半导体行业观察
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全球智能机出货量受阻，中国区未能幸免。2019 年前三季度，全球智能手机出货量为 1002.3 万台，同比下降 2.64%。受益于三星、华为、苹果三大手机巨头出货量提升，2019 年 Q3，全球智能v K r . . b ! 5手机出货量? o h M c A F 3 d为 358.3 百万台，同比下降增长 0.76%，结束了自 2017 年 第三季度以来，连续七个季度全球智能手机出% % K s货量的同比下滑。从销售区域上看，中国 作为全球重要的智能手机市场，占全球手机出货量超过 30%。全球智能手机出货量受阻， 中国市场的也未能幸免。2019 年前三季度，中国智能手机 2.75 亿台，同比下降 4.22%； Q3 我国智能7 T P机出货量为 0.97 亿台，同比下降 4.08%。
智能机出货受阻事出有因。一方面，智能手机的市场占有率较高。2P y [ 1 9 T *018 年，我国移动? 6 C & s O ^ ,电 话电话额的普及率达到 112.2 部百人，智能手机作为移动电话的其中一部分，智能手机 市场占有率自 2015 年 1# % @ t2 月起，已经达到 90%以上，并一直维持到当前。目前我国智能 手机市场占有率维持在 95%，处于高位。另一方面，时至今# 2 T n c $ r日，智能机创新缺乏“杀手 级”创新。2009 年-2013 年，通信技术正值从 2G 时代迈入 3G 时代，同时，从手机技术发展的角度看，以诺基亚 Symbian 系统作先行，iphone 和三星后来居上，手机也从功 能机时代转入智能机时代。2013-2016 年，该阶段是 3G 转入 4G 时代的q l l d ` [ / ?高速期。同时# # =， 在智能机功能雏形建设完成后，智能机为在配置上加速突破，例如屏幕从 3.5 英寸升级 到 6 英寸;内存配置从 4GB/64GB，迈向 6GB/128GB;手机出现多种处理器，Apple A 系列， 高通骁龙系列，g f k s麒麟系列，三星 Exynos 系列，手机性能不断提升乃至目前出现性能过 剩的情况；手机系统 Android 和 ios 不断优化，卡顿逐渐消失，应用与功能丰富多彩，用户体验感大幅提升。但是，进入 2017 年] ^ , = ` L后，手机创新出现乏力情况。该阶段期间出 现如小米 MIX 系列的高屏占比，华为 P 系列的多摄像头，iphone 的 3D 结构结构光、三 星出众的 Am~ n 6 0 K =oled 屏幕[ 9 K &等不同方向的创新。但是，当仔细分析后，我们发现在自 2017 年后，智能机并没有出现类似 2G 到 3G 到 4G 等通信技术的革命创新，也H z Y n C *没有出现从功能 机转向智能机一样的质的转别。因此，智能机市场占有率较高的情况，智能机质量提升 但缺乏革命性技术的变化的情况下，全球智能机的出货量出现下降可以说是事出有因， 情理之中。
1.1 全球先行，回顾韩国 5G 快速w t E e $推广
韩国率先实现~ . ^ k 5G 商用。韩国三大电信运营商于 2019 年 4 月份提供商用 5G 服务，成为 全球首个实现 5G 商用的国家。2019 年 4 月底，韩国 5G 用户数约为 27 万，截至 6 月增 至 130 万，到 8 月用户数增至 280 万。截止 2019 年第三季度，韩国 5G 用户为 318 万人， 占韩国移动通信总人数的 5.41%，5G 用户数渗透率自商用开始，稳步上升。截止 2019 年第三季度，韩国 5G 用户数占全球 5G 总用户数的 63%，海外数据机构统计，2019 年底，韩国 5G 用户人数将达到 480 万以上，继续领跑全球 5G 用户第一。
韩国作为全球率先实现 5G 商用的国家，其稳步提升的 5G 用户渗透率是多方因素的合力结果，而这正是值得我们去分析的地方。
韩国政府重视 5G 建设，运营商积极配合。韩国在 2013 年开启 5G 产业研发，积极制定 相关的长远规划，设立研发机构、增加研发投入等。同时，为了鼓励迅速建成全国性的 5G 网络，韩国政府宣布将把网络建设的税费降低 3%。韩国政府宣布将在 2022 年之前投 资 30 万亿韩元(约人民币 1787 亿元)，以建立一个覆盖全国的 5G 通信网络。由于韩国的国土面积较小，人口主要集中在如首尔、釜山等发达城市，5G 基站建设上难度相对不 大。截止 2019 年 9 月 9 日，韩国三大运Y P { Y 0营商已经建成 5G 基站超过 9 万个。韩国的建设 速度可以通过欧洲的进程进行比较。/ N a U 欧洲作为 3G 时代引领者，目前只有德国拿出了 5G 网络建设规划，而德国的 5G 计划也只是在未来三年时间内，建设超过 4 万个 5G 基站。 因此，欧洲是相对韩国较为落后。
韩国拥有优秀的 5G 设备供应商与终端供应商。三星是全球优秀的通信技术供应商。在10 7 50 年前 4G 都没有正式商用的时候，三星已经在韩国本部开启了 5G 网络的研发工作。4G 时代，三星基站的市场份额只有 12%。5G 时代，由于华为和中兴受到了一定程度的阻碍， 三星凭借多年的积累，拿下了美国市场。目前三星基站的市场份额达到 38%。5G 终端设3 U l q Q 备方面，三星在韩国市场已经拿到 80%的市场份额。q | n f t i g
韩国运营商推出资费终端双重优惠，刺激 5 % B c jG 终端与服务消费。目- = M ` = T前韩国的套餐资费整体略高于 4G,但是平均每 GB 资费大幅低于 4G，同时，三大运营商资费套餐持续延 3G、4G 时代的体系，设置不同档# c @ Y次的资费套餐以适应不同程度的消费者。根据华为数据显示，韩国 5G 套餐每p R ; a D GB 资费比 4G 下降 3~10 倍，其中 Slim 档为 4G 的 1/3，Standard 档为 4G 的 1/10，Prime 档为 4G 的 1/5。M 4 V D ~ W另l / j N 5外，韩国的 5G 套餐价格也很有吸引力，韩国三家移 动运营商的资费中，5G 套餐最低起步价居委 55000 韩元（约合人民币 32C h n5 元），而韩国 2018 年人均可支配收入为 3.1 万美元（约合 22 万人民币），因此，韩国s r W ^ 0的 L V 5G 资费不算 太高。不同运营商则采取d p W S B差异化资费优惠策略来吸引用户。_ _ o j n例如，5G 商用前期，SKT 部分套餐在 6 月 31 前购买可不限量至年底，LG U+部分套餐 6 月前购买享 4 倍流量，KT 则推出不限量套餐。手机终端方面，韩国用户在其合约机到期需更换手机时，会倾向于 选择手机终端补贴力度最大的运营商携号转网z ; d l 6 8 F [ u。以 LG 的 V50 ThinQ 5G 手机为例，韩国市场手机为 120 万韩元（约合人民币 6938 元）而运营] j `商部分门店会提供多达 60 万韩元 的折扣（约合人民币 3469 元），并附赠流量及额外补贴，基本属于免费赠送给用户， 除了促x ~ g Z T 4 p销降价之外，运营商还会给 5G 用户附赠流量和额外补贴。运营商的优惠政策刺 激了 5G 手机的出货量。以三星为例，根据韩国的相关调查显示，三星手机在 2019 年的 销售份额稳步增长，到第三季度已经占据韩国手机市场的 72%。
结论一：首先，韩国政府高度重视 5G 的研发与投入，加速了运营商对 5G 网络的建设。 第二，韩国拥有全球优秀的通信技术与设备供应商，保证了 5G 产业链的完整性，为后 期的推广打下了基础。最后，在 5G 推广初# D .期，运营商推出资费终端双重优惠，降低了 市民使用 5G 的门槛，加速 5G 手机与服务的_ Z S D : - ;消费。
1.2 回到当前，看我国 5G 推x m . ` ? p 9进因素
我国正式进入 5G 商用阶段。截至 2019 年 10 月初，在全球范围内有 18 个Q i 0 r h T :国的 33 家运 营商已推出 5G 移动网络商用} a t ! 7 Z G v R服务。与此同时，规划 5G 商用的运营商也在持续增加。截 至 2019 年 10 月初，有 77 家运营商已宣布计划推出 5G 服务。2018 年 12 月，我国的; K f ] F 5G 频谱划分方案千呼万唤始出来；2019 年 6 月，工信部正式向我国三@ e K m N L I大运营商以及中国广 电发布 5G/ d 9 M x K D L ) 商用牌照。2019 年 10 月底，我国三大运营商公布了各自的 5G 资费套餐，预 示M 1 - & V h着我国正i A { -式进? $ @ ~ ; a p e入 5G 商用阶段。我国对于 5G 的建设与推广排在全球前列。
