电子行业2021年度策略报告:芯屏自主,5G已来

一、 市场回顾:电子行业跑赢沪深 300 指数 13.63pct

2021 年投资策略:芯屏自主,5G已来

我国是全球制造业大国,制造业是我国经济支柱性产业,2019年受到贸易摩擦的影响,电子板块经 历了一轮震荡,但随着贸易战情绪的钝化以及国产替代进程的逐步推进,电子行业部分子版块估值 得到修复,其中半导体产业链、消费电子等公司 2020年股价表现较好。展望 2021年,一方面,随 着旗舰机型 20 年三季度密集发布,5G 手机迎来换机潮,5G 手机有望起量;另一方面,在国家政 策扶持引导下,半导体企业发展提速,国内企业自主创新能力会进一步提升。因此,维持电子行业“强于大市”的评级。

芯片国产化:1)华为供应链回迁利好国内 IC 行业:华为被制裁后迅速调整了供应链策略,大力扶 持国内供应商,给予充分的机会成长;2)政策扶植力度加码:经过此次贸易战后供应链安全逐步被 重视,同时在国家政策和资金扶持引导下,国内企业自主创新能力会进一步提升;3)国产设备、材 料、制造等验证及导入全面提速:长期来看半导体等核心技术的国产化需求凸显,国内产业链企业 有也意调整供应链以分散风险,给国内半导体企业更多机会,同时中芯南方与长江储存二期的扩产 也加速了国产化设备的导入进程,建议关注。

面板:1)日韩企业逐步退出市场:大陆厂商以华星光电和京东方 A 为代表,贴近下游客户,逐步在 市场上占据主导地位,三星和 LG逐步退出 LCD领域;2)市场集中度提升,周期弱化:2021年完 成交割后京东方+华星预计份额到达 44%,LG 和三星将退出 LCD 面板市场。长期来看,整合完成 后,面板价格将回归稳定,面板的周期属性将会弱化,液晶面板产业将进入良率至上、管理优先的 时代;3)mini LED导入市场:包括 TCL在内的数家面板及品牌厂商已于 2019年开始陆续推出 Mini LED背光的产品。预期 Apple将于 2021年开始大量导入 Mini LED背光至 iPad、MacBook 等产品, 建议关注。

5G 产业链:1)射频器件的数量和集成度提升:射频前端作为手机通信功能的核心组件,直接影响 着手机的信号收发。多天线收发(MIMO)和载波聚合(CA)技术在 5G 时代继续延续,使得射频 前端的复杂度大大上升;2)5G射频的 ASP 大幅提升:从 2G时代的约 3美元,增加到 3G时代的 8 美元、4G时代的 28美元,预计在 5G时代,射频模组的成本会超过 40美元,产业链公司受益。

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二、半导体:国产化提速,先进制程待突破

2.1 背景:外部环境不确定下,国产化迫在眉睫

以半导体为代表的科技产业领域是中美角力关键焦点:2018年 4月,中兴通讯遭遇美国“禁售令”; 2019 年 5 月 15日,美国商务部表示将把华为及 70家关联企业列入“实体清单”;2020 年 10月 4 日晚中芯国际在港交所公告,其部分供应商收到美国出口管制规定的进一步限制。

目前国内半导体需求旺盛,国内供给能力不足:以集成电路为例,2019年我国集成电路出口金额为 1016 亿美元,进口金额为 3055 亿美元。从 2015 年开始,集成电路进口金额连续 5 年超过原油成 为我国第一大进口商品。集成电路领域严重的进口依赖,影响到我国的能源安全、军事安全、信息 安全。

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2.2 政策:减税是主旋律,向先进制程倾斜

2.3 现况:IP/设备/材料/制造是瓶颈,先进制程待突破

按产品来划分,半导体产品可分为集成电路、分立器件、光电器件和传感器四种。集成电路作为半 导体的核心产品,又分为逻辑器件、存储器件、微处理器和模拟电路四类,占据整个半导体行业规 模八成以上。光电子器件、分立器件和传感器虽然应用广泛,但需求和单价与集成电路差距较大。

