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5G核心技術基本确定,芳華時代到來?如何布局?
發表時間:2019-01-04

     5G的應用場景可劃分爲增強型移動寬帶(eMBB)、大連接物聯網(mMTC)、低時延高可靠通信(uRLLC)三類。要達到5G應用場景需要大規模天線陣列、超密集組網、新型多址、全頻譜接入、新型網絡結構這一組關鍵技術來實現,前三項是保證5G網絡速率和覆蓋要求,是無線接入相關的技術。

Massive MIMO技術成爲5G标準技術

5G關鍵技術的具體方案已基本确定,大規模天線陣列(Massive MIMO)成爲5G的标準技術之一。截至目前,5G标準制定組織3GPP第一個标準版本(R15)已經凍結,包括Massive MIMO在内的多項技術标準已經落地。現在多家設備商的5GMIMO原型機已經有很多公開場合出現。2018年5G視頻将會有較清晰的投資機會。

Massive MIMO是實現5G網絡容量需求的關鍵技術之一。要提高網絡容量隻能擴大帶寬、提升頻譜利用效率、增加小區數量。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隻能通過重耕,而發達國家通過政府拍賣獲得頻譜使用權,小區數量則通過建設基站,但某些區域要在4G基礎上增加小區數量較難。那麽剩下的就是提高頻譜效率來提高5G網絡容量的主要途徑,提高頻譜效率可通過大規模天線陣列、新型多址、波形等方式實現。

Massive MIMO采用有源天線技術成爲5G的标準,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,早在70年代,美軍已用于相控陣雷達系統中,相控陣雷達的天線單元甚至增加到數萬個。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,實現規模化應用,R8-R10三個标準都對4GMIMO技術進行升級,成爲LTE的标志性革新。在其他條件不變的情況下,增加MIMO天線數量會提高無線信道的容量。

5G Massive MIMO無論天線數量和信號覆蓋維度都較4G大幅提高,天線和通道數量可以達64個、128個,最大天線數量可達256個。5G将成爲天線行業發展的分水嶺,5G Massive MIMO的天線系統将直接與射頻器件融合,印制電路板将取代原來的饋線和功率分配網絡,原因基站射頻器件的市場附加值将向PCB及其商業高頻銅板轉移。大陣列天線布局将對PCB和高頻率波板材的需求倍增,預計5G基站天線的高頻PCB/覆銅板價值量将是4G的10倍以上。

無源天線毛利率下降 産業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成本分别達75.74%、78.20%,占營業收入分别爲45.82%、47.45%,同期公司毛利率分别達39.5%、39.32%,産業鏈的上遊金屬原料接近完全競争市場,價格波動較大,天線廠商的業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,天線材料附加值将從傳統金屬板件向PTFE或碳氫化合物覆銅板轉移,加工過程的附加值将從無源天線加工向PCB加工轉移,天線産業鏈生态發生較大變化。

本土龍頭有望率先實現進口代替

PCB板的“工業+材料”将分享5G帶來的行業附加值,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高端材料的國産化替代,安信證券研究認爲,5G時代A股将會出現通過不多的積累和布局将逐步實現國産化的上市公司,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板對中興華爲、諾基亞等主要通信設備銷售價格平均每平方米3000元左右,天線的附加值将轉移至天線陣子和安裝天線陣子的PCB板上,預計5GPCB板價格将超3000元/平方米。

5G時代帶來更多天線陣子需求

傳統MIMO一般爲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爲3面,多則達6面,5G單站振子數量大幅增加,天線振子的市場規模将大幅增長。

按照曆史數據,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爲640元,以國内5G基站600萬個的預期技術,國内天線振子的市場規模将達115億元,而按照次計算全球天線振子市場規模,預計全球5G基站840萬,那麽全球天線振子的市場規模将達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爲2:1:1,随着選擇性電鍍工藝的成熟,下遊運營商經過大規模應用檢驗和,可逐步代替PCB的與部分饋電功能,屆時天線振子數量增多,5G天線成本将可能是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

由于優質低頻資源有限,5G系統容量進一步提升,各國頻譜規劃向更高的頻段延伸,2016年,工信部已批複3.4-3.6GHz頻段開展5G系統技術的研發試驗,2017年,工信部拟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系統頻率規劃的意見,除此外,我國也在WRC的框架内研究其他潛在可商用5G頻段。

5G使用頻段上市,以爲這基站覆蓋範圍持續縮小,根據中國聯通預測,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基站總數或将達600萬個,根據三大運營商和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基站數量有望達840萬個。

我國5G設備商供應供應鏈地位穩固

在2G之前,我國基站天線産業幾乎空白,基站建設100%依賴進口,天線單價高得驚人,到2G時代,國内品牌的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、摩比發展、盛路通信等過程品牌基站天線市占率以達25%,到2004年,國産品牌市占率首超跨國品牌,到2006年底,國産天線品牌市占率達90%以上,在3G時代,國産的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年全球基站天線發貨量排行中我國五大廠商均進前十中,合計發貨量超過全球總量的一半,在設備商中,華爲能自主研發和生産基站天線,實現全産業鏈布局,2014年,華爲基站天線業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%,其中華爲、凱瑟琳、康普分别占31.6%、21.0%、15.2%,目前華爲基站天線已成功布局全球160多個國家和地區的超過380張網絡,2015年後,自主研發的天線連續兩年蟬聯全球市場份額TOP1。

與1G-4G天線相比,天線的有源化将成爲5GMassive MIMO最大的革新隻有,技術革新将給産業鏈帶來前所未有的機遇。據ABI Research統計,2017-2019年預計基站天線市場的複合增長率達35%,2016年有源天線的發貨占比爲5.1%,預計2021年是5G商業建站高峰,将有源天線市場規模推向新台階,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,基站天線商業器件需求量随之大幅增加,天線振子和射頻板将顯著受益,可重點關注上遊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。