本文來自廣發(fā)證券,分析師許興軍、余高,感謝分享! 一、5G 時代陶瓷介質(zhì)濾波器有望成為主流方案 1.1 濾波器是 RRU 中的核心器件 濾波器,是可以使信號中特定頻率成分通過,并極大地衰減其他頻率成分的電子元器件。射頻信號在產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)拿恳粋€環(huán)節(jié)都有可能因為環(huán)境的干擾產(chǎn)生畸 變,以至于信號所攜帶的信息存在噪聲。為了消除噪聲,保證射頻的穩(wěn)定性,通信 系統(tǒng)中需使用濾波器去除噪聲干擾,以保證通信正確而有效的進行。 濾波器是射頻模塊中的關(guān)鍵一環(huán)。RRU(遠端射頻模塊)由收發(fā)信機、功放、濾波 器、電源等子系統(tǒng)構(gòu)成。射頻通信系統(tǒng)在收發(fā)系統(tǒng)的每一步調(diào)試前后,都需要濾波 器的作用。從物理結(jié)構(gòu)上來看,4G時期的主流方案金屬腔體濾波器一般占RRU體積的四分之一左右。
1.2 5G 對濾波器提出小型化、輕量化要求 為滿足5G的多樣化需求,3GPP提出重構(gòu)方案,引入CU-DU-AAU架構(gòu)。以往4G接入網(wǎng)主要由BBU(基帶處理單元)、RRU(射頻拉遠單元)、饋線、天線組成。而 5G的接入網(wǎng)將引入CU-DU-AAU構(gòu)架,其中: CU是中央單元,負責(zé)處理高層協(xié)議功能并集中管理多個DU,由原BBU中的非實時部分分割出來; DU是分布式接入單元,負責(zé)完成基帶處理功能,由原BBU的剩余功能分割出來。 AAU是有源天線單元,負責(zé)射頻處理功能與天線收發(fā)空間波的功能,由原RRU上移與天線合設(shè)組成。
同時,大規(guī)模天線陣列技術(shù)(Massive MIMO)是5G的關(guān)鍵技術(shù)之一。4G時期TDD 網(wǎng)絡(luò)天線通道數(shù)為2/4/8個,而Massive MIMO技術(shù)下的通道數(shù)將達到64/128/256 個。為實現(xiàn)提高系統(tǒng)頻譜效率、保證高頻頻段的有效傳播、提高信號可靠性等目 標,Massive MIMO成為了5G的關(guān)鍵技術(shù)之一。Massive MIMO可以提供豐富的空 間自由度,實現(xiàn)空分多址,提升小區(qū)峰值吞吐率、降低周邊干擾等。
AAU、Massive MIMO兩個技術(shù)同時對濾波器提出了小型化、輕量化的性能要求。 一方面,Massive MIMO AAU技術(shù)將帶來天線陣面成指數(shù)級增加,且RRU上移 至天面(4G RRU一般重20-30kg,最輕的為10kg),導(dǎo)致了基站天面承載數(shù) 量與重量的增加,對濾波器提出了減輕重量的要求; 另一方面,Massive MIMO帶來通道數(shù)激增,原先的2/4/8通道將擴展為 64/128/256通道,所需濾波器單元相應(yīng)增加,對濾波器提出了減小體積的要求。
1.3 未來介質(zhì)濾波器將成主流,中短期內(nèi)腔體與介質(zhì)共存 5G時代,濾波器將向小型化、輕量化發(fā)展。由于5G時代,Massive MIMO AAU技術(shù)將成為天線射頻的主要方案,鐵塔的天面資源將變得稀缺??紤]到鐵塔迎風(fēng)面積、載重的限制,射頻器件將向小型化輕量化發(fā)展。作為射頻重要器件的濾波器, 同時也將向小型化、輕量化發(fā)展。