半导体行业目前主流商业模式有两种:一是集成器件制造模式(IDM 模式)。以英特尔、三星、SK 海力士为代表,从设计到制造、封测直至进入市场全部覆盖;另一种是垂直分工模式,上游的芯片设计公司(Fabless)负责芯片的设计,设计好的芯片掩膜版图交由中游的晶圆厂(Foundry)进行 制造,加工完成的晶圆交由下游的封装测试公司进行切割、封装和测试,每一个环节由专门的公司 负责。

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垂直分工模式的产生源于半导体行业资本密集型和技术密集型的特点。晶圆代工属于重资产行业, 目前 5nm 制程工艺的工厂投资金额可达百亿美元量级,巨额的资本投入使得绝大多数半导体公司无 力支撑如此高昂的开支。1987年台积电的成立标志着半导体行业从垂直化向分工化的变革。一方面, 晶圆代工厂商通过集中产能优势,提高产线利用率来摊薄生产成本,降低了半导体行业的准入门槛, 使得更多的中小、初创型 IC设计公司进入市场,促进了半导体行业的繁荣。另一方面,半导体工艺 制程的不断进步形成了晶圆代工行业的壁垒。

生产制造环节(晶圆代工)是制约国内集成电路产业发展的最大短板,国产半导体振兴之路道阻且 长:国内 IC设计能力近十年来有了较大进步,华为海思在通信、安防芯片领域已经达到全球领先水 平;IC封测领域国产化最为成功,诞生了长电科技、通富微电等一批领先的封测厂,位列全球第一 梯队;但是材料、设备及制造环节与国外领先企业仍然存在不少的差距。

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半导体 IP 授权属于半导体设计的上游,IP 主要分为软 IP、固 IP 和硬 IP。软 IP 是用 Verilog/VHDL 等硬件描述语言描述的功能块,不涉及具体电路元件。固 IP 是以电路元件实现的功能模块。硬 IP 提供设计的最终阶段产品——掩膜。IP 授权的出现源自半导体设计行业的分工,设计公司无需对芯 片每个细节进行设计,通过购买成熟可靠的 IP 方案,实现某个特定功能。这种类似搭积木的开发模 式,缩短了芯片开发的时间,提升了芯片的性能。全球半导体 IP 市场在 2018年整体市场规模为 49 亿美元。其中 ARM公司是 IP 领域绝对龙头,占据近 41%市场份额。

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EDA 设计软件通过硬件描述语言完成芯片逻辑实现的过程,EDA 软件提高了电路设计的效率和可操 作性,加快了设计速度。目前EDA设计软件领域集成度较高,Cadence、Synopsys和 MentorGraphics 三巨头占据了 EDA 设计市场 95%以上的市场份额,EDA 市场高度集中。

2.5 制造:晶圆代工市场一超多强,国内先进制程待突破

2020年全球晶圆代工产值预计增长 20%:2019年全球芯片代工产业市场规模为 684亿美金,同比 下滑 1.89%,主要是受到智能手机出货下降的影响。2020年在 5nm/7nm 高端制程及产能利用率提 升背景下,全球晶圆代工市场产值达到 824亿元,同比增长 20%。短期来看,在 PMIC、驱动 IC等 需求下,8 寸晶圆代工产能供不应求,晶圆代工产能利用率维持高位。

对比台积电,国内晶圆厂的资本开支存在明显差距:2019 年台积电资本开支为 149 亿美金,预计 2020 年将达到 170 亿美金。而国内领先的晶圆代工厂商中芯国际 2019 年资本开支为 20 亿美金, 在 IC 国产化提速的背景下预计 2020 年资本开支有望达到 62 亿美金,相比国际领先厂商仍然存在 不少的差距,随着中芯国内 A 股上市进一步打开融资渠道,预计中芯未来的研发和扩产能得到有力 支撑。

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台积电领先:从企业来看,2019年台积电以 51%的市场占有率处于绝对领先的地位,三星和格罗方 德分列第二、第三,国内厂商中芯国际暂列第五。从制程工艺来看,领先工艺(5nm+7nm)目前占 据 25%左右的市场份额,主要用于 CPU、GPU 等超大规模逻辑集成电路的制造。

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制程的进步使得集成电路上的单个晶体管体积更小,能耗更低。单位面积的硅晶圆上能够容纳更多 晶体管,提升了芯片性能。目前半导体制程工艺的进步已经越来越困难,具体原因有以下三点:

 良品率的限制:每个硅原子直径大约 0.1nm,在 10nm 制程下,每个间隔之间只有不到 100 颗原子。一个原子的缺陷就会严重影响到产品的良率。

 短沟道效应:晶体管阈值电压随着晶体管尺寸的缩小而降低,导致沟道无法完全关闭造成漏电, 提高了芯片功耗。

 光刻机技术限制:目前 7nm 工艺用到的极紫外光刻机需要设计出复杂的反射光路,经过多次镜 面反射后,光源强度大大衰减,造成光刻胶曝光强度不足。

移动设备主导的半导体市场,更加注重功耗的降低。移动设备受锂电池续航所限,CPU功耗变得尤 为重要。2011年左右,随着智能手机渗透率的迅速提高,消费电子的重心开始从 PC端向移动端倾 斜,传统 PC 芯片巨头英特尔在移动端的举步不前也导致了其制程发展在近 5 年放慢了脚步。台积 电、三星得益于智能手机芯片庞大出货量,在制程工艺方面拼命追赶。从 2011年落后英特尔一代制 程到 15 年赶上,最终在 17 年实现反超。

台积电 2020年 5nm 量产,预计在 2022年 3nm 进行规模化量产。此前代工市场份额第三、第四的 格罗方德和联华电子均已宣布暂缓 10nm 以下制程的研发。目前芯片制造的先进制程竞争就只剩下 台积电和三星两家。领先厂商通过提前量产获取订单,分摊工厂折旧,进而继续研发下一代工艺, 使得后进厂商在先进制程工艺上的投资低于预期回报而放弃竞争,以此扩大市场份额、形成壁垒。 未来芯片代工领域马太效应会愈加明显,国内厂商有望在政策和资金的加持下竞争实力进一步增强。

国内先进制程待突破:2020 年三季度中芯国际第一代先进工艺技术 14nm 工艺技术平台相对完整, 产品应用广泛,包括通讯、消费、电脑、物联网、车载等各类平台;第二代先进工艺技术 N+1正在 客户产品验证,小批量试产,应用为高性能运算。

三、面板:景气度上行,企业获利提升

3.1 供给端:日韩厂商退出,国内尚无规模建厂计划

面板的供需存在明显的周期波动:供给偏紧—景气提升—面板价格上行—企业盈利提升—企业扩产 —供给偏松—面板价格下行—景气回落—企业关厂/限产。从 2015年开始,包括京东方、华星光电、 惠科等在政府支持下均积极扩产,面板价格自 2017-2019 年整体呈现下降趋势。

面板景气度上行,价格上涨:2020年年初至今 LCD TV 面板价格整体上涨幅度较大,其中 32寸从 1 月份的 32 USD/片上涨至 11月的 60 USD/片,上涨幅度达到 88%;55寸从 1月份的 102 USD/ 片上涨至 11月的 164 USD/片,上涨幅度达到 61%,包括其他尺寸如 43寸、50寸、65寸和 75寸 等均出现不同程度的价格上涨,面板价格的上涨主要来自于供给端产能收缩和电视面板大尺寸化。

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液晶面板产业属于资本密集、技术密集、劳动力密集的三高产业,其“三高壁垒”将多数新入生产 者挡在门外。韩国、日本、中国台湾在面板行业具有先发优势,垄断面板供给市场多年,中国大陆 液晶面板过去长期依赖进口。中国大陆进入液晶显示领域始于 80年代,国家鼓励液晶显示技术和产 品规模化发展,全球制造业向中国大陆转移的同时,液晶显示制造产业也加速向中国大陆转移,以 京东方 A、华星光电为代表的大陆 TV 面板厂商逐步崛起

我们认为面板涨价的预期来自于供给端产能收缩和新一轮电视备货需求:1)供给端产能退出方面: 韩国三星的 L8-1-1 在 19Q3 关闭 80K/月(8.5 代线,玻璃基板大片)的产能,三星的 L8-2-1(8.5 代线,玻璃基板大片)在 19Q3关闭 35K/月的产能,预计三星 L8和 L7产线在 2021Q1后关闭。LGD 的 P7(7.5代线,玻璃基板大片 1950*2250mm)公司 19Q4关闭 50K/月的产能,2020年继续关闭 75K/月的产能。LGD 的 P8(8.5 代线,玻璃基板大片 2200*2500mm)公司 19Q4 关闭 140K 的产 能,剩余 100K 产能,预计 LGD 的 P7 和 P8 产线各保留 100K/月的产能至 2021年底;2)供给端 产能增加方面:京东方武汉的 10.5代线和惠科绵阳的 8.6代线有新的产能贡献外,其余产线产能增 加有限,与此同时 2020 年后各大面板厂商暂无新建面板厂的计划。