我国运营商和政府共同推# E ( i P X N进 5G 建设。2019 年? ` ` 9 6 月 6 日，工信部正式向中国电信、中国 移动、中国联通、中国广电发放 5G 商用牌照。仅过了 5 个月，2019 年 10 月 31 日，三 大运营商即推出了 5G 通信套餐。除运营商对 5G 网络进行快速反应外，各地政府在 5G 规划上也纷纷出台政策。无论是运营商，还是z l I - $ }地方政府，对于 5G 规M B 5 5 j ~ T t [划都有一个较为明 确的目标，这将对 5G 的建设起到促进的作用。
华为中兴，引领通信技术产业双雄。从 2018 年全球基站份额来看，中国设备商华为技 术和中兴通& V ? j R 7 h _讯所占市场份额已经超过 40%。华为，全球顶尖的通信技术供应商。截至 2019年第三季度，公司实现销售收入 6,108 亿人民币，同比增长 24.4%；净利润率 8.7%。华 为业务覆盖运营商h ^ 5 S P E J、企业s ! * W @ K U网、个人用户，从运营商基站设备，到企业级网络布置，再到 个人消费电子产品全面覆盖。截至 2019 年第三季度，华为和中兴全球分别签Y o 4 8 . z ^ 2订 5G 合同 60 多个，华为 5G Massive MIMO AAU 出货量为 40 多万个。中兴，我国通信技术的另一 巨头| % v N ; w e。中兴通讯拥有通信业界完整的、端到端的产品线s ; z s @ j和融合解决方案，通过全系列的 无线、有线、业务、终端产品和专业通信服务$ w 5 # X r G，灵活满足全球不同运营商和企业网客户的差异化需求以及快` p V ? 9速创新的追求。中兴通讯在 2019 年初也发布了自家的 5G% ; , 8 x 手机，抢 占市场先机。
品牌集中度明显提升，国产品牌话语权增强。纵观全球，在经历了山寨5 q x j - $ +机时代的无序发 展和存量时代的行业洗牌后，全球智能手机市场正加速向头部企业集中，行业集中度迅 速提高。根据 IDC 数据显示，截至 19Q3，全球出货量前五的手机品牌中有三家为国内企 业，前五厂商市场份额合计 72.0%，相比 16Qb - $ = 3 g + f1 提高 14.3pct。在8 I ^ 9 m智能手机向存量市场演 进过程中，行业内部厂^ ! a y商数量明显减少，中小厂商市场空间将被进一步压缩，而一线大 厂主导的硬件创新成为行业发展的主要助推力。行业集中度提升伴随着竞争格局的演 变，在智h S 1能手机渗透初期，苹果、三星、诺基亚和黑莓等国际品牌在智能手机市场占据绝对主导地位，国内手机企业G k % t B |份额占比较低，且以生产中低端手机为主，市场话S m ; P t语权较 弱。近年来，以 HOVM 为代表的国产手机厂商进步明显，J 6 i [ E /在激烈的存量竞争中脱颖而出， 市场份额节节攀升，话语权不断增强。
运营商将有望加大 5G 基站建设力度。` | W D5G 基站M i ! X #建设是 5G 网Z t }络的基础。截至 2019 年 1n w F x 0 b0 月 21 日，在拍照发布后 138 天，我国已建成 8.6 万个 5G 基站。截至 2019 年 11 月 2] u C - Q 7 U1V _ ) 日，我国已开通c g b 5G 基站达到 11.3 万个。在过去的一个月新开通接近 3 万个 5G 基站。5G 基站是 5G 网络推广的重点。2019 年，中国移动、中国联通、中国电信三I j D R Y m l 7大运营商对 于 5G 基站建设规划为超 5+ J y 万座、 5 万座和 4 万座；三家运营商对 5G 投入预计分别为 240 亿元、80 亿元和 90 亿元，其中中国移动增加了对 5G 的资本开支计| q S !划。因此，预计 2019 年三大运营商 5G 基站建设总数会在 15 万座左右。对于明年的规划，中国移动董事长杨 杰于 2019 年 6 月在上海举行的“5G+”发布会上表示，中国移动将在 2020 年，将进一 步扩大网络覆盖范围，在全国所有地级以上城市提供 5G 商用服务。根据 4G 时代基站建设的经验，我们预计中国移动需要的宏基站总数约 44 万座。由于中国联通与中国电信 会联合q 5 m 2 2组网，导致三大运营商所需 5G 基站总C B & / q *数会有所下降。基K k d x H u U ; 5于以上考7 2 B ^ y R S W虑，我们预计 2020 年，三大运营商将合共新建约 66 万座基e ^ | W站，投入有望超过 1300 亿元。
我国 5G 套餐资费价格相对不高。2019 年 10 月 31 日，三大运营商公布各自的 5G 资费 套餐。三大运营商资* H ; H W y R v费套餐最低价格相差不大，E , u { N A % @ Q每月资费T : # X ^ r p是 128 元和 129 元，全国流量是 30GB。韩国目前的资费套餐最低起步价是 5.5 万韩元（约合人民币 325 元），而且仅 包含 8GB 流量。美国 15GB 流量的 5GB 套餐为O ; 5 Y t + - 70 美元（约为人民币 480 元），而且美国 5G 基站不多，信号加强方面或许还需额外支出。截至 2019 年 Q2，韩国 5G DOU 达到 24GB。 如果中国消费者实现相同流量消费，则购买最低价格的! ^ D ; Q 5套餐就已经能满足需求。所以， 中国 5G 套餐资费价格相对不高。截至 2) p Z X - Y m019 年 11 月 21 日，我国 5G 套餐签约用户已经 有 87 万户。未来，随着 5G 网络的完善，叠加参考 4G 资费套餐的历史，我国未来 5G 大 规模推广的情况下，存在“提速降费”的可能性。因此，我国 5G 的用户数将会继续提升。
中国 5G 手机价格实现分层次，y 4 A I x Z适应不同消费群体。自 2019 年 8 月 5 日国内首款 5G 手机中兴天机 Axon 10 Pro 5G 版正式出售后，截至 2019 年 10 月底，全国共有 20 款 5G 手机上市。这些 5G 手机覆盖多个价格层。3000-4000 元级别有如小米 9 Pron G ; q e 5G 版、vivo iQOO Pro 5G 版等；4000-6000 元级别有如华为 Mate6 [ o 30 5G、vivo NEX 3 5G、中兴天 机 Axon 10 Pro 5G 版等。6000 元以上界别有如华为 Mate 30 Pro 5G,三星 Note10+ 5G 版等。根据信通院数据v T ` 2 P 2显示，截至 2019 年 11 月，我国 5G 手机出货量为 835.5 万部f p = 9 t， 11 月份单月 5G 手q W ; i ;机出货量为 507.4 万部，环比上升超过 103.45%。我国由于 2019 年是5G 的商用元年，多种技术尚处于探索阶段。2020 年，5G 相关技术相对成熟进步，生产 成本将会下降，届时 5G 手机价格有望进一步下降，实现 5G 手机普及化。
售价最低下探至 2000 元，未来有望继续向中低端渗透。我们对市场已发布 5G 机型进行梳理，除f O n W c ^ K了华为 MateI ! [ = - X 和小米 Mix Alpha 等小批量机型外，国内 5G 手机首发价格大多 介于 3000-8000 元之间，相比同配置的 4G 版本贵 500-1000 元，低于此前普遍预期的万 元水平。12 月 10 日，小米集团旗下 Redmid ] L ( ` u V L P 发布 5G 双模手机 K30 5G，其中 6GB+64GB 版本售价低至 1999 元，价格下沉速度快于市场预E ] h =期。除 Redmi K30 5; 5 t w q RG 外，目前各家厂商 所发布的 5G 的手机以旗舰机为主，明年有望向中低端渗透。据中国移动预计，明年一 季度 5G 新机仍以旗舰机型为主，到了明年 6 月至 7 月，2000 元价位 5G 手机将集中推出， 而到四季度，5G 手机售价将下探至 1000 元至 1500 元。
