全球5G供应链介绍

2021-09-17 09:21:36 江苏省企业技术改造协会 54
本文围绕全球5G供应链展开,5G产业链上游的细分领域主要包括关键材料、芯片、射频器件、光模块、设备研制等,既是5G规模组网建设的基础,也是 5G产业发展最先投资的部分。

5G中游层面,结合相关数据,对全球主要5G移动运营商能力进行综合评估。5G下游主要结合智能终端、高清视频、物联网、工业互联网和车联网等应用,对全球多个国家/地区的供应商企业进行梳理和总结。

全球5G供应链梳理

图片关键词


文末附信达证券的下半年5G产业链趋势预测报告下载。

一、5G上游供应链梳理


当前,基于产业界各方持续推进,全球5G技术和产品日趋成熟,原材料设计及研发、芯片、系统、终端、网络部署、商用试点及应用拓展等产业链各环节稳步发展,研发创新水平不断升级,产业成熟度不断提升。上游各项技术逐渐成熟,中游移动通信运营环节的投入及建设能力逐步提升,下游终端及场景创新应用不断扩展。


5G产业链上游的细分领域主要包括关键材料、芯片、射频器件、光模块、设备研制等,既是5G规模组网建设的基础,也是5G产业发展最先投资的部分。



1、5G关键材料


在5G建设和商用步伐提速的大背景下,由于5G通信传输速率和信号强度的提高,在应用端手机、基站、物联网、汽车等领域的硬件载体都将对5G新材料有更多和更高的需求,材料产业也迎来了5G发展的新时代。


5G产业将带动数万亿元的直接经济产出,也将为5G新材料产业带来巨大的市场。一般来说,5G新材料主要是为了配合5G的高性能,保证使用的可靠性强,如聚四氟乙烯(PTFE)、塑胶原料(LCP);部分是为了缓解5G高功耗带来的问题,如石墨散热片。


具体细分领域包括滤波器关键材料(微波介质陶瓷)、高频基材、手机天线材料(LCP和MPI)、第三代半导体材料(SiC和GaN)、手机电磁屏蔽材料(导电材料、导电硅胶、导电布衬垫)和手机导热散热材料(导热硅脂、凝胶、相变材料)等。


-滤波器关键材料(微波介质陶瓷)


在3G/4G时代,金属同轴滤波器以其制造成本低、技术工艺完备等优势成为业界的标配,伴随各种无线新技术不断涌现,通信系统日益复杂,无线电频率使用密集,导致金属滤波器对系统兼容问题的高抑制不再占据优势,陶瓷介质材料成为产业界关注的新热点。


尤其是5G时代,基于大规模天线集成化的要求,滤波器小型化、集成化要求越来越高,陶瓷介质滤波器依托选频特性好、体积小、工作频率稳定性好、损耗小、成本低等优势成为5G中低主流频段的首选。


从全球供应链分布来看,美、日等国家是滤波器材料及器件市场主要贡献者,主要供应商包括Avago、Qorvo、日本村田、京瓷、TDK公司、MURATA、德国EPCOS、CeramaTec公司、美国Trans-Tech、DLI、罗杰斯、CoorsTek公司、MorganElectroCeramics、Filtronic公司等。


-高频基材-


高频基材是高频通信行业发展的基础材料,主要应用于PCB(印刷电路板)的制造。5G时代,由于频率涉及中、高频等不同范围,对相关器件选频性能提出更高的要求,传统的基材材料难以满足高频通信的电性能指标,造成传输信号较大“失真”现象。


聚四氟乙烯(PTFE)/陶瓷填料、经类热/陶瓷材料、热性工程塑料/陶瓷填料、LCP为当前主要商业化基材。高频基材主要市场被ROGERS、Taconic、Nelco、Isola等少数厂商占据,且市场供给相对有限。