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3.2 需求端:2020 年前低后高,2021 年电视面板紧平衡

疫情影响上半年电视面板的出货:2020年 Q1和 Q2电视面板的出货量分别为 6425万台和 6479万 台,同比 2019 年 Q1 和 Q2 分别下降 8.2%和 8.46%,主要是在新冠疫情的背景下,物流和线下销 售渠道受阻。三季度开始随着疫情的影响逐步被消化叠加北美地区消费券的发放,电视下游需求恢 复带动电视面板出货增长,三季度环比二季度环比增长 9.6%,预计 2020 年全年电视面板出货为 26850 万台,同比下降 6.5%。

电视大尺寸化明显:在智能时代的今天,能带来更好视觉享受的大屏电视越来越受欢迎,尤其是看 高清电影,或者是玩大型 3D 游戏,高清大屏所带来的视觉冲击力不言而喻。此前,广电总局领导 表示,持续推进 8K 超高清电视内容建设,支持体育赛事、纪录片、电视剧、文化科技等超高清节目 制作,支持有条件的地区打造超高清电视内容制作生产基地。十年前电视主流电视尺寸是 32 英寸, 如今 55英寸的电视成为主流,预计 2020年全年电视面板的出货面积有望达到 1.7亿平方米,相比 2019 年的 1.68亿平方米提升 0.7%,随着 55寸、65寸电视销售占比的提升,预计液晶电视的平均 尺寸未来将继续增大,电视领域“尺寸迭代”效应带动的大尺寸化也将驱动电视需求面积的增长。

2021年电视面板紧平衡,价格高位震荡,厂商获利改善:根据面板上 TV 面板的产能规划,预计 2021 年电视面板依然处于紧平衡,电视面板价格处于高位震荡,厂商的获利得到改善。

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在面板的需求端,液晶面板需求概况可以通过应用产品市场角度来进行探讨:大尺寸液晶面板主要 应用在信息产品,如笔记本电脑、计算机监视器;消费性产品如液晶电视、智慧型手机、平板电脑; 其他应用如机场资讯广告牌、户外广告广告牌、工业计算机、飞航用仪表板、医疗用面板等等。

另外,电视是液晶面板产能去化的最大领域,占到面板产能消化的 79%,其次是监视器、电脑等。 监视器领域,预期 2020年监视器液晶面板需求面积有望达到 0.27亿千平方米,同比增速达到 13%。 笔记本领域,预期 2020年监视器液晶面板需求面积有望达到 0.13亿千平方米,同比增速达到 10%。 2020 年全年液晶面板需求面积有望达到 2.16 亿平方米,同比增速达到 3%。

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3.3 竞争格局:集中度提升&周期属性弱化,厂商获利提升

2016-2018 年受到国内高世代线产能快速释放的影响,液晶面板整体供大于求,面板行业价格显著 下降。如32寸面板从2017年 8月的 70美元/片下跌到2019年底的 32美元/片左右,价格下降54%, 面板厂商盈利能力进一步走低。随着各厂商调整产品结构,以韩国为首的面板厂商开始布局 OLED 产线,逐步关闭或者转换 LCD 产线。

2018 年底中国大陆面板产能市场份额达到 36.8%,超过韩国成为第一大面板生产基地。预计随着国 内新产线产能释放,预计 2021 年中国大陆面板产能市场份额有望达到 60%以上,市场话语权明显 提升。

一方面,中国大陆作为全球最重要的消费市场,除了有中国内需的基本盘支撑外,电视品牌厂商逐 步成长起来,培育了海信、TCL、创维、小米等众多优秀内地电视品牌厂商,也为大陆面板厂出货 找到新的出海口;另一方面,在液晶面板生产工艺及流程上经过多年的技术沉淀,国内厂商由学习 走向成熟。但是,面板产线的投资依然属于重资本投入,一条 8.5 代线的液晶面板产线投资大约在 300 亿人民币上下,海外厂商受限于资金的压力或者利益最大化的考虑投资意愿不强,内地面板厂 在政府的支持下投资意愿明显高于海外厂商。