结论二：从时间上看，我国 5u m ; - ^ ) W U !G 商用推进速度排在世界前列。从政府推动情况来看，我国多个地区已经发布 5G 网络基站建设规y d W # V 0划，目前正有条不紊地开展建设工程。从运营 商方面看，2019 年d j M = g 9是 5G 网络的建设元年，2019 年运营商有望投入更大规模的 5G 网络建设资本开支；并且目前运营商的 5G 套餐资费相对其他国家并不算太高，未来有进一 步下降h l r r M W :的可能性。从产业角m I P度看，中国有华为、中兴等优秀的通信技术供应商，为 5G 产业铺开奠定产业基础Z % N E n b % W。从终端角度看，目前已经有多款 5G 手机上市销d - L - o + K 售，涉及多个 价D r Q - k [格区间，覆盖不同的消费人群，5G 手机销量稳步攀升。未来随着 5GN g F G q z B 的铺开，5G 手机 的出货量有望迎来爆发。
1.3 中韩对比，看未来 5G 手机需求攀升
中国与韩国的情况进行比较后，- / v U { V 5 A ?我们发现两国在 5G 建设上都有相似之处：（1）两国目前都进入了 5G 的商用阶段。（2）在未1 U M # q来几年，两国政府或者运营商都在 5GX d i A 8 @ F ` ` 的网络建 设方面有较大的资本投入。（3）两国在通信技术产业都有全球领先的企业。（4）两国 运营商推出的 5G 套餐资费都相对F G h Z ) 1不算高昂以推动 5G 网络的使用。（5）两国都存在覆 盖多个层次消费者的 5G 智能手机以刺激 5G 的使用与消费。
目前，韩国在政府，运营商、产业等多方+ 0 ]合力下，成为全球 5G 网络商用最早，覆盖程 度最高的国家。我国虽然实现 5X p y K j u j ~ &G 商用相对韩国较迟，但是仍然处于全球领先集团。我 们认为，随着E ! u明年运营商 5G 网络资本开支的投入的加大，在我国各地政府的大力推动 下，明年我国d 7 H u ; 3 r 8的 5G5 d 2 9 m ~ T 基站总数将会达到 80 万座，5G 网络覆盖面将大大增加，5Gz m _ _ ~ 网络的 极速体验将会催化我国消费者对 5G 手机的需求量增加。结合 5G 基站建设区域，人口密 度，覆盖范围等因素，我们预计 2020 年，中国 5G 手机需求量约为 1 亿部。事实上 5G 手机的需求增加不仅发生在中i | R + 6 i ) L韩。在领! ^ b 0 a f L . .先集团的带领下，全球 5G 网络建设将会逐渐铺 开，已经开始建设 5G 网络的地区都将会增加 5G 手机的需求，Z ; ) e $ 2 K +5G 手机将带动智能手机市 场回暖。根据 IDC 预测， 2020 年全球将出货 1.9 亿部 5G 智能手机，占智能手机总出货 量的 14％。美N j } a Q w , z国高通则预计 2021 年全球 5G 智能手机出货l g & ^量将达 4.5 亿部+ e 9 d F ! ~ ; w，2022 年出 货量则将进一步增长至 7.5 亿部。
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抽丝剥茧，5G 特性唤醒换机潮
2.1 R15 标准冻结，eMBB 获l u w - M ? i p $得支持
技术标准冻结支持 5G 高速率网络。国) Y _ Y H r际电信联盟 ITU 则将 5G 的三个主要应用场景定义为：增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通/ o k P % u i信（mMTC）和超高可靠低延时通信（uRLLC）。 eMBB（增强型移动带宽），指在现有移动宽带业务场景的基础上，对于用户体验等性能Z A ( p Q _ T y . 的进一步提升，主要还是追求人与+ c W s j 1 G V人之间极致的通信体验。2018 年 6 月，3GPP 已经完3 d 6 j { U D 6 X 成 R15 标准的冻结。R15 标准主要支持 eMBB,部分支持部分支持 uRLLC，不支持 mMTC 。 2020 年 3 月，3GPP 将有望冻结 R16G ! ( e V l 标| ^ M i a * z %准。届时，eMBB 与 uRLLC 将实现完全支持，mMTC 将获得支持。根据目 c G W $ 2前的技术标准冻结情况，5G 的高速网络已经基于 R15 技术标准得以 实现。据韩国媒体报道，5G 速率约为 700Mbps，相比之下，首尔街头的 4G 网络速率3 ) 6 ?为 30Mbps~50Mbps。我国部分民间测评 5G 下载速度达到 425Mbps。随着 5G 基站的建设的完 善，基于 eMBB，用户将可以获得 Gbps 级的用户体验速率。
2.2 从香农定理& Y e k ^看 5G 关键技术
场景实现需要技术支持。香农定理 C=B*Logv 9 ; J 0 e / D2*（1+S/N) O { } H ^ ; w |），其中 C 为信道容量，B 是J # 3 a ? o 0 h q带宽， S 是平均信号功率，N 是平均噪声功率，S/N 即为平时说的信噪比。根据r E |香农定理，在频谱Z R 5 x A 1 - V U资源（W）有限的情况下，发射功率与噪声功率的比值受限于J o e c多个因素无法提升的情 况下，其实信道容量是具有一定的极限值的。所以为了突G i Y . P ) d破香农定理的极限值，我们就 需要对以上的参数进行突破。
简单地说，可以从四方面入手：增加天线数、增加基站数y V $ 0 6 P w w I、增大带宽、增加信噪比，所 对应的关键技术分别为：大规模天线阵= g J y M列、超密集组网、全频谱接入、新型多E = X址技术。
全频谱接入：目的是增加带宽。2G-4G 时B b V y p 9 O代无线通信中采用的 300MHz-3GHz 频谱有穿透 性好，覆盖范围大等优点，但是经历了 4G 的通信技术的发展，从全球范围来看，目前 该频段可用资源太少。因此，为了增加信道容量， 5G 时代就需要. l j ) * P v ~ +用到高频段的频谱资源。
根据| ( d w 2 3GPP 的协议划定，5G 网络未来将会主要使用两段频率——FR1 频段和 FR2 频段。其中 FR1 频段的范围为 450MHz-6GHz，即 Sub 6GHz 频段； FRN r I2 频段则集中于 24.x M #25GHz 至 52.6GHz，即毫米波。从带u 4 /宽来看，6GHz 频段以下的 LTE 最大可用带宽仅为 100MHz， 这意味着数据速率最高只能满足 1Gbps 的下行。但毫米波频段移动应用最大带宽可达 400MHz，传输速率能够达到 10Gbps 以上。在 5G 时代，毫米波技术可以帮助要实现高速 率、万物互联，低时延三大应用场景。
由于毫米波技术的高频特点，毫米波本身的传播距离相较于低频段更短，而且在传播介 质中的衰减也j p R B | G Y更大，因此，运营商在使用毫米波技术的后，需要投入更多的成本。d V { ( Sub-6GHz 频段相对毫米波建设成本较低，覆盖面积广，可以满足 5G 网络推广初期的网 络能力需求。因此，中国、韩国、欧盟主要的开发频段的 FR1，美国主要开发 FR2。
大规模天线阵列：即 Massive MIMO。根据香农定理，对于单信道而言，频y S k M d !谱资源（W）7 9 k ~ 有限的情况下，发射功率与噪声功率的比值受限于多个因素无法提升的情况下，8 5 e其实信 道k q ] z D O ; v ~容量是具有一定的极限值的。因此，要突破极限值，从空间上入手，采用多天线技术， 表现为 MIMO 技术（Multiple-Input Mul_ i ?tiple-Output），即采用指在现有多天线的基 础上进一步增加天线数，来发射或接收更多的信号空间流，以此增加并行传输的用户数 目，数倍T / *提升系统频谱效率。通信时的天线数量越多，频谱效率和可靠性提升越明显。 当发射天q E K线和接收天线数量较大时，MIMO 信道容量将随收发天线数中的最小值近似线性 增长。因此，就产生 Massive MIM( C BO。采用大数量的天线，为大幅度提高系统的容量提供 了一个g g G X u 2有效的途径。
超密集组网3 ! b * B：短波长电波绕射能力差，传输过程中信号损失较多，需要通过多建基站来提升频谱利用效率。可以X t .增加基站部署密度，来实现频率复用效率1 J = v {的巨大提升，在局部 热点区域建立大量宏基站和微基站，容量提升可达百倍量级^ ( j | M；
新型多址技术：目的是增加信噪比。该技术通过叠加传输发送信号提升系统的接入能力， 在许多用户同时通话时，以不同的移动信道进行分隔，有效防止了不同信道之间的相互 干扰。