-天线材料:LCP 与 MPI -


5G通信的频段广泛涉及低、中、高频等多个频段,对于天线的高频损耗等指标要求更高,这给传统的铜、合金天线带来了极大的挑战。4G时代天线材料开始使用PI膜(聚酰亚胺),但是在10Ghz以上损耗明显,显然无法满足5G通信需求。基于介子损耗与导体损耗更小,具备灵活性、密封性等特性,LCP(液晶聚合物)逐渐成为5G时代天线材料新的关注领域。


现阶段LCP工艺复杂,研制成本相对较高,MPI(改良的聚酰亚胺)作为传统PI软板的改性材料,在15GHz以下的频率范围内综合性能接近LCP材料,而且相比LCP具备一定的价格优势,有望成为5G时代早期天线材料的主流选择之一。但伴随研发技术的不断成熟,业界普遍认为MPI天线可能只是过渡,未来主力市场将是LCP天线。


从该领域全球产业分布来看,LCP市场几乎形成了被美国和日本“瓜分”的局势。当前美国、日本和韩国厂商占据LCP材料产业主导地位。其中,美国塞拉尼斯—泰科纳(Ticona),日本的宝理塑料以及住友化学生产的产品,约占全球市场份额的75%。


MPI天线主要材料为电子级PI膜,由于PI薄膜具有较高的技术门槛及材料特殊性,目前具备较强综合竞争力的主要供应商仍为海外企业,包括杜邦(Dupont)、日本宇部兴产(Ube)、钟渊化学(Kaneka)和韩国 SKCKOLONPI等,这几家公司基本垄断了电子级聚酰亚胺薄膜以上的高性能聚酰亚胺薄膜市场。


-第三代半导体-


5G时代的高频段通信技术研发和设备研制对射频器件提出了更高要求,具备支持高频性能、耐高电压、耐高温等性能的第三代半导体材料迎来发展机遇。目前产业界关注的重点包括碳化硅(SiC)与氮化镓(GaN)等,成为5G通信设备期间的重要选择方向之一。从产业未来长期发展趋势来看,5G通信频率最高可达85GHz,是GaN发挥优势的频段,使得GaN有望成为5G基站建设重点材料之一。


碳化硅(SiC)衬底是第三代半导体产业的基础材料,目前相关应用逐步成熟并已经进入产业化推进阶段,产业链主要包括单晶材料、外延材料、器件、模块和应用等环节,其中碳化硅单晶材料是产业的基础和重点发展方向,目前技术成熟的材料主要包括导通型衬底和半绝缘衬底,核心技术和市场龙头企业基本集中在欧、美、日等发达国家和地区,并呈现美国一家独大的格局。


2018年美国曾占有全球碳化硅晶片产量70%以上的份额,其中CREE公司占比就高达50%以上。国内企业目前逐步掌握了2英寸至6英寸碳化硅晶体和晶片的制造技术,处于逐步缩小与发达国家技术差距的阶段。


GaN具备更高的禁带宽度,在微波射频器件(通信基站等)、电力电子器件(电源等)、光电器件(LED 照明等)等领域应用前景广阔,目前GaN供应商以海外企业为主,大部分集中在欧洲国家及日本等。


从产业链各环节供应情况来看,硅基衬底主要供应商有德国Siltronic、日本 Sumco、日本ShinEtsu等企业,硅基GaN外延片供应商包括日本的NTT-AT、比利时的EpiGaN和英国的IQE等。部分厂商则在产业链上延伸,同时生产外延片及器件制造,打造综合性器件及服务供应商,例如Episil、Fujitsu等。


-电磁屏蔽材料-


5G智能终端呈现高集成化、组件化和模块化的趋势,各种器件、芯片呈现小型化、密集化排列,内部的电磁干扰愈发严重,电磁屏蔽材料成为5G时代产业界的一个新关注热点。


电磁屏蔽材料产业链包括上游基础原材料(塑料粒、硅胶块、金属材料、布料及其他)、电磁屏蔽材料(导电材料、导电硅胶、导电布及其他、吸波材料、铍铜);中游的电磁屏蔽器件以及下游的终端用户等。


供全球供应来看,目前国际企业具备原材料及客户先发优势,已经形成了相对稳定的市场竞争格局,例如针对石墨导热领域,电磁屏蔽知名企业包括3M、莱尔德、固美丽、贝格斯、日东等,行业和市场集中度较高。