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国内整合进入尾声:9月份京东方公告公司拟收购南京中电熊猫显示科技有限公司 80.83%的股权平 板和成都中电熊猫显示科技有限公司 51%的股权,收购合计耗资不低于 121.17亿元。此前,8月底 TCL 科技发布公告,确认将以约 10.80亿美元购入苏州三星电子液晶显示科技有限公司 60%的股权 以及苏州三星显示有限公司 100%的股权,两家预计都将于 2021 年完成交割。

集中度提升,21 年京东方+华星预计份额到达 44%:国内厂商方面,预计京东方和华星光电(TCL 科技)的并购整合后,国内的并购整合进入尾声,国内的面板厂商只剩下京东方、华星光电和惠科 为主,2021年完成交割后京东方+华星预计份额到达 44%,LG和三星将退出 LCD面板市场。长期 来看,整合完成后,面板价格将回归稳定,面板的周期属性将会弱化,液晶面板产业将进入良率至 上、管理优先的时代,建议关注 TCL 科技等面板厂商。

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3.4 技术升级:Mini 背光导入市场

Mini LED的产品主要分为显示屏和背光产品,Mini LED显示屏实际上是小间距显示屏的延续,我们 判断短期内受到成本较高的因素影响,渗透比较缓慢。Mini LED背光的产品技术已经比较成熟,有 望率先推上市场。Mini LED背光就是 LED背光的升级,原本 LED灯条仅仅是一条,利用导光板实 现亮度铺展,而 Mini LED背光则是利用数量极多的超小尺寸的 LED灯组实现背光效果。这样一来, Mini LED背光不仅能将调光分区数(Local Dimming Zones)做得更细致,达到高动态范围(HDR)呈现 高对比度效果,还能缩短光学距离(OD)以降低整机厚度达到薄型化需求。Mini LED背光驱动方式沿 用了 LED背光的 Driver IC 芯片驱动,电视、显示器制造商可利用现有生产线制造 Mini LED 背光。

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相比 Micro LED,Mini LED更像 Micro LED未成熟之前的过渡阶段的技术,两者差别主要体现在: 1)Micro LED使用的芯片尺寸更小,在 100微米以下,Mini LED的芯片尺寸在 100-200 微米;2) Micro LED 最后以自发光的成像,而现阶段 Mini LED 主要是作为背光使用。

以现有 LED 制程设备极限观察,固晶机最小尺寸可达到 70µm 芯片,精准度误差 3µm。SMT 打 件的最小尺寸极限为 127µm (5mil) 芯片。黄光显影的间距至少 70µm,点测最小尺寸约 100µm 芯 片。当芯片尺寸小于 100µm 的时候,许多的问题将会产生。因此,使用 Mini LED作为 Micro LED 未成熟之前的过渡阶段的技术。

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Mini LED在信赖度、亮度、节能、耐用度等方面胜过 OLED,特别是在产品寿命方面远 OLED。成 本方面,OLED 在面板尺寸放大时,生产良率会大幅下降,导致大尺寸 OLED 价格居高不下,而 Mini LED可透过拼接的方式将尺寸任意放大,无良率问题。因此,Mini LED在中大尺寸(>10”)显 示如平板、笔电、电视等产品的成本相较 OLED更有竞争力,且未来进入大量生产阶段的成本下降 潜力大。

目前,包括 TCL在内的数家面板及品牌厂商已于 2019年开始陆续推出 Mini LED背光的产品。预期 Apple 将于 2021年开始大量导入 Mini LED背光至 iPad、MacBook 等产品。根据 LEDinside 的预 估,Mini LED 背光在 2024 年在终端产品渗透率有望达到 15~20%。预估 Mini LED 市场规模将从 2019 年 2 亿美元,大幅成长至 2024 年 25 亿美元,年复合成长率 65.7%。