通过对以上四项关键技术进行分析，我们发现，全频谱接入以及大规模天线整列将会对 5G 手机的构成产生较大影响。原因在于：全频谱接入意味着需要增加频谱资源增加频谱 资源将会都射频芯片设计与结构产生影响3 ) E R；大规模天线阵列，实际上是一种工作模式，基站天线结构的改变 e W . S也会影响手机T T h S M } 8天线的{ B a c u / V !设计。
2.3 5G 网络需要属于自身的频谱
5G 网络需q , p D E d G要相应的频段资源: L 5 c _ & H . B。每一代的通信网络的技术都会产生相应的频段资源。3G 时代相应的频段是：TDD\\（TD-N G 4 M / x 1 , BSCDMA）1880MHz-1900MH; g Wz 和 2010MHz-2025MHz；4G 时代相应的频段是：1880-1900MHz、2320-2370MHz、25i E 7 4 R75-2635MHz。5G 作为新一代通信技术， 在频段上与 4G 时代 t E )有所区别。例如， 4G LTE 的 B4; y s P r2 (3.4-3.6 GHz) 和 B43 (3.6-3.8 GHz) 合并为 5G NR 的 n78（3.4-3.8 GHz），且 n77 还进一步将其扩展到 3.3-4.2GHz。出现 这种情况的原因有两方面：（1）需要更大的带宽（2）目前全球 5G 计划= P O v # - A u商用的大部分 国家都确定在 3.4GHz-3.8GHz 频段建设，部分国家，如日本在 3.8GHZ-4.2GHz 有计划但 是还没有确定，所以 n77 也将其纳入。采用O f t ~这种频段的定义方式，形成了少数几个全球 统一频段，可以降低 5G 手机支持全球漫游的复杂程t y o A ?度。目前，全球最先部署的 5G 频段 为 n41、n77（n78）、n79、n257、n258、n260。
2.4 起于 NSA，目标 SA，双模并存
未来 5G 手机将以支持双模为主。目前，5G 有两种网络部署模式，分别是 NSA 与 SA。NSA 为非独立组网，SA 是独立组网。NSA] N h F w 1 f 指 5G 与 4G 融合组网，在利用现有的 4G 设备基础 上，进行 5G 网络的部署，即同时使用 4G 核心网、4G 无线J I $ G | W 1 }网f x T Y及 5G 无线网；SA 即新建 5G 网络，包括核心网、射频无线网等都要重构，这就意味着 SA 网络成熟尚需时日。在 NSA 组网方式下，运营商会采用 4G/5G 共用核心网的, ( P方式以节省网络投资，但缺点是无法支 持低延时等 5G 新特性。然而，目前 SA 组网方式技术相对不成熟，并且成本较高，所以 实现 SA 组网方式A X n尚需时日，但是要[ _ ^ - { * p d实现 5G 三大应用场景，SA 是较好的方案。2019 年 5G 基站主要以 NSA [ / a { L M + 1A 方式铺设，2020 年才开始 SA 5G 网a K = ^ 2 - l / i络的建设才会全面开始。NSA 与 SA 将会在一段较长的时间内并存。从目前 5G 手机j s + T销售的情况看，6 { B D 4 z o I韩国目前以 NSA 的方 式进行 5G 网络建设。因此，仅支持单模 NSA 的 5G 手机在只有 SA 5G 组网的地方是p k C _ @无法 连接 5G 网络，因此，未来 5G 手机将会支持双模，即同时支持 NSA 和 SA 组网。
总结：5G 有三大应用场景，分别是增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和 超高可靠低延时通信（uRLLC）。目前 R1s g 9 l s ^ I i V5 标准已经冻结，eMBB 已经可以实现，后期随 着 R16 标准冻结，5G 的应用场景将会更加完[ B ! 1 w善。支持 5G 网络应用的三大场景的是其关 键技术，包括全频谱g _ O b D n接入、大规模天线阵列、超密集组网、新型多址技术等。由于 5G 是新一代通信技术w + ( f，单位时间内需要传输更多的信息，因此， 5G 网络需要有更大的带宽。 更q 2 e 1 ^ y 2大的带宽催生了更多的高频谱资源，所以 5G 新增了多O * w t个频段。此外，由于目前的技 术相对不够完善，因此 5G 网络建设方面采用 NSA 的模式，以节省网络建设投资成本% q ( Q ^ m u J， 但是未来为实现 5G 三大应用场景，SA 将会成为 5G 网络的建设目标。事实上，从技术， 频段资源、组h @ H I l O 2 9 `网模式三个方面，5G 都表现其独特性。这些独特性都将要求手机在其功 能上以及相应的r F W X Q y器件组成上跟随变化。这些独特性与变化造就了 5G 技术带动的智能手 机换机潮。/ 6 r
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基带升级成换机潮的核心因素
基带芯片是指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的芯片。具 体地说，就是发射时，把语音或其他数据信号编码成用来发射的基带码；接收时，把收 到的基带码解码; ! h ? Y j 6 4 &为语音或其他数据信号，它主要完成通信终端的信息处理功能。基带y 4 Y芯 片主要处理2G/3G/4G/5G等多种通信协议，对基带信号进行调制或解调。基目前有两种 形式的基带芯片：一种是和AP集成在SG L S X foc中，代表厂商有高通、华为、三星等；另一种 是独立基带芯片，代表厂商有高通和In? F 1 a l J } , Wtel等。
4G时代初期，应用处理器与基带芯片是分离的。这种外挂方式在: C J ; : . ) /当时出现不协调的情况， 导致手机信号不稳定时有发生。高通率先实现将应用处理器与基带芯片放在一起设计， 实现了处理器与基带芯片的集成化。随后，海思麒H ; * x麟，三星、联发科也随之实现了应用 处理器与基C U o a #带芯片的集成化。可以说，安卓$ J / Y R A阵营在4G时代都采用的是SOC的方案。苹果 作为智能终端设备的生产商，虽然能设计出性能优秀的A系列处理器，但是在通信领域 技术积累有限，只能采用高通外挂基带的方案。
多个厂商推出SOC方案。智能手机经过数年的发展，从大屏时代走向2 R 1 & 3 W ) ~全面屏时代，f m n手机 功能日益完善，手机内部净空间也受到了压缩。5G时代，在手机内部净空间受到进一步 压缩的^ f & y . & B情况下，若采用基带外挂的方案，手机内部设计难度将} O } L X会提升。同时，基带外挂 分离，相关的电路与电源芯片也要] P 2 k p = `增加，手机内部功耗增加。基于以上两大因素，a C J D目前 多个芯片制造商推出了自家的5G soc 芯e | $ t H W E *片。2019年年初，华为海思推出了巴龙5000 5G 基带芯片。巴龙5000 支持SA/NSA 两种组网模式，支持2G/3G/4G/5G频段；sub 6G上传 速度啊达到2.5GbU h h z P 3 O kps,下载速度达到4.6Gbps,在毫米波频段峰值达到6.5Gbps。2019年9月 6日，华为推出全球首款旗舰5G SS x 4oCm k f芯片，采用7nm 工艺制程，理论分支上行速率达1.25 Gbps，理论下载峰值达到2.3Gbps。在华为推出自家的d v } @ P 1 : W5G SOC 芯片后，MediaTek、高通、 三星相0 3 `继发布了自家的5G SOC芯片。目前，华为麒麟系列t r X T w 6 H的5G芯片已经自家华为与荣耀 品牌~ E D g P t大量使用；三星Exynos 980 已经在vivo X30 系列中使用；高通的 765 G 5G 芯片 已经在 Redmi K30 以及OPPO Ren] G G W k n wo 3 pro 系列中使用。
外挂方案依然存在。2019 年初发布了高通 X55 5G 基带芯片。2019 年 12 月 4 日，高通 在在骁龙技术峰会上除了推出 765 和 765Q v e s c G 5G SOC 芯片外，还推出了高通骁龙 865S K z E * { B 应 用处理器，然而高通骁龙 865 并没有与 X55 5G 基带芯片集成，而是采用外挂的方式。 高通. * % _ 6对于在旗舰应用芯片保留基带外挂方案给出了相关的回应：