腔體濾波器,正在進一步探索極限化小型腔體設(shè)計。腔體濾波器的一大特點是易實 現(xiàn),主要通過金屬切割或沖壓完成,工藝較為成熟。因此若腔體設(shè)計滿足使用需 求,工藝制造方面則較容易實現(xiàn)。為滿足5G對于濾波器小型化、集成化的要求, 腔體濾波器將進一步向小型化腔體設(shè)計發(fā)展,成為中短期內(nèi)的補充方案。 介質(zhì)濾波器有望成為市場主流方案。由于介質(zhì)濾波器具有體積小、Q值大、插損 低、穩(wěn)定性好、承受功率高的特點。為滿足陣列天線的要求,5G濾波器的尺寸要 求在50*30*30mm以下,介質(zhì)濾波器有望在5G時代成為市場主流方案。此外,由于 介質(zhì)濾波器以陶瓷粉體為原材料,將使得介質(zhì)濾波器的成本與售價相比傳統(tǒng)腔體濾 波器更低。 我們認為:中短期來看,腔體濾波器與介質(zhì)濾波器將共同存在;長期來看,陶瓷介 質(zhì)濾波器會成為主流方案。由于介質(zhì)濾波器工藝尚不完全成熟,僅有少數(shù)企業(yè)能夠提供經(jīng)過主設(shè)備廠商認證的介質(zhì)濾波器。因此,中短期看,小型化腔體濾波器仍然 會占據(jù)一定市場,形成腔體與介質(zhì)濾波器共存的情形;但長期來看,由于介質(zhì)濾波器在5G領(lǐng)域的應(yīng)用擁有絕對優(yōu)勢(尺寸小、重量輕,Q值大等),將成為主流方案。 二、新技術(shù)引領(lǐng)行業(yè)變革,市場空間有望倍增 2.1 市場空間:宏基站端濾波器行業(yè)市場空間有望倍增 5G時期,濾波器需求量將隨著Massive MIMO的應(yīng)用而大幅增加。4G時期,主流 的宏基站天線方案為8T8R的8通道方案;進入5G時期,主流的宏基站天線方案或 將為單面天線集成64通道的Massive MIMO方案,而且部分場景下可能使用更大規(guī) 模的天線陣列。 經(jīng)過我們的測算:5G時期濾波器在國內(nèi)基站端的市場空間有望達到445億,相比于 4G時期的彈性將達2.5倍。測算的假設(shè)與推斷: 根據(jù)5G采用頻率與組網(wǎng)方式,我們認為5G宏基站數(shù)量將為4G時期的1.3-1.5 倍,假設(shè)5G基站建設(shè)節(jié)奏與4G時期類似,則5G宏基站建設(shè)將在2025年基本完 成,屆時總基站數(shù)量將達500萬站; 每個基站設(shè)立3個天線扇面; 主流天線方案為64通道,若后續(xù)采用更大規(guī)模天線陣列,則實際市場空間將比 測算值更大; 根據(jù)5G頻譜劃分,中國移動主力頻段為2.6GHz、中國聯(lián)通與電信主力頻段為 3.5GHz。參考4G時期的基站數(shù)量比例,移動與聯(lián)通+電信的基站比例約為 1:1。 長期來看介質(zhì)濾波器是主流方案,當(dāng)前2.6GHz介質(zhì)濾波器單價為100元, 3.5GHz介質(zhì)濾波器為70元。參考4G時期濾波器廠商毛利率下降的趨勢,兩類 濾波器價格按照一定速度下降。
2.2 景氣周期:行業(yè)壁壘升高,景氣周期將至少維持 2 年以上 2.2.1 4G 復(fù)盤:濾波器行業(yè)的景氣周期為建設(shè)啟動后的 2 年左右 4G時期,濾波器企業(yè)的景氣周期體現(xiàn)為建設(shè)啟動后的前2年。4G時期,TD-LTE的 正式牌照放時間為2013年12月,但考慮到4G時期運營商的預(yù)商用建設(shè)規(guī)模較大 (5G工信部已明確表態(tài)限制預(yù)商用建設(shè)規(guī)模),可以認為2013年初運營商已經(jīng)開 始了規(guī)?;ㄔO(shè)。從大富科技、武漢凡谷的收入、利潤、毛利率各方面可以看出, 濾波器企業(yè)的景氣周期為建設(shè)啟動后的前2年。 4G景氣周期后,迫于市場競爭、產(chǎn)品降價壓力,毛利率有加速下滑趨勢。經(jīng)過2年 的景氣周期后,由于基站建設(shè)增速放緩,市場空間增速下降,疊加產(chǎn)品降價壓力, 濾波器廠商的毛利率呈現(xiàn)加速下滑趨勢,最終導(dǎo)致利潤的下滑。
2.2.2 5G 前瞻:行業(yè)壁壘高企,競爭環(huán)境改善,景氣周期有望拉長 一個典型的純陶瓷介質(zhì)濾波器的生產(chǎn)工藝包含陶瓷粉體造粒、壓制成型、保溫?zé)?結(jié)、印制銀層、開設(shè)耦合窗口陶瓷諧振器、表面貼裝、涂覆銀層、再燒結(jié)、調(diào)制、 測試與包裝等步驟。