-导热散热材料-


伴随5G大规模商用推进,物联网、车联网、工业互联网等新产品将具备高热流密度、高功率超薄等特性,对导热、散热材料提出更高的要求。以5G时代智能手机为例,芯片、模组及器件集成度和密集度大幅度提升,导致设备功耗和发热密度大大增加,新型导热和散热材料成为一个重点的研究领域。在该细分市场中,美国、欧洲及日本公司在国际及国内中高端市场上具备市场垄断地位。



2、芯片


芯片是5G核心竞争力的重要体现,技术门槛高、研发周期长,尤其是5G芯片不仅仅是面向智能手机,更是要基于万物互联目标研发多种智能设备的适配芯片,拥有芯片核心技术,相当于拿到了物联网的一块敲门砖。


2020年是5G商用元年,芯片市场的竞争愈发激烈,全球知名厂商纷纷推出各种芯片,以高通第三代5G基带芯片X60为例,这是全球首个5纳米制程基带芯片,可以支持包括sub-6GHz和毫米波等5G目前的关键频段,有利于运营商积极开展相关网络的验证测试。


从供应链企业层面来看,当前,高通(美国)、华为(中国大陆)、三星(韩国)、紫光展锐(中国大陆)、英特尔(美国)、联发科(中国台湾)等都是全球具有竞争力的企业,均在2018—2020年推出基带芯片。


高通凭借自身研发创新能力的传统优势,近几年来都保持占据全球市场份额 40%~50%的绝对优势,小米、vivo、OPPO等知名终端厂商与高通都有合作关系,龙头企业市场集中度特征明显。



3、射频器件及光模块


5G移动终端中的射频前端模块/射频器件主要包括功率放大器(PA,PowerAmplifier)、双工器(Duplexer)、射频开关(Switch)、滤波器(Filter)、低噪放大器(LNA,LowNoiseAmplifier)等,这也是5G前期研发投入的重要组成部分,在4G时代,射频前端模块/射频器件成本约为10美元,4.5G时代接近20美元,5G时代将超过50美元,是4G的4倍,这也成为 5G产业链高价值、高竞争力的环节之一。


近年来,伴随5G商用进展的推进,射频前端模块/射频器件市场需求量不断增加,根据Yole相关数据统计,2023年手机射频前端市场规模将超过350亿美元,年复合增长率达到14%。


从细分领域来看,滤波器市场规模占比最高,将达到225亿美元,年复合增长率接近20%;其次是功率放大器,市场规模将达到70亿美元,年复合增长率达到7%,高端产品市场竞争潜力将扩大;射频开关市场规模将达到30亿美元,年复合增长率达到15%;天线调谐器市场规模将达到10亿美元,年复合增长率达到5%;低噪声放大器市场规模将达到6.02亿美元,年复合增长率达到16%。


射频前端模块/射频器件全球行业集中度高,美国、日本等国家的优势企业竞争力突出。功率放大器领域,全球市场绝大部分份额被Skyworks、Qorvo、Murata等占据,领导厂商Skyworks、Qorvo和Broadcom采用 IDM模式。晶圆代工模式也在兴起,主要有中国台湾的稳懋等。


滤波器领域,全球SAW滤波器市场份额前五位的厂商分别为村田(47%)、TDK(21%)、太阳诱电(14%)、Skyworks(9%)、Qorvo(4%),合计占比达 95%;全球BAW滤波器市场份额前三位分别为博通(87%)、Qorvo(8%)、太阳诱电(3%),合计占比达98%。


光模块领域,行业集中度较高。光模块中主要的电芯片,例如相干器件、调制解调芯片等,相关厂商包括Macom、semtech、sillconlabs、Maxim等;光部分(激光器、检测器)的相关厂商包括住友、三菱、lumentum、Oclaro、Neophotonics等;光模块行业的全球知名企业包括Finisar、博通、Avago、SourcePhotonics等。