（1） 在推出能够支持最大带宽、最低时延和最高可靠性的 5G 调制解调器的同时，A K 9 !必 须打造一个能够为充分k K q Z _ ( 8实现 5G 潜能提供最佳支持的移动平台/处理器。最佳性 能的 5G 调制解调器和最佳性能的 AP 搭配起来，才能很好地赋能移动终端去3 q !支 持全新 5G 服务。
（2） 采用 855 芯片的旗舰机都是用的外挂式调制解调器，这样去掉 X50 基带芯片之 后还可以用于 4G 旗舰机，所以也延续到了 865 芯片的处理。
高通在旗舰级应用处理器上给出 5GU q E 6 P T . D 基带外挂的方案，可能是考虑增加自家芯片的市场 份额拓展性问题，无论是基带芯片或者应用处理芯片。高通W $ f方面表示，骁龙 865 芯片仅 支持搭配 X55 基带。因此，当使用高通G - # c系列芯片时，要体验到极致的应用处理性能，就 需要使用U W e 3 到最新的骁? 3 9 C ) W龙 865 芯片，当使用的骁龙 865 芯片时就需要拥有 X55 基带芯片。 通过这种销售方式，在 5G 网络推进速度不一的各个地区，高通也能实现抢占市场份额。
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技术迭代，探索 5G 手机天线数量与价值的增量
4.1 三重因素^ N % p M推升 5G 天线数量
4.1.1 MIMO 模式确定 5G 天线数量下限
从技术层面来看，网络传输速度主要取决于网络基` 9 B 站和智能手机等终端设备之间的工作 模式。根据香农定理，增加信道容量的方法之一是通过在发送端和接收端都使用多根天 线，在收发之间构成多个信道的天线系统，因此，就产生了 MIMO 技术，即多进多出的 工作模式。在 4G 时代，5 b 9 j ] * s s一般是 2*2 的工作模式，即t n ! )基站端有 2 发 2 收， D s m d h即 2T2R，在手 机V W 5 ` W ] F p终端上必须要有 2 根接收天线，其中一路f @ 2天线兼具发射功能，因( ` a ; B X @此，表现为 1T2R。在 5G 时代，为提升信道容量，则需要采取 4*4 MIMO 的工作模式，表现为 4T4R。在基站端 将会有 4 个数据流发射和接收，因此，手机方面也需要有 4 个数据接收。根据中国移动 的资料显示，NSA 的 NR 模式支持 1T4R，SA 的 NR 模式支持 2T4Ru d T f。因此，用于 5G 天线最 少, R J 4 % q M .需要 4 根（其中有一根或两根兼具发射功能）。
4.1k $ h.2 sub-6GHC X N G 1 n $ q hz 频段推升天线数量
由于 5G 网络要求在单位时间内传输数据较 4G| d $ q n D i , h 有较大的提升，根据香农定理，要增加信 道容量的方法之一是增加带宽。经历了 2G-4G 时代= C的发展，低频段的频谱资源非常稀缺， 高频段5 W Q J e e ) } /的频谱资源非常充足但尚未开发。因此，开发高频段的频谱资源作为提升带宽是 一种方法。目前，根据三大运营商使用的 5G 频段有三个： n41、n7t D g & N7(n78)、n79。n41 对 应4 % . p X 的 是 2496MHz-2690MHz 、 n77 对 应 的 是 3300MHz-4200MHz 、 n78 对 应 的 是3300MHz-3800MHz、n79 对应j h ` ~ s H的是 4400MHz-5000MHz。对于手机厂商而A / ~ &言，要实s ? ( v现k ? p c N h |推广自 家的手机品牌，提升市场份额，仅仅适配其所在地的J ` ( b q 6 & {频段是不够的，还需要适配其他地 区的频段。以华为 Mate 30 5G 版本为例，除适配我国三大运营商w / ~ Q c B 1 p h使用的 n41、n77j N b 7(n78)、n79 频段外，还适配了 n1、n3、n28、n38 四个频段，目前毫米波频段尚未适配。
频段资源可以划分为低频、中频、高频。5G 手机既要覆盖新的 5G 频段，对于过去 2G-4G 时代的频段资源也要覆盖。由于 5G 与过去 2G-4G 时代部分频段资源相似，因此部分 5G 频段的天线可以用于 2G-4G 的频段的收发。以 Mate 30 5G 手机为例，n1、` : ^ R 9 7 P # En3、n38、n41 所处频段范围与3G、 4G的频段资源相似，J e N b { D @ ` ;所以可以共用天线。 n28所处频段为703 MHG h ` 6 Cz-748 MHz 属于低频段，所以与 LTE 低频共用天线。目前，华为 Mate 30 5G 手机采用 21 根天 线，其中用于 NFC 1 根，GPS(GNSS)2 根，WiFi 4 根，剩下的 14 天H M _ Y % e S线是 5G 与 2G-4G 频段配合共用。按照以上测算，Mate 30 5G 手机至少要比华为 P30 pro 多 8 根天线。
4.1.3 毫米G ^ [波天线阵列挑战上线
毫米波优缺点明显。毫米波是指波长为 1～10 毫米的电磁波，在频段上表现为 30~300GHz。毫米Q 2 , k U波作为 5G 发展的重要技术有以下优点：（1）频谱宽。4G-LTE 频段最 高频率的载波在 2GHz 上下，频谱带宽只有 100MHz，以6 ; 1 2 [ l 28GHz 对应的频谱带宽为 1GHz， 相当于 4G 时代的 10 倍；（2）可靠性高，毫米波在大气中传播受氧、水气和降雨的吸F h S L X S K D 收衰减很大,点对点的直通距离很短,超过距离信号就会很微弱，使得毫米波被窃听和干 扰的难度；（3）方向性好；毫米波的波束很窄，相同天线尺寸要比微波更窄，所以具 有良好的方向性，能分辨相距更近的小目标或更为清晰地观察目标的细节（44 c N c N X O v J）波长极短，所需的天线尺寸很小，易于在较小的空间内集成大规模天线阵。但是，虽然毫米波 有以上多个优点，但是也同样存在明显的缺点。第一，H [ 8 q l毫米波信号p W N o i衰弱速度快；第二， 毫米波绕射能力差/ 3 H T c B，容易被楼宇，人体阻隔，反射和折E b X % H射；第三，对器件加工的要求较 高。
美国率先研发毫米波并使用。^ ! Q Q : O目前全球 5G 网络建设的领先集团，主要使用的 5G 频段以3.5GHz 为主，主T ^ | f &要原因是毫米波技术不成熟，同时毫米波网络布置u b `成本较高，不利于 5G 网络建设的推进。美国方面由于在 3GHz 或者中高频段附近的频谱资源非常5 { C n + n 6稀缺，所 以需要在毫米波的频段开发 5G 技术。虽然 3.5GHz 是目前全球主要使用的 5G 频段，但 是考虑到 5G 未来的应用场景，要实现高速率，低时延，海量连接，毫米波将有较大的 使用空间。因此，5G 网络应用的领先集团都开始涉及毫米波方面的研究。近期，o d R v (在Q C X 7 K 2019 年世界无线电通信大会（WRq [ v M h L 1C-19）上，就 IMT-2020（5G）的附加毫米波频谱划分达成一 致，m ^ % | p Y分别是：24.25-27.5GHz、37-43.5GHz、45.5-47GHz、47.2-48.2 和 66-71GHz 频段。 频段的划分将促进 5G 进一步的快速发展。
高通发布毫米波天线模块。2018 年 7 月，高通发布全= 0 f + X 9球首款毫米波天线模块 QTM052。QTM052 包括集成式 5G 新空口无线电收发器、电源管理 IC、射频前端组件和相控天线d $ S s g 8 F阵 列，并可在 26.5-29.5GHz（n257）以及完整的 27.5-28.35GHz（n261）和 37-40GHz（n260） 毫米波频段上支持 800MHz 的带宽。QTM* y U A U052 的设计还支持先进的D p j 5 F波束成形、波束导向和 波束追踪技术，以显著改善毫i T m g n 3 {米波信号的覆盖范围及可靠性。QTM052 虽然集Z , d Z成了多个器件，但是整个模块尺寸长度与一美分硬币直径相似，可( g O a ? r t以减少手机内部占用空间，骁K f c k R龙 X50 5G 调制D @ l I n @解调器最多可以S i v , ~ i搭配四个 QTM052 毫米波天线模块，因此，一部智能手机可 集成多达 4 个 QTM052 模t N 4 N组，总共允许 16 个总F j M _ z L , t天线。
4.2 工艺提升单位价值量
4.2.1 手机净空区域减少提升天线要求