與腔體濾波器相比,5G主流采用的介質(zhì)濾波器技術(shù)難度更高,其難點主要在于陶 瓷粉體材料的配方、制備與大規(guī)模自動化調(diào)試技術(shù)。 陶瓷粉體決定了介質(zhì)濾波器的性能,粉體的配方與制備的難度較高。介質(zhì)濾波器原 材料是陶瓷粉體,需要由多種化學(xué)原料按照科學(xué)的比例進行合成,陶瓷粉體決定了 介質(zhì)濾波器的最終性能,只有擁有好的材料配方才能獲得在一定使用條件下的高Q 值介質(zhì)陶瓷。除了配方以外,粉體材料加工過程也具有復(fù)雜性,例如以碳酸鋇為原 料的水熱法包括溶解、鈦?;⒏稍?、水熱、再次干燥等過程,酸堿控制不合理、 生成雜質(zhì)等都將損害粉體質(zhì)量。 大規(guī)模調(diào)試技術(shù)是濾波器生產(chǎn)的重點,或?qū)⒊蔀橹萍s介質(zhì)濾波器供應(yīng)商產(chǎn)能的關(guān)鍵。不論何種濾波器,調(diào)試向來是濾波器生產(chǎn)工藝中的重點。與腔體濾波器相比, 陶瓷介質(zhì)濾波器的調(diào)試更為困難: 一方面,陶瓷介質(zhì)濾波器的調(diào)試是對陶瓷諧振體進行調(diào)試,與腔體濾波器調(diào)試 需調(diào)諧螺釘不同,陶瓷介質(zhì)濾波器的調(diào)試中某些環(huán)節(jié)存在不可逆操作。若完全 采用手工調(diào)試,則很難保證一次調(diào)試成功,從而影響生產(chǎn)節(jié)奏。 另一方面,為了保證陶瓷介質(zhì)濾波器的大規(guī)模產(chǎn)能,需要進行大規(guī)模調(diào)試,則 需要自動化調(diào)試設(shè)備,當(dāng)前只有少部分廠家擁有陶瓷介質(zhì)濾波器的自動化調(diào)試 設(shè)備與技術(shù)。 最后,自動化調(diào)試設(shè)備的核心算法目前并不完善,仍需進一步研究。
我們認為:5G時期濾波器行業(yè)的景氣周期有望拉長,將至少維持2年以上。假設(shè) 2019年底發(fā)放牌照,規(guī)模化建設(shè)正式啟動,則景氣周期將至少維持至2021年底。 同時,相關(guān)企業(yè)的盈利能力也將得到提高。 由于陶瓷粉體配方與制備難度大,將導(dǎo)致行業(yè)壁壘升高;由于介質(zhì)濾波器大規(guī) 模調(diào)試的要求更高,將一定程度上限制行業(yè)產(chǎn)能的過度釋放。進而導(dǎo)致行業(yè)競 爭環(huán)境與4G時期相比得到明顯改善,景氣周期拉長。 同時,雖然原材料價格下降,使得介質(zhì)濾波器的單價與腔體濾波器相比明顯下 降。但在生產(chǎn)工藝難度加大,生產(chǎn)技術(shù)含量更高,競爭環(huán)境明顯改善等預(yù)期 下,介質(zhì)濾波器廠商的盈利能力有望提高。 2.3 行業(yè)格局:掌握微波陶瓷生產(chǎn)和調(diào)試技術(shù)的國產(chǎn)企業(yè)更具競爭力 2.3.1 5G 時期國產(chǎn)企業(yè)的全球競爭力將快速提升 全球優(yōu)秀的介質(zhì)濾波器供應(yīng)商主要有日本的村田、京瓷,以及美國的CTS、康普。 在介質(zhì)濾波器領(lǐng)域,由于美國公司產(chǎn)品價格相對較高,此前國內(nèi)主設(shè)備商在濾波器 領(lǐng)域的海外供應(yīng)商主要為日本的村田、京瓷。