4、设备研制环节


主设备是5G通信产业链投资规模大、技术壁垒要求高的关键组成部分。对主设备的投资通常约占总体投资的50%,主要包括无线、传输、核心网及承载设备。


-基站及传输设备-


基站是5G基础设施建设的重要组成部分。根据GIV预测数据:2025年,全球 5G基站部署数量将达到650万个,为28亿用户提供相关服务,人口占比近 60%。当前全球5G设备商主要包括爱立信、华为、诺基亚等,竞争格局基本趋于稳定。2020年4月,研究机构Brand Finance发布《Telecoms 150 2020》年度报告,综合评价全球十大最有价值和十大最强大的电信基础设施品牌。


2020年9月,市场调研机构Dell'Oro针对2020年第二季度全球电信设备市场进行调研,并对知名电信设备商综合竞争力进行了评估。报告指出2019到 2020年上半年,全球电信知名设备商前7名分别为华为、诺基亚、爱立信、中兴、思科、Ciena和三星,报告分析基于我国5G商用推进、网络建设和部署,华为、中兴市场保持良好增长态势。


2020年12月,Dell'Oro又持续跟踪发布了2020年第三季度全球整体电信设备市场报告,研究全球宽带接入、微波与光传输、移动核心网和无线接入网(RAN)、SP路由器和运营商以太网交换机(CES)等市场及设备商供应情况,再次对电信设备商进行了排名,前7 名企业分别为华为、诺基亚、爱立信、中兴、思科、Ciena和三星,相比第二季度没有变化。


-天线-


基站天线投资比例不高,但对基站通信系统中网络指标的影响巨大。5G时代的基站数量达到4G的1.5~2倍,基站数量增长为基站天线带来了巨大的市场空间。根据测算,5G时代全球基站的天线市场规模可达到7000亿元。


当前,射频天线市场集中度比较高,竞争格局基本趋于稳定,华为、凯瑟琳、康普等传统天线厂商占据了全球市场超过50%的份额,此外还有安费诺、安弗施、京信、通宇、摩比等厂商。



二、中游:移动运营服务


当前,5G中游主要是移动运营服务,根据全球移动供应商协会(GSA)最新统计数据,截至2020年12月,全球共计59个国家/地区的140家运营商宣布推出商用5G网络。2020年8月,英国知名品牌评估机构Brand Finance发布“2020全球150个最有价值的电信品牌榜”(Telecoms 150 2020)。


此外,从运营商区域投资来看,根据全球移动通信系统联盟(GSMA)统计数据,2020-2025年,亚太移动运营商5G网络部署投资将达到3310亿美元,占总体网络投资的80%以上,是5G网络部署最发达的地区,其中中国运营商将在其5G网络上投资超过1600亿美元,占网络总资本支出的90%。


三、下游:终端及应用场景


伴随5G中上游技术不断成熟,下游应用推进不断加速,智能终端、高清视频、物联网、工业互联网、车联网等领域取得一系列成果。


-智能终端-


5G作为通信技术和人工智能等新兴技术的融合,给传统终端产业带来新的生态变革,泛智能化终端成为新的发展趋势。智能手机仍是5G产业生态中最为重要的终端形态,但会赋能更为丰富的终端普及,包括VR、AR(增强现实)设备、智能硬件、物联网设备、头显、热点、室内/外CPE、笔记本电脑、模块、无人机、机器人终端等,市场空间逐步扩展,发展潜力巨大。


根据GSA 统计数据,截至2020年年底,全球发布5G终端设备559款,335款已经投入商用,其中手机终端占比近50%,是5G落地应用中消费者最关心的环节。IDC数据显示,2022年5G手机出货在智能手机中占比将接近三分之一。


从全球手机知名企业销售来看,根据IDC2020年第四季度全球手机市场跟踪报告数据,智能手机厂商前5名分别为三星、苹果、华为、小米和vivo。


在5G智能手机领域,根据SA最新统计数据,2020年全球5G智能手机市场优势企业包括华为、苹果和三星等,其中华为销售5G手机7960万部,市场占有率接近30%;苹果以5230万部5G手机占全球19.2%份额;三星销售4100万部5G手机,全球市场占有率为15.1%。