LED微小化,Mini LED的尺寸为 100~200um 的 LED芯片,为一般 LED尺寸的 20%以下,因此 LED 生产的一致性、光均匀性要求高。LED 灯板 PCB,Mini LED 直下式采用一整片灯板,材质为类软 板设计,并须拥有高度的耐用性、耐热度、平整度。LED 巨量转移、修复/测试及组装,Mini LED 采用高达 10,000以上的 LED晶粒,每个 LED的间距 Pitch 精准度要求高,同时须拥有坏点的修复 能力,因此在打件/转移的速度、良率、准确度、修复有极高的难度,为 Mini LED 的核心技术。

中国量产 Mini LED芯片的厂商主要包括三安和华灿光电,背光方面,主要以三安光电为主;显示屏 方面,三安和华灿均有相关产品。Mini 背光封装方面,主要厂商为国星、瑞丰和聚飞光电;Mini RGB 封装方面,主要分为两个路线,COB 和 N in 1,国星光电、木林森以 N in 1为主,雷曼光电、长春 希达以 COB 为主,东山精密、晶台光电则两者皆有。大尺寸背光方面,公司客户主要涵盖康佳、 TCL 等国内一流厂商,在电视销量增长有限的大环境下,Mini LED有望驱动大尺寸背光业务新一轮 的增长。

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四、消费电子:5G 手机起量,关注细分领域龙头

智能机出货趋缓&集中度提升:2009-2012 年,功能机向智能机转变,智能机的渗透率逐步提升带 动了手机整体的销量;2013-2016年,智能手机外观及硬件升级,手机的创新升级引领新一轮增长; 2016 年-至今,智能手机增长乏力,2019 年全球智能手机出货量为 13.71 亿部,同比下滑 2.25%。 品牌集中度持续提升:苹果、华为、OPPO、VIVO、小米等前六品牌厂商市场份额持续提升,从 2018 年的 67%提升至 2019 年的 70%。

静待 5G换机潮:2020年 5G手机大规模上市,5G手机全球渗透率有望达到 15%,5G手机的出货 量有望达到 2亿台。随着三季度苹果发布 5G手机,预计 2021年 5G手机的渗透率有望到达 35%, 5G 手机的出货量有望达到 5 亿台。

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4.1 消费电子之射频,红利释放期

过去十几年的时间,通讯行业经历了从 2G到 3G,再由 3G到 4G 的逐步迭代。更多频段得开发、 新技术得引入令高速网络普及,手机也由当年短信电话的功能机转变为更加多元的智能终端,满足 我们即时下载、社交直播、在线游戏等需求。伴随着这种转变,通讯性能成为衡量一款手机的重要 指标。这其中射频前端(RFFE)作为核心组件,其作用更是举足轻重,主要包括功率放大器(PA)、天 线开关(Switch)、滤波器(Filter)、双工器(Duplexer 和 Diplexer)和低噪声放大器(LNA)等,直接影响着手机的信号收发。其中,天线开关负责不同射频通道之间的转换;滤波器负责射频信号的滤波; 双工器负责 FDD 系统的双工切换和接收发射通道的射频信号滤波;PA 负责发射通道的射频信号放 大;LNA 负责接收通道的射频信号放大。

手机下载(听电话)的原理:先由天线传送过来高频类比讯号(电磁波),由传送接收器(Rx)接 收进来,再经由带通滤波器(BPF)得到特定频率范围(频带)的高频类比讯号,由低杂讯放大器 (LNA)将微弱的讯号放大,由混频器(Mixer)转换成所需要的频率,由解调器(Demodulator) 转换成数码语音讯号,最后由基频芯片(BB)处理数码语音讯号,反之亦然。

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4.1.1 手机射频趋势之一:射频前端器件增加

通信技术从 2G 发展到 5G,手机射频前端最大的变化在于支持的频段增加。2G 时代,通信制式只 有 GSM 和 CDMA 两种,射频前端采用分立器件模式,手机支持的频段不超过 5 个;3G 时代,由 于手机需要向下兼容 2G制式,多模的概念产生了,手机支持的频段最多可达 9个;4G时代的全网 通手机所能够支持的频段数量猛增到 37 个。