5G時期,中國企業(yè)的全球競爭力將快速提升,提升國產(chǎn)品牌國內(nèi)占有率的同時, 有望走出國門。4G時期,國內(nèi)企業(yè)與海外公司相比尚存在差距,部分市場空間被 日企村田、京瓷占據(jù)。但從近年的情況來看,從技術(shù)方面,國內(nèi)企業(yè)與海外公司的 差距快速縮小,已經(jīng)形成趕超之勢;從價格方面,國產(chǎn)企業(yè)由于在成本端具有優(yōu) 勢,價格與海外企業(yè)相比具有明顯的優(yōu)勢。預(yù)計5G時期國產(chǎn)品牌的市場占有率將 得到大幅提升。此外,隨著中國在5G技術(shù)方面貢獻度的大幅提升,中國主設(shè)備企 業(yè)有望走出國門,相應(yīng)的上游配套行業(yè)(如濾波器等)也有望享受主設(shè)備商海外市 場占有率提升的紅利。 2.3.2 陶瓷粉體受重視,多數(shù)企業(yè)布局全產(chǎn)業(yè)鏈 介質(zhì)濾波器的產(chǎn)業(yè)鏈主要分為陶瓷粉體、介質(zhì)諧振器、介質(zhì)濾波器、主設(shè)備商四個 環(huán)節(jié)。其中:陶瓷粉體是工藝難點所在,粉體配方與制備決定了介質(zhì)濾波器的最終 性能,一般來說,濾波器廠商所用陶瓷粉體材料需要得到主設(shè)備商的認證與許可; 介質(zhì)諧振器,介質(zhì)諧振器的諧振頻率、溫漂、損耗參數(shù)直接決定介質(zhì)濾波器的質(zhì)量 和工作性能;介質(zhì)濾波器,多個模式相同的介質(zhì)諧振器貼裝為介質(zhì)濾波器,最終供 應(yīng)給主設(shè)備商。
當(dāng)前多數(shù)企業(yè)布局介質(zhì)濾波器產(chǎn)業(yè)鏈多個環(huán)節(jié),原材料陶瓷粉體決定了產(chǎn)品的性 能,受到企業(yè)的高度重視。原材料陶瓷粉體的配方和燒結(jié)是工藝難點,也是整個產(chǎn) 業(yè)鏈高附加值環(huán)節(jié)之一,多數(shù)公司希望在該領(lǐng)域具備自主知識產(chǎn)權(quán),以提升產(chǎn)品供 應(yīng)實力。 在介質(zhì)濾波器的產(chǎn)業(yè)鏈中,燦勤科技、艾福電子(東山精密子公司)、順絡(luò)電子、 國華新材(風(fēng)華高科子公司)、大富科技、武漢凡谷等公司進行了全產(chǎn)業(yè)鏈布局, 且多數(shù)企業(yè)參與了多個環(huán)節(jié)。各個環(huán)節(jié)參與者具體如下: 陶瓷粉體:國華新材(風(fēng)華高科子公司)、燦勤科技、艾福電子(東山精密子 公司)、順絡(luò)電子、大富科技、武漢凡谷。 介質(zhì)諧振器:燦勤科技、艾福電子(東山精密子公司)、順絡(luò)電子、國華新材 (風(fēng)華高科子公司)、大富科技、武漢凡谷、波發(fā)特(世嘉科技子公司)、國人通信。 介質(zhì)濾波器:燦勤科技、艾福電子(東山精密子公司)、順絡(luò)電子、國華新材 (風(fēng)華高科子公司)、大富科技、武漢凡谷等。上述企業(yè)研發(fā)制造進度不盡相 同,并且預(yù)計未來還會有更多企業(yè)加入介質(zhì)濾波器的生產(chǎn)陣營。
掌握微波陶瓷技術(shù)的企業(yè)成為濾波器行業(yè)新進入者。由于微波陶瓷技術(shù)(包括陶瓷 材料配制、燒結(jié)等)是介質(zhì)濾波器核心技術(shù)之一,由此也為掌握微波陶瓷技術(shù)的企 業(yè)帶來了進入介質(zhì)濾波器市場的機會。 這類企業(yè)中,有國華新材、燦勤科技、艾福電子、順絡(luò)電子。其中,國華新材是基 于原材料陶瓷粉體技術(shù),逐步向下游擴展,最終進入介質(zhì)濾波器領(lǐng)域并形成全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋;燦勤科技與艾福電子,則是由提供介質(zhì)諧振器開始,逐步進行技術(shù)擴展, 最終進入介質(zhì)濾波器領(lǐng)域;順絡(luò)電子是基于片式電子元件研發(fā)的經(jīng)驗,進行了 LTCC(低溫共燒陶瓷)微波器件的技術(shù)積累,產(chǎn)品包括天線與濾波器。這些公司 由陶瓷產(chǎn)品逐步切入無線和濾波器領(lǐng)域的路徑,與海外公司村田、京瓷類似。 為了順應(yīng)變化,4G時代的主流濾波器供應(yīng)商大富科技、武漢凡谷等此前也進行了 布局。