-高清视频-


高清视频是5G的杀手级应用之一,在全球视频市场的扩展潜力巨大,拥有庞大的视频客户群体。全球来看,日本在超高清视频产业推进中发挥着主导作用,4K、8K全产业链各环节均具备较强竞争力,超高清前端设备、播出领域和应用等领域全球领先,4K/8K感光器件、高端光学镜头和机内光学器件产能和质量具备全球竞争力,索尼、佳能、尼康、松下、日立等企业龙头效应明显。近几年来,韩国超高清产业也得到迅速发展,主要以高端面板为突破口,LGD、三星等企业具备较强创新能力。


-物联网-


物联网是5G后期的重点落地场景,主要包括消费级物联网和行业级物联网,根据产业界对5G广泛和深入研究,针对VR/AR、车联网、智能制造、智慧能源、无线医疗、无线家庭娱乐、联网无人机、社交网络、个人AI辅助和智慧城市等场景进行了梳理总结。


近年来,5G智慧家庭实验室,智能+5G互联工厂、5G+远程医疗等一批“5G+物联网”场景不断落地等,产业链成熟度不断提升。5G时代物联网市场扩展潜力巨大,根据IDC相关统计,2023年全球物联网蜂窝通信模组出货量将达到12.5亿件,2G物联网模块将逐步被5G和非标替代。


从全球供应链层面来看,根据2020年12月发布的“世界物联网500强企业排行榜”,华为、IBM、中国移动、qualcomm、英特尔、CASICloud、中国联通、Rostelecom、nfineon、诺基亚位列前10名。


-工业互联网-


根据《全球工业互联网平台创新发展白皮书(2018—2019)摘要版》的相关数据,全球工业互联网平台的市场规模呈现高速增长态势,预计2023年将达到 138.2亿美元,年复合增长率超过30%。美国、欧洲、亚太是工业互联网的三大核心区。


其中,美国、欧洲的综合实力占优,亚太地区市场的上升空间巨大。当前美国工业互联网发展优势明显,龙头企业示范效应突出,2014年3月,GE、AT&T、Cisco和IBM等企业成立工业互联网联盟(IIC),全面推进本国工业互联网技术标准化和试点示范进程。


近年来,GE、微软、罗克韦尔、亚马逊等巨头积极开展工业互联网试点示范,进一步助力了美国保持行业主导地位。欧洲工业互联网部署紧随其后,包括西门子、博世、ABB、SAP 在内的一批工业巨头结合自身制造业的基础优势,广泛开展工业互联网示范布局。亚太地区处于缩小差距,进一步加快进程的阶段。


2020年10月,Gartner发布《2020全球工业互联网平台魔力象限报告》,基于执行力、愿景完整性等指标,将亚马逊网络服务(AWS)、Braincube、微软、三星SDS、阿里巴巴、AVEVA、FORCAM、海尔等企业纳入全球工业互联网新入榜供应商和知名供应商名录。


-车联网-


当前,全球车联网产业进入信息化和智能化引领的新阶段,市场潜力巨大。北美车联网产业发展以企业为主体,主要通过市场力量推动行业和技术创新,凭借信息技术优势引领智能网联汽车发展,硅谷初创企业数量众多。


欧洲拥有世界领先的汽车企业及智能驾驶技术,优势企业转型升级示范效应明显,各国家将车联网等新技术作为未来核心竞争力重点培养,政府层面积极加大研发投入,全面加快本地区车联网产业布局。


亚洲依托市场优势和先进的交通基础设施,稳步推进智能网联汽车技术发展,市场上升潜力巨大。


附信达证券的下半年5G产业链趋势预测报告:


图片关键词

图片关键词

图片关键词

图片关键词

图片关键词

图片关键词

图片关键词

图片关键词

图片关键词

图片关键词

图片关键词

图片关键词

图片关键词

图片关键词

图片关键词

图片关键词



025-8320 9516
电话咨询
邮件咨询
在线地图