手机净空区域不断缩减，对天线工艺设计能力提出更高要求。近年来，智能手机向轻薄 化、高屏占比不断发展，导致手机净空区域不断缩减；此外，目前手机主芯片集成5G调 制解调器的技术方案尚不成熟，目前市场已有的5G手机，除了华为Mate30系列SoC集成 5G芯片外，其他款式均采用外挂基带方案，如华为麒麟990芯片外挂巴龙5000，高通骁 龙855芯片外挂X2 n ? % P O / 350，三星Exynos9820芯片外E- W } *xynos5100等，都将基带芯片以外置于SoC 的形式单独出现在主板上。与内置基带芯片相比，外挂的基} U & h 0 ` ; Y带芯片占用了手机内部的黄 金空间，导致手机净空区域进一步缩小。此外，5G时代手机数据、信号处理能力提升带 来手机使得手机耗电量大幅增加，需要配备更大电池，也影响了F O 5 q W . b 9零部件占用体积，^ H ` I W y 9 m推动 天线等零部件往小型化、集成化方向发展，对A ; }手机天线的制作材料和工艺设计难度提出了更高要求+ . I ^ v K。
4.2.2 工t R G j r E p艺革命，催生新型天线
目前，市面上主要有两种手机天线工艺：LDS 天线与 FPC 天线。
LDS 天线即激光直接成型技术（Laser-Direct-structuring）,利用计算机按照导电图形 的轨迹控制激光的运动，将激光投照到模塑成_ K e U型的三维塑料器件上，在几秒钟的时间内， 活化出电路图案。简单的说（对于手R ` ] l 9 { I机天线设计与生产），在成型的塑料支架上，利用 激f e I I C h i M光镭射技术直接在? J p H B ; } } B支架上化; v # # m Z @ - U镀形成金b 6 Q E ] A 6 C W属天线 pattT n ! C P Tern。LDS 的优点是可以充分利用立体空间的中的各种不规则的面，缩小天线体积。然而，LDS 相对传统的 FPC 价格较高。
FPC天线是指以某种材料为基材制成的一种具有高度可靠性的柔性印刷电路板。FPC天3 o l 6线 根据基材的不同可以分为传统FPC天线、MPI天线、LCP天线。
传统的FPC天线是以聚酰亚胺（PI）为基材。以FPC工艺制程的天线具备弯折性好、体积 较小和制造成本低等优势。使用PI基5 p b :材的天线生产成本较低，但损耗因? Q L N g i r [ @子和介电常数较 大，且吸湿性较差，传输可靠性较低，尤其高频段传输损耗严重，已无法适应5G时代o r ` ~高 速高频的发展特点。
MPI（Modified PI）天线是指以改进配方的聚酰g 5 w亚胺作为基材的FPC天线。MPI是传统PI 软板的改性材料v b n Y N 0。在15GHz以下的频率范围内综合性能接近LCP材料；价格相对LCP材料 便宜。
LCP天线是采用LCP作为基材的FPC电路板，并承载部分天线功能。LCP即液晶高分子聚合 物，是一种新材~ ~ H H p v料^ T 3 r Q z，具备k H T低损耗、高灵活性、良好密封性等优点，p + _在手机领域可以作为 天线和高速连接器。它具有低介电常数、低介质损耗等特质，更适用于高频信号传输。 LCP基材同时也具备低吸湿性，从而使其具有良好的基板可靠性；此外LCP软板具备良好 的柔性性能，替代天线传输线g ] Z可减小约65%的厚度，能进一步提高空间利用率，更好地 适应5G时代。随着高速高频应用趋势的兴起，LCP有望替代PI成x , % v & t E为主流的天线软板工艺。
4.2.3 前期LDS和软板方( d H f W r案并存，后期LCP有望成B g ~ c主流
5G推进初期天线仍旧是LDS和软板方案并存，后期LCP将有望成为主流。根据5G规划，5G 发展将分为两个阶段，前者是6GHz以下的频段，被统称为Sub6GHz，包括700MHz、2.6GHz、 3.5GF [ J ] D R ] aHz、4.9GHz;第二种是6GHz以上的频段，其被称为毫米波，e { N g整体频率相对4G时代 （1.7GHz-2.7GHz）提升。在Sub 6G阶段采用MIMO天线，天线数量增加，但天线制式未 发生本质变化，LDS，FPC和金属件等天线加工工艺仍然适用。华为mate20X 5G版本仍使 用传统的LDS天线，华为MaQ * T I rte30系列天线也采用金属中框+LDS的技术方案；三星S10 5G 采 用的是LDS天线；iPhone11系列采. * W 4 B = w用LCP与MPI两种材料。在毫米波阶段，智能终端通信 频率明显提升，毫米波天线通过波束赋形有效提升信号传输距离，LCP天线凭借低介电 常数、低介质损耗、低吸水性和绝佳可挠性等优势，有望在毫米波阶段称为主流。
4.2.4 工艺难度推升单位价值量
LDS天线制造流程短，可以不间断生产，并且无需电路图形模具，故障率低，能够充分 利用支架立体结构来形成T ] G J ] )天线pattern。MPI天线z Z + ` o ]是对现有的PI配方进行了改进，LCP天 线是采用了新型的材料。从工艺难度看，LDS＜MPI＜LC: a ~ B P B . 1 2P，因此，反映在单品价格上看， LCP＞MPI＞LDS。目前，LDS天线单体价值量约是传统FPC的5倍，MPI天线单体价值量约是传统FPC的6倍，LCP天线单体价值量约是传统FPC的11倍。未来随着天线数量的增加， 在手机内部空间有限的情况下，天线设计复杂度提升，天线的价值量也会有提升。
总结：天线数量方面，5G的应用场景决定了基站与终端的MIMO模式，4*4MIMO模式决定 了5G手机接收天线的最低数量。同时，由于5G需要高频谱以提升信道容量，新频谱的增 加推升了5G手机的数量。此外，未来毫米波将会是5G的重要应用频段，然而毫米 k * I } * % m w波容易 衰减并且易受阻挡，为解决该问题，5G手机在毫米波方面将会采用天线阵列模块i ) I 5 _ w放置在 手机的多个位置以解决信号问题。天线阵列的使用即z n G - ; c 7 ] |是对手机内部设计的挑战，也是对 5G手机天线数量的进一步催化。天线价值量方面，由于手机内部空间进一步压缩，并且 5G时代对信号R 3 W 9 r t *传递有较高要求，催生8 T E ; Q O了LDS，MPI，LCP等新型工艺天线，新型工艺天线 随着工艺难度提升，单体价格逐步提升。未来随着天线数量的增加，天线设计难度将] d ` U + ~会 进一步上升，5G手机单机天线价值量会进一步攀升。
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射频前端各项成分y ( i W a {更新换代
5.1 新频段叠加模块化带动射频前端o ^ ] { 7 K 7 1 S市场再上台阶
信号的接收过程是天线接收到信号然后通过传输线传递到射频前端芯片，射频前端芯片 对特定频率的射频信号进行放大或处理后，信号将会经过收发器到达基带芯片进行分 析。当信号需要发射时，信号将会沿着接收过程的反方向被发射。从以上过程可以看出， 射频芯片在手机信号} N ` I T q ; ~ 4的过程中具有非常重要的作用，承担着信号的筛选、放大、传输的 作6 u | ] S d g c用。 b c L w
根据组件种类的不同，射频前端e 5 g ! W @主要包括功率放大器(PA)、天线开关(Switch)、滤波器 (Filter)、双工器(Duplexer和Diplexe[ g _ nr)和低噪声放大器(LNA)等。其中功率放大器和 低噪放大器都起到放大信号的作用f h @ 3 M d }，不同之a V 3处在于功率放大器位于发射链路，作用是将 射频信号放大以便信号发射；而低噪放大器位u z o于接收链路，通过将接U c Y d _ F收的射频信号放大 以S K C ] O a便于后续处理；天线开关是切换天线工作状态的开关，用于切换信号频段和信8 d r P ) $ J号的发射、接收状态；滤波器的作用是对不同频率的信号进行筛选，允许特定频段的信号通过， 剔除冗余频段的信号，从而保证信号的准确性；双工器则用于隔离发射信号和接收信号， 它由两组不同频率的带阻滤波器组成，避免本机发射信号传输到接收机。
