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5G驱动新一轮换机周期即将开启证券分析师：谢恒执业证书编号：S0600518020001联系邮箱：xieh@dwzq.com.cn联系电话：13764142087二零一九年二月证券研究报告1高速高频射频变革三、四摄/3DSensingOLED屏/折叠屏光学/超声波指纹双电芯/大容量换机潮5G场景多样化+便捷化内容丰富化功能复杂化、多样化交互方式资料来源：东吴证券研究所整理21.1.从4G到5G的变化图表：4G和5G的对比资料来源：微波射频网，东吴证券研究所5G：eMBB\URLLC\mMTC；未来3年主要是sub6G的升级。频段频率带宽中国移动band391.9G20Mhzband402.3G50Mhzband412.5G60Mhz中国联通中国电信band402.3G50Mhzband412.5G60Mhz31.1.从4G到5G的变化图表：从分集到复用资料来源：微波射频网，东吴证券研究所4G后期CA逐渐成为广泛使用的技术；Sub6G的升级，依靠MIMO技术实现。41.1.基带芯片开始支持5G图表：华为5G解决方案麒麟980+巴龙5000图表：高通第二代5G基带X55资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所17年10月，高通发布5G基带X50，采用单模设计，不兼容4G-2G频段，需外挂使用，19年第一批5G手机，包括已经发布的5G版三星S10，均是外挂X50基带；华为18年8月发布多模设计5G基带巴龙5000，将使用在19年5G手机上；高通19年2月发布第二代5G基带X55，多模设计，覆盖5G到2G主要频段，年底商用。51.2.射频前端：通信系统的核心图表：射频前端示意图资料来源：微波射频网，东吴证券研究所手机内部基本构造依不同频率信号的处理可分成射频、中频、基频三大部分；射频前端模块由功率放大器PA、滤波器、双工器、开关等组成。每增加一个频段，都需要增加一个滤波器、双工器和开关。61.2.射频前端市场：5G带动下，规模保持快速增长图表：全球射频前端市场规模图表：射频前端细分市场规模及变化（美元）资料来源：QYR，东吴证券研究所资料来源：Yole，东吴证券研究所根据Yole数据，2017年射频前端市场规模150亿美元，到2023年将达到350亿美元，复合年增长率为14%；各细分市场增速不一：滤波器19%，规模最大、增速快，从80亿增长至225亿；功放7%，开关15%，低噪放大器16%，天线调谐器15%，毫米波器件将达到4亿美金。71.2.射频前端：5G高频拉动高性能滤波器需求图表：各类滤波器性能图表：手机内部使用滤波器情况资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所SAW：1.5GHz以内的应用，小型片式化，但通过开发高性能的压电材料和改进IDT设计实现高频宽带化、降低插入损耗，以适应5G应用，同时具有温度补偿特性的高性能TC-SAW需求将增多；BAW：适合高于1.5GHz时使用，尺寸随频率升高而缩小，适合要求苛刻的5G应用，且对温度变化不敏感，插入损耗小，带外衰减大；适用于5G的高性能滤波器价值量更高。81.2.射频前端：GaN制程优势突出，提升PA价值量图表：各代代表性半导体性能对比图表：既定功率水平下相同电路不同材料的体积对比资料来源：YOLE，东吴证券研究所资料来源：微波射频网，东吴证券研究所PA：把TX-VCO振荡出频率信号放大，获得足够功率电流，经天线转化为电磁波辐射出去；半导体射频工艺主要有COMS、GaAs和GaN三类，未来将向GaN制程转移；GaN优势：可承受较高工作电压，可工作环境温度高，实现更高的功率密度以减小PCB体积，对于给定功率水平的能耗较低，响应快、频率特性好，适合高频率、宽带宽的应用，输出阻抗更高，便于阻抗匹配和功率组合;GaN成本较高，采用GaN工艺的PA价格更高。