4G時代的濾波器供應(yīng)商大富科技、武漢凡谷等公司,面對5G對小型化、高 Q值濾波器的需求,也在此前進行了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的布局。大富科技,自2011年起建立 了介質(zhì)材料博士后工作站,擁有具備介質(zhì)材料研發(fā)、配方工藝、介質(zhì)射頻產(chǎn)品整體 設(shè)計能力和相關(guān)技術(shù);武漢凡谷,2013年成立陶瓷材料公司,致力于微波陶瓷材 料、微波陶瓷介質(zhì)諧振器、微波陶瓷介質(zhì)濾波器的研制。 我們認為:兩類企業(yè)各有優(yōu)勢,掌握微波陶瓷生產(chǎn)和大規(guī)模調(diào)試技術(shù)的國產(chǎn)企業(yè)將 在5G浪潮下更具競爭力。行業(yè)新進入者進入介質(zhì)濾波器領(lǐng)域,初期可能在微波陶 瓷技術(shù)方面具有一定優(yōu)勢;4G時代濾波器主流供應(yīng)商也同樣在若干年前對介質(zhì)濾 波器技術(shù)進行了布局,在濾波器設(shè)計、行業(yè)經(jīng)驗、客戶資源等方面可能具有一定優(yōu) 勢。建議關(guān)注相關(guān)企業(yè)在客戶認證、訂單規(guī)模、以及產(chǎn)能提升等方面的進度。 投資建議 進入5G時代,由于Massive MIMO、AAU技術(shù)的需要,濾波器向著小型化、輕量化 方向發(fā)展。介質(zhì)濾波器有望取代傳統(tǒng)金屬腔體濾波器成為主流方案。 總結(jié)來看,濾波器行業(yè)將成為極具市場空間彈性的5G細分領(lǐng)域??紤]到Massive MIMO技術(shù)帶來通道數(shù)的激增、5G宏基站數(shù)量增加等因素,5G時期宏基站端介質(zhì) 濾波器市場空間有望達445億元,有望達到4G時期的2.5倍。若再考慮到后續(xù)小基 站的建設(shè),濾波器行業(yè)的市場空間將會更大。 同時,5G時期濾波器行業(yè)的景氣周期有望拉長,將至少維持2年以上。假設(shè)2019年 底發(fā)放牌照,規(guī)模化建設(shè)正式啟動,則景氣周期將至少維持至2021年底。由于工 藝難度的加大,介質(zhì)濾波器行業(yè)壁壘升高;由于介質(zhì)材料大規(guī)模調(diào)試的要求更高, 也將一定程度限制產(chǎn)能的過度釋放,進而使得行業(yè)競爭環(huán)境改善,景氣周期拉長, 盈利能力提升。 面對一個更有吸引力的市場,國內(nèi)參與介質(zhì)濾波器生產(chǎn)的公司主要有兩類: 一是基于原有技術(shù)拓展進入介質(zhì)濾波器領(lǐng)域的企業(yè),如燦勤科技、艾福電子 (東山精密子公司)、順絡(luò)電子、國華新材(風(fēng)華高科子公司)等。 二是3G/4G時期主要生產(chǎn)腔體濾波器的企業(yè),如大富科技、武漢凡谷等。這些企業(yè)也都在多年前開始研究微波陶瓷技術(shù),布局介質(zhì)濾波器產(chǎn)業(yè)鏈。 兩類企業(yè)各有優(yōu)勢,掌握微波陶瓷生產(chǎn)和大規(guī)模調(diào)試技術(shù)的國產(chǎn)企業(yè)將在5G浪潮下更具競爭力。 我們認為,濾波器行業(yè)將充分受益于5G技術(shù)帶來的變革,市場空間有望倍增,景氣周期有望拉長,優(yōu)秀國產(chǎn)企業(yè)在全球視野下將更具競爭力。我們看好覆蓋介質(zhì)濾 波器全產(chǎn)業(yè)鏈、掌握介質(zhì)濾波器自主研發(fā)能力、規(guī)?;a(chǎn)能力的企業(yè),看好國產(chǎn) 介質(zhì)濾波器企業(yè)在5G變革中的發(fā)展前景。 相關(guān)公司有東山精密、順絡(luò)電子、風(fēng)華高科、大富科技、武漢凡谷以及世嘉科技等。
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