模块化将成为射频前端的发展趋势。2 F , G L D z v过去，射频前端器件主要以分立器件为主，全球主 要的射频前端供应商以IDM形式存在。然而，当前射频前端的技术存在向高集成度发展 的趋势，例如使用SOI技术将LNA和开关器件集成在一块芯片上，而PA也在向标准化工艺 （如标准III-V族工艺甚至CMOS）方向前进。目前，高端手机的内部也出现射频模组集 成化的情况。例如， iPhone XS Max的射频模组有8个{ : ) 3 $ ~，iPhone 11 pro Max只有6个。 据麦姆斯咨询介绍，在6 GHz以下频段方面，目前的射频前端领导者，如博通（Broadcom）、 Qorvo、t f 2 l o ]Skyworks、村田（Murata），已经开始适应这& . U F E $些变化。Broadcom通过将中高频 融合在一[ 0 V起，高通RF360方案，Murata将滤波器、RF开关、匹配电路等一体化的模块； Qorvo RF Fusion解决方案等，这些例子都显示了全球主要的射频前端供. + $ z G o H U ]应商对射频前 端高度集成化、模块化的看法。
新增频段叠加模块化提升射频前端价值量。每一代通信技术的发展不是对过去通信技术 的a D ) X r抛弃，而是在开发出新的通{ J d P信技术同时，需要对旧的通信技术进行兼容，通信技术的 发展主路径是加法，附带部分减法。因此，5G技术的出现W ^ @ U , 5 x O是需要4G/3G/2G网络的兼容。 GSM制式有4个频段选择d u : z D 3，W+ ` -CDMA有8个频段选择，到4G时代，以iphone 6s为例，支持3# s - .7 频段。5G时代，sub-6GHz支持频段有8个，毫米波支持3个频段。当使用5G网络时，考虑 到对4G/3G/2G部分频段2 q Q进行兼并，预计5G时代频段数量会超过40个。频段的增加要求射 频前端的功能以及内部器件数量也跟随强化，因此射频前端的价值量也在提升。 2G时代，{ 1 e M 手机射频前端价值量为0.9美元，3G时代是3.4美元，4G前期是6.15美元。4G高端LTE时 代手机做到全网通，因此价值量再次攀升，达到15.3美元。当我们对目前市场上存在的 高端4G手机进行物料分析时，发现射频模块集成程度越高，射频模组的成本就越高。例 如iPhone XS Max的射频模组有8个，物料成本是23美元；iPhone 11 pro Max只有K . B6个， 但是价格达到31.5美元。在5G时代，手机内部剩余空间更少，射频前端模块化集成度将会进一步提高s Y $ * q， E P叠加内部器件数量增加，预计未来5G手机射频前端单机价值量将达到40 美元。
全D b E o K球射频模组市场份额快速提升。2017年，全W x = y | 2球射频模组市场为150亿美元，其中滤波 器市场最m & b s大为80亿美元，占52%；功率放大器为50亿美元，占38%。随着5G手机的渗透率 提升，以及5G手机单机射频模组的价值量提升，全球射频模组的市场空间将被快速拉起。2023年，全球射频模组市场空间达m v S r $ K R 6到350亿美元，年复合增长率达到14%。其中6 w ( w C b N r，滤波器 有益于频谱的增加以及工艺的提升，市场空间达到225亿美元，占比64%，年复合增长率 达到19%；功率放大器市场空间达到70亿美元，占比20%，年复合增长率达到7%；射频开 关市场空间达到30亿美元q _ +，占比9% J Q，年复合增长率为15%。5G时代，射频模组中新增毫 米波模块，市场空间为4.23亿美元。
5.2 滤波器：5G 时代要求升级，国产7 t c {替代存在空间
5.2.1 5G 时代滤波器要求升级
滤波器种类较多，包括多层陶瓷滤波器、单体式陶瓷滤波器、声学滤波器、空腔滤波器 等。声学滤波器在频带选择、Q值、插入损耗等方面具有明显优势，因此成为智能手机 射频前端的主流滤波器方案。按照工作原理不同，声学滤波器又可分为声表面滤波器 （SAW）和体声波滤波器（BAW）。其中SAW利用0 E S | 2石英| [ Z [ k等晶体的压电效应和声特性进行工 作，由压电材料和两个叉指式换能器组成X : ! @ T，输入端的IDT将m w l D电信号转换成声波并在滤7 a s $波 器基板表面进行传播，输出端的IDT将接收到的声波转换成电信号输出来实现滤波；BAW 的声波则在基板内f Q ( P o K I部垂直传播，通过振荡形成驻波，基板厚度和电机质量决定共振@ ( z 2 x 5 j H c频率A ~ R， 从而实现滤波。
SAW体积小，制作成本低，但使用范围受限。与传统腔体/陶瓷滤波器相比，SAW体积更小，可以制作在晶圆上进行低成本批量生产，在低频段有很好的使用价值。但是，SAW 在中高频表现一般，当频率高于1GHz时选择性降低，在2.5GHz左右时仅限于中等性能的 应用。此外，SAW对温度变化较为敏感，温度上升时，声表面波速度降低，基片材料刚度降低，滤波器性能下f K y ) l ` O A降。由于温度性能不佳，加上频y V + S率选择具有较高局限性，SAW在 5G时代将面临挑战。
SAW滤波器的改进
1. TC-SAW
对于声表面波器件来说，对温度? W 1 o 2 * [ h非常敏感。在较高温度下，SAWn . + U 2 E滤波器的性能会下降。一种替代方法是使用温度补偿（TC-SAW）滤波器，它是在IDT的结构上另涂覆y I N p O 6 D一层在温度升高时刚度会加强的涂层。温度未补偿SAW器件的频率温度系数（TCF）通常约为-45ppm/℃，: E z ] ~ V b而TC-SAW滤波器则降至-15到-25ppm/℃。目前TC-SAW技术越来越成熟，国外大厂基本都有推出相应产品，在手机射频前端取得d ? ] % : ( C ` n不少应用，而国内的工艺仍u , H G j c需要摸索。
2. I.H.P.SAW（高频SAW滤波器）
普通SAW支持的频率在2GHz以下，村田开发出I.H.P.SAW滤波器（Incredible High Performance-SAW）。村田希望SAW滤波器使用频率能达到4GHz以下，目前量产的频率可达3.5GHz。I.H.P.SAS 3 { P h @ f #W可以实现与BAW相同或高于BAW的特性，具备高Q值、低TCF、高散热性的优点。
BAW滤波器在高频段领域具有明显优势，但生产工艺复杂，生产成本较高。与SAW相比， BAW在频率实用性和温度特性等方面优势明显，能更好地实现高频段Q t j v ^ P的筛选，最大可以 工作到20GHz，功率接近40dBm（10W），且对温度变化不敏感，具备“插入损耗小，带 外衰减大”等优点。但是，BAW制造流程相比SAW更为复杂，工艺步骤约为SAW的近10倍， 生产制造成本远高于SAW。出于成本因素考量，目前大多数智能手机仍采用SAW方案，未 来随着5G手机不断渗透，BAW滤波器凭借在高频段领域的优良特性，市场份y $ = b b 5 i [额有望提升。
BAW滤波器分为两种，分别是BAW-SMR与FBAR。BAW-SMR就是通过堆叠不同刚度和密度的 薄层形成B t 5 Z * |一个声布拉格（Bragg）反射器，这样大部分波会反射回来和原来的波叠加， 把声波反射到压电层里面。FBAR就是薄膜腔声谐振滤波器，不同于以前的滤波器，是使 用硅底板、借助mems技术以及薄膜技术而制造出来的。
目前FBAc i C ? j j |R具备高于SAW滤波器的性能。FBAR 滤波器相比具| 4 , 1 E有更广的射频范围，可以接收 到3GHz以上的频率，目前全球主要5B 3 o a ) .G商用国家使用的5G频段集中3.5GHz附近。第二，FBAR 具备更低的插损，更高d x t { b |的Q值，对温度敏感度低，抗静电能力优秀的特点。重要的是， FBAR滤波器尺寸较小，具有可集成的能力。在5G时代，手机的功能相对4C . OG时代会有一定 程度的提升，例如电池，散热，存储等等Z B I e F ]，手机内部的净空间将会被进一步的压缩，届 时，大量元件将会被集成，实现模块化；此外k M b o G c r，器件供应h U [ H G a 6 7商为了实现市场份额和市场地 位的进一步提升，具备自家知识产权的多~ ? P s样器件组成的解决方案将会以模块的形式销售 出去。因此具备可继a m z m H c c M N承的元件将会受到市场的青睐。
5.2.2 美日虽强，国产仍存空间
美日厂商垄断，国产替代空间巨大。滤波器是通信行业高精尖技术的代表，设计及制造 工艺复杂，具有极高生产壁垒。当前SAW和BAW滤波器市场均呈现8 O g G寡头垄断格局，美、日 厂商占据绝大部分市场份额。SAW由日本厂商垄断，村p ! o `田（Murata）占据全球50%份额， 村田、TDK、太阳诱电（Taiyo Yuden）三家公司共占全球份额的85q O 5 x z h ( q G%；BAW滤波H ) Z 0 X器则是美 国厂商的天下，博通（Broadcom，已被Avago收购）一家独大，占据全球BAW市场87%的市场份额，博通和Qorvo市场份额合计达95%。国内声学滤波器尚在起步阶段，市场话语 权有限，产量远远无法满足国内市场需求，因此具备广阔的国产替代空间。