91.2.射频前端：MEMS开关迎发展机遇，射频价值量进一步提高图表：天线开关示意图图表：天线开关技术演变资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所资料来源：YOLE，东吴证券研究所开关：切换天线工作状态的开关，接在电线和射频处理电路之间，这个开关的切换是CPU控制的，天线开关切换的是频段以及接收、发射状态；天线开关技术主要有GaAs、SOS、SOI、MEMS4种；MEMS优势：运行能力好、宽带宽、小尺寸、高线性度、长寿命；目前SOI工艺制备的射频开关无法满足5G时代的高线性度要求，MEMS开关迎来发展机遇，而诸多技术优势也使其成本相对较高，进一步提高射频价值量。101.2.射频前端格局：四大海外巨头垄断图表：2016年SAW市场占有率图表：2016年BAW市场占有率资料来源：Skyworks，东吴证券研究所资料来源：Skyworks，东吴证券研究所射频前端市场集中度较高，被四大海外巨头Skyworks、Qorvo、Avago和Murata垄断，合计市场份额占比超过85%；滤波器：Murata、TDK和太阳诱电在SAW占有率超过80%，Avago和Qorvo在BAW占有率超过95%；PA：Skyworks、Qorvo和Avago合计占据85%以上的市场份额；开关：大多在北美，欧洲和亚太地区，2016年亚太地区的产值占全球RF开关总产值的62%以上，Skyworks占据22.56%的市场份额。图表：2016年PA市场占有率资料来源：Yole，东吴证券研究所111.2.射频前端发展趋势：模块化图表：LTE阶段的射频前端模块图表：高通推出毫米波天线模组资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所2015年起射频前端厂商推出模块化方案，将功放、双工器、滤波器、天线开关集成到一起；模块化优势：减少使用空间，终端小型化；容易设计，降低复杂性；高标准的量产一致性；简化故障排查，便于维修；高通近期推出毫米波天线模组；射频前端功率放大器和分集模组等模块化产品。121.3.终端天线：MIMO技术大大增加天线需求量图表：MIMO系统原理图表：MIMO技术的演进历程资料来源：中兴通讯，东吴证券研究所资料来源：中兴通讯，东吴证券研究所5G频率提高，采用MIMO技术以减少传播衰减；MIMO技术是指在发射端和接收端使用多个天线传送和接收信号，提升信道的容量和可靠性；MIMO技术大幅增加天线需求，未来终端使用多根阵子集成的天线。13图表：LCP天线的高频损耗小图表：iPhoneX采用LCP天线资料来源：光通信，东吴证券研究所资料来源：ifixit，东吴证券研究所LCP天线柔性性能更好，替代射频同轴线缆进一步节省空间；信号传输损耗小，更适合5G通信;LCP天线缺点在于材质收缩率高，生产难度高；供应商单一；MPI天线性能介于PI和LCP之间，供应商众多，兼顾成本和性能。1.3.终端天线：LCP天线柔性和高频特性好，MPI天线兼顾成本14图表：LCP天线制造流程资料来源：CivenMetal，东吴证券研究所LCP/MPI天线产业链包括前段原材料、FCCL制造，中段软板制造和后段模组制造；电子级LCP材料主要由日本和美国厂商供应，LCP薄膜、覆铜工艺难度也都非常大；单根LCP天线价值约4-5美元，相比之前天线单价提升10倍以上。1.3.终端天线：LCP天线柔性和高频特性好，MPI天线兼顾成本151.3.终端天线：AIP有望成为毫米波主流天线图表：AIP天线有望成为主流毫米波天线技术图表：高通5GAIP天线示意图资料来源：光通信，东吴证券研究所资料来源：高通，东吴证券研究所5G毫米波频率达到26GHZ以上，天线尺寸需要随之缩小；AIP通过半导体封装集成天线与芯片，兼顾天线性能、成本和体积，与5G发展方向相契合；高通于2018年展示28GHZ频段的AIP产品，有望在2019年的5G终端中采用；16高速高频射频变革三、四摄/3DSensingOLED屏/折叠屏光学/超声波指纹双电芯/大容量换机潮5G场景多样化+便捷化内容丰富化功能复杂化、多样化交互方式资料来源：东吴证券研究所整理172.1.