線、8天線或16天線模式,而5G時代以Massive MIMO以陣列的形式排列,可達到128天線、256天線,而單個宏基站扇面通常為3面,多則達6面,5G單站振子數(shù)量大幅增加,天線振子的市場規(guī)模將大幅增長。
按照歷史數(shù)據(jù),假設新工藝天線振子成本約10元/個,若每面天線需要雙極化天線振子64對,則每面天線振子的價格量為640元,以國內(nèi)5G基站600萬個的預期技術,國內(nèi)天線振子的市場規(guī)模將達115億元,而按照次計算全球天線振子市場規(guī)模,預計全球5G基站840萬,那么全球天線振子的市場規(guī)模將達161億元。安信證券預測,PCB板材料、天線振子、接頭在未來5G天線的成本構成上比例為2:1:1,隨著選擇性電鍍工藝的成熟,下游運營商經(jīng)過大規(guī)模應用檢驗和,可逐步代替PCB的與部分饋電功能,屆時天線振子數(shù)量增多,5G天線成本將可能是1.5:1.5:1,天線振子價值量大幅上升。
宏基站天線器件需求大幅增加
由于優(yōu)質低頻資源有限,5G系統(tǒng)容量進一步提升,各國頻譜規(guī)劃向更高的頻段延伸,2016年,工信部已批復3.4-3.6GHz頻段開展5G系統(tǒng)技術的研發(fā)試驗,2017年,工信部擬3.3-3.6GHz和4.8-5.0GHz兩個頻段上研究部署5G的可行性,今年6月,工信部公開征集24.75-27.5GHz和37-42.5GHz或其他毫米波頻段5G系統(tǒng)頻率規(guī)劃的意見,除此外,我國也在WRC的框架內(nèi)研究其他潛在可商用5G頻段。
5G使用頻段上市,以為這基站覆蓋范圍持續(xù)縮小,根據(jù)中國聯(lián)通預測,5G建站密度至少達4G的1.5倍,在2020年5G正式商用之前,我國4G基站總量有望達400萬個,預計未來我國5G基站總數(shù)或將達600萬個,根據(jù)三大運營商和GSMA披露,我國4G基站占全球基站總量的70%左右,加上我國5G基站仍然占全球總量的70%,則全球5G基站數(shù)量有望達840萬個。
我國5G設備商供應供應鏈地位穩(wěn)固
在2G之前,我國基站天線產(chǎn)業(yè)幾乎空白,基站建設100%依賴進口,天線單價高得驚人,到2G時代,國內(nèi)品牌的GSM和CDMA天線技術不亞于國外品牌,當時的京信通信、通宇通訊、摩比發(fā)展、盛路通信等過程品牌基站天線市占率以達25%,到2004年,國產(chǎn)品牌市占率首超跨國品牌,到2006年底,國產(chǎn)天線品牌市占率達90%以上,在3G時代,國產(chǎn)的CDMA-2000和WCDMA制式天線技術達國際先進水平。
4G是時代,我國基站天線廠商市場地位不斷提高,2014年全球基站天線發(fā)貨量排行中我國五大廠商均進前十中,合計發(fā)貨量超過全球總量的一半,在設備商中,華為能自主研發(fā)和生產(chǎn)基站天線,實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈布局,2014年,華為基站天線業(yè)務市場份額排名第四,市場份額達14%。2016年全球前三大天線廠商合計占全球市場份額的67.8%,其中華為、凱瑟琳、康普分別占31.6%、21.0%、15.2%,目前華為基站天線已成功布局全球160多個國家和地區(qū)的超過380張網(wǎng)絡,2015年后,自主研發(fā)的天線連續(xù)兩年蟬聯(lián)全球市場份額TOP1。
與1G-4G天線相比,天線的有源化將成為5GMassive MIMO最大的革新只有,技術革新將給產(chǎn)業(yè)鏈帶來前所未有的機遇。據(jù)ABI Research統(tǒng)計,2017-2019年預計基站天線市場的復合增長率達35%,2016年有源天線的發(fā)貨占比為5.1%,預計2021年是5G商業(yè)建站高峰,將有源天線市場規(guī)模推向新臺階,截至2016年,全球120個運營商以開始布局有源天線。
5G時代的到來帶來基站天線價值的大幅提升,基站天線商業(yè)器件需求量隨之大幅增加,天線振子和射頻板將顯著受益,可重點關注上游3D塑料振子龍頭、高頻覆銅板龍頭和通訊PCB板加工領域龍頭。
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