SAW成为国产滤波器的率先突破口。与BAW相比，SAW滤波器使用量较大，生产步骤较少， 技术门槛相对较低，有望成为声学滤波器国产替代的突破口。目前国内仅有麦捷科技、 中电V e , X F 726所、德清华莹等少数几家具备SAW滤波器设计制造和量产能力，已实现为部分中 低端机型供货。随着国内厂商研发实力$ / F W j m N P E增强a k A C & K和生产工艺逐步成熟，我国SAy O k - F / ,W滤波器自给 率将迎来提升。智研咨询指出，2018年我国SAW滤波器产量为5.04亿只，消费量为151.2 亿只，自给率仅为3.33%；到202- M U o S $ I E5年，我国SAW滤波器产量有望达到28.02亿只，消费量 小幅增长到157.40亿只，自给; ; ) @ n v P G率达W n p 8 7 ( -到1W ^ s 1 67.80%。
我国正在加速研发BAW滤波器。由于BAW滤波器在高频段具备良好的性能，并且随着频率 的上升尺寸越小，因此，BAW滤波器在5G时代具备较高的应用潜能。国产滤波器若想在滤波器领域在全球范H v K + : ^ X围内有立足之地，BAW的研发与生产是重中之重。虽然目前BAK y / 2W滤波 器领域，美国厂商具备垄断的实力，但是，我国部分企业不甘人后，正努力努力开发。 例如，( G 8 L V R天津诺思具有完全知识产权（IP）的FBAR晶圆厂，2018年底发布的5G新频段FBAR滤波器，已向客户提供测试使用。再如，开元通信推出了国产首颗应用在5G n41频段的 高性能BAW滤波器产品EP70N41。这是国内芯片厂商在5X Z 0 qG BAW滤波器的首] ` @ a = u次突破。开元通 信与国内领先的MEMS代工厂f d 7进行了深度战略合U x E A作，于2018年10月建成了本土唯一的8英 寸BAW量产线。目前开元通信首批客户已完成测试。
5G时代可用的滤波器不仅有BAW，存在可选方案。2019年11月21日，安徽云塔电子科技有限公司在“世界5G大会”上，发布其自主研发的5G NR n77频带（3.3-4.2GHz）、n78 频带（3.3^ d I I V # 3 $ u-3.8GHz）、n79频带（4.4-5.0GHz）三款滤波器芯片。这三款芯片比低温共 烧陶瓷技( ^ @ t h e术有着更加精密的工艺控制和一致性、更高的电容密度和更小更薄的尺寸。这 是国内厂商首次正式发布的进入5G最具代表性的Sub-6GHz频1 8 c n 5 c c -段的滤波器芯片。^ _ V麦捷科技 方面表示，公司拥有LTCC滤波器技术可以应用于SUB-6GHZ和20GHZ以上超高频段，另外 公司针对SUB-6GHZ频段正在研发R t ; D & J =FBAR等高性能滤波器；信维通信表示，公司SAW滤波器 已经批量出货，类似BAW技术的产品已经研发成功。
5.3 功率放大器技术确定，材料中看国产替代机会
5.3.1 功率放大器市场提升，国外厂商成占据优a e d ] f F # c势
数量增加提升产品价值量6 0 W 。功率放大器市场规模射频前u 7 b b 0 9 * 7 9端放大器包括两种，分别是射频 低噪声放大器（LNA）和射频功率放大器(PA)。LNA用于实现接收通道的视频信号放大， PA则是用于实现发射通道的射频信号放大。PA 是手机中重要的- } J Y I r器件之一，随着通信技 术的提升以及频段数量增加，手机里面 PA 的数量也逐渐增加。4G时代，手机所需的 PA 芯片约为5-7颗；5G时代，我们预测手机内的PA芯片数量将达到16颗。随着4G手机和5G 手机的渗透率的提升，PA市场规模将会继续扩大。据Yole数据显示，2018年PA市场规模 为60亿美元，预计2025年PA市场规模为104亿美元，年复合增长率达到8%。
国外厂商占据主g [ f , u e要份额。国外行业内主要芯片设计厂商一般同时向市场提供射频开关、 射频低噪声放大器、射频功率放大器等多种产品。目前，全球射频前端芯片市场主要被 Broadcom、+ ) e 1 PSkyworks、Qorv8 - ^ 2 u H W Ho 等国外企业占据，因此，延伸到放大器部分，Broadcom、 Skyworks、Qorvo三大R ~ 4 0 j射频前端公司依然占据全球大部分市场份额，三大射频公司占据 全球92%的市场份额。国内竞争厂商锐迪科、国0 ~ B ^民飞骧、唯捷创芯、韦x / z H Y 尔股份等。
5.3.2 GaAs目前继S 7 B S L - d V续引领5G时代
目前，在半5 ; f % U | +导体材料领域内，除了有单一元素材料外，还a , A R ^有由两种及两种以上元素结合 的形成的化合物半导体( s R D e e ! D t材料，主要包括GaAs（砷化镓）、InP（{ - j磷化铟）、氮化镓（GaN）、 SiC（U u @ g c *碳化硅）等。化合物材料相比单一元素材料，有着禁带宽度更大、电子迁移率更 高、击穿场强大、耐高温性更好等| 5 @ z j O f j 2特点。因此，使用化合物半导体w n 9材料做出来器件比传 统的单一元素材料器件具有更好的特性，在通信领域中有更广泛的应用。
目前，射频功率+ g y R T g E放大器的设计与加工主要使用GaAs工艺、SiGe工艺7 B J t A 和射频CMOS工艺3种 工艺。Q . KGaAs工艺的射频功率放大器主要适用于高功率输出的应用，广发应用于无线通信 领域；SiGe工艺与Si CMOS工艺兼容，有助于实现射频功率放大器与射频集成电路的集 成；射频CMOS工艺可以实现更高的集成度，成本也更低，但是CMOS射频功率放大器的性 能，与GaAs相比尚有一定的差距，目前主要用于蓝牙、ZigBee等。
砷化[ ( X & g J镓属于Ⅲ] c Q z C R－Ⅴ族化合物半导体材料，为闪锌矿型晶格结构，晶格常熟为0.565nm,熔 点为1238℃，近代宽度为1.424eV，是继硅、锗之后最主要的半导体之一。GaAs器件具 有高频、高速、耐高温、低噪声、抗- ~ { c V辐射能力强等优点。4G时代,手机端PA的工_ W [ P c 1 u 2艺以CMOS 和GaAs为主， 5G时代更高的功率、频率及效率要求，对PA的性能也提出新的要求，GaAs 材料的电子迁移率是Si的6倍，适合用于长距离、长通信时间的高频电路，因此，GaAs 器件相对Sf e Q s : K , Qi器件具有高频、高速的性能，在5G手机PA中将有望获得广泛的使用。据集邦 咨询预测，随着5G智慧型手机渗透率逐渐提升，将带动中国手机GaAs PA市场从2019年 的18.76亿美元增长到2023年的57.27亿美元，年复合B j H 4 c增长率达到19.17%。
5.3.3 国产替代存在希望
全球GaAs材料国外玩家处于垄断地位。根据Semiconductor TODAY数据，目前全球半绝 缘单晶GaAs衬底市场集中度CR3高达96 H } J 7 l x = .5%，日本的住友电气、德国费里伯格以及美国的AXT 公司G v E D占据了95%以上的B o t u @ ! ;市场份额。根据Pu 6 U iioneer Reports数据显示，国内主要GaAs单晶衬 底生产厂商有S - = k r , $中科晶电、云南锗业、有研新材、神舟晶体以及美国AXT全资子公司北京 通美等。
目前，全球GaAs射频器件市场以IDM模式为主，主要厂商有美国Skyworks、Qorvo、 Broadcom，日本村田等，CR4达到70%。其中，Skyworks和Qorvo更是遥遥领先，达到32% 和26%。GaAs元件在全球范围内还有Fabless和晶圆代工产业。2018年GaAs晶圆代工市场， 中国G c d台湾稳懋独占全球71%的市场份额，是全球第一大GaAs晶圆代工厂。中国大陆方面， 在FablY * e Fess领域，有昂瑞微、唯I , 5捷创芯、紫光展锐、国民飞骧等老牌厂商，主要集中在 非高端手机领域。在晶w @ q圆代工领域有海威华芯和三安集成{ ] s R G P ?。近期，华为将自研的4G PA 交由三安集成代工，在一定程度上，表明0 4 8 5 _ b华为有意降低供应商的集中度，以及对W P k p q @ @ (国内集 成电路产业的扶持。目前国产手机品牌在全球出货量$ ! j占比近4成。虽然5G时代已经来临， 但是全球普及尚需时间，4G网络将会在一段较长的时间内存在，因此，针对4G网络的