场景多样化和便捷化，驱动生物识别升级场景多样化和便捷化是生物识别升级的双驱动生物识别在iPhone5S推出指纹解锁以后才拉开成长的帷幕；移动支付市场持续高速增长，带动指纹识别渗透率快速提升；根据艾瑞咨询数据，17年国内第三方移动支付规模120万亿；根据旭日显示与触摸数据，指纹渗透率达57%。移动互联网时代应用持续增加，生物识别的场景越来越多，带动生物识别技术持续升级。图表：中国第三方移动支付规模持续高速增长图表：支付解锁带动指纹识别渗透率快速提升资料来源：艾瑞咨询，东吴证券研究所资料来源：旭日显示与触摸，东吴证券研究所182.2.生物识别的升级需要更强大软硬件一体化的支持电容提取信号清晰，算法简单电容指纹通过检测手指与Sensor之间的电容信号得出指纹图像，Sensor一般外置;电容指纹识别环境简单，成像清晰、稳定，对指纹算法的要求并不高，进入门槛较低;电容指纹应用上就比较局限，主要用来做解锁和支付。图表：电容指纹芯片检测电位信号图表：电容指纹Sensor一般外置资料来源：汇顶科技招股书，东吴证券研究所资料来源：电子发烧友，东吴证券研究所192.2.生物识别的升级需要更强大软硬件一体化的支持屏下识别环境复杂，算法要求高光学指纹采集图像受到干扰较多：发光点、玻璃上的油污、粉尘、外部环境光线、环境的温度、湿度等；降噪算法、光学指纹结构、芯片设计高度配合并持续迭代提高精度。图表：光学指纹采集图像受到干扰较多图表：汇顶的排除外部光线干扰专利资料来源：传感器技术，东吴证券研究所资料来源：汇顶科技专利说明书，东吴证券研究所202.2.生物识别的升级需要更强大软硬件一体化的支持屏下识别环境复杂，算法要求高由于提取图像噪声很多，光学指纹芯片目前DieSize很难继续做小；降噪算法和光学结构的设计占据主要附加值，二代光学方案仍需持续；超声波Sensor材料、工艺成本较高，有望在高端旗舰小批量使用。图表：优化前后的指纹影像图表：超声波MEMS层需要与CMOS层键合资料来源：汇顶专利说明书，东吴证券研究所资料来源：MEMS，东吴证券研究所212.2.生物识别的升级需要更强大软硬件一体化的支持3DSensing应用场景广阔，算法、设计难度进一步提升3DSensing获取3D人脸图像，信息量丰富，应用场景也更为广阔；我们判断苹果正不断储备自己的人脸库，目的是构建在智能家居、智能汽车等领域的闭环生态。图表：3DSensing应用市场将快速增长图表：人脸识别在智能家居、智能汽车的应用资料来源：Yole，东吴证券研究所资料来源：PatentlyApple，东吴证券研究所222.1.生物识别的升级需要更强大软硬件一体化的支持3DSensing应用场景广阔，算法、设计难度进一步提升3Dsensing结构十分复杂，结构光方案包括VCSEL芯片、准直镜头、DOE、窄带滤光片和红外CMOS等多个核心零部件；需要专用ASIC电路进行运算。图表：OPPOFindX3DSensing结构图表：奥比中光小型化模组资料来源：SITRI，东吴证券研究所资料来源：奥比中光，东吴证券研究所232.2.生物识别的升级需要更强大软硬件一体化的支持3DSensing应用场景广阔，算法、设计难度进一步提升TOF也有发射端：Vcsel+Diffuser；接收端：镜头+窄带滤光片+近红外CMOS。同时光路中有大量的噪声。图表：TOF方案具体发射端和接收端结构图表：TOF光路有大量噪声资料来源：SITRI，东吴证券研究所资料来源：STM，东吴证券研究所242.3.生物识别有望迎来穿越周期的成长5G、云计算、区块链和物联网应用的兴起以后，对于更复杂、更便捷的环境下面的身份识别将提出了更高的要求，行业有望迎来穿越周期的成长。图表：基于大数据和生物识别技术的社区养老解决方案资料来源：世纪晟官网，东吴证券研究所25高速高频射频变革三、四摄/3DSensing