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射频前端升级,器件增加:频谱资源是一种非常珍贵的资源,由 2G到 5G,使用的频段变多,且频 带宽了,可以提供的容量增大了,用户可以享受更高的网络速度。未来手机终端将支持更多的频段 和制式,意味着手机需要更多的射频前端器件。新增支持一个 2G或 3G频段需增加一个相应频段的 滤波器和天线开关端口,由于 LTE 接收分集的存在,新增支持一个 LTE 频段则至少需要增加两个相应频段的滤波器和天线开关端口。全球 LTE 频段众多,一颗 PA 无法支持全球所有的 LTE 频段,所 以在一些特殊的频段还可能需要增加额外的 PA。

4.1.2 手机射频趋势之二:射频前端集成化

射频前端的发展自始至终围绕着基带芯片的进步,从 4G时代开始,高通推出 MDM9615“五模十频” 基带使得一部手机可以在全球几乎任何网络中使用,从而促进了射频龙头厂商推出集成化度更高的 射频前端产品,这一趋势在 5G时代得到了延续;从 2G到 5G,射频前端经历了从分立器件到 FEMiD, 再到 PAMiD 的演变,整个射频前端的集成化趋势愈加明显。

 FEMiD(Front End Modules integrated Duplexers)

FEMiD指把滤波器组、开关组和双工器通过 SIP 封装在一枚芯片中。FEMiD最早出现在 3G时代是 由于 3G手机第一次有了多模多频段(MMMB)的需求,当时主导 FEMiD市场的是以 Murata和 TDK 为代表的无源器件厂商,它们把开关器件和多个频段的滤波器集成到一枚芯片当中打包出售,一方面为手机厂商降低设计和采购难度,另一方面也能够为自身带来更高的利润。事实上从 3G 时代开 始,整个 RF 前端方案的进化都是围绕多模多频段进行的。从技术的角度看,FEMiD 的实现难度并 不高。当时的主流 PA 供应商诸如 Skyworks、Renesas、Avago(Broadcom)在自身缺乏无源器件 工艺的情况下无意涉足这样一个领域。

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 PAMid(Power Amplifier Modules integrated Duplexers)

PAMiD 把 PA 和 FEM 一起打包封装,使得射频前端的集成度再一次提高。PAMiD 相对于 FEMiD 来说,有两大优势:一方面通过小尺寸集总元件进行匹配,提高集成度集成度,节省手机 PCB 面积; 另一方面,PA 的输出匹配是整个射频前端设计最繁琐的步骤,PAMiD的出现使得 PA 的输出匹配工 作由 RF器件供应商承担。对于手机厂商(OEM)来说,PAMiD的出现让射频前端从以前一个复杂 的系统工程变成了简单的搭积木工作,手机厂商只需要根据设计规划,采购相应频段的 PAMiD模 块。

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 射频前端主线的是从无源集成到有源集成

射频前端发展的主线是从 FEMiD(无源器件集成)迈向 PAMiD(有源+无源器件集成)的过程。PAMiD 虽然集成度高,节省手机 PCB 空间,但支持多频段+CA+MIMO的 PAMiD成本高昂,一般手机厂商难以承受。目前主要是苹果这样出货量大且 SKU较少的高端品牌采用。对于其他大部分手机厂商来 说,根据不同机型搭配不同的射频方案,才是更为合理的选择。目前射频前端厂商推出的产品种类 众多,OEM 厂商可以根据不同需求选择搭配。

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在手机轻薄化趋势下,内部的硬件空间越来越小,通信的复杂化及手机功能的多样化使得射频元件 数量越来越多。射频前端(RFFE)有朝向模块化、设计更简化的发展趋势,由于射频前端器件的材料 多为 GaAs,无法与主芯片集成,所以射频前端只能做出单独的模块。目前手机厂商大多选择搭配多 个射频前端小模块,但随着手机内部空间日益吃紧,射频前端器件的集成趋势也非常明显,未来射 频前端可能会以单独一个模块的形式集成在手机内。尽管射频前端集成化是大势所趋,但由于低端 手机的庞大出货量,低集成度模组之间互相搭配的解决方案在短期内仍然会继续存在。

4.1.3 行业集中度进一步提高,国产突围可期

根据国际大厂的预计,5G成熟阶段全网通的手机射频前端的 Filters数量会从70余个增为100余个, Switches 数量会亦由 10余个增为超过 30个,使射频模组的成本持续增加。从 2G时代的约 3美元, 增加到 3G时代的 8美元、4G时代的 28美元,预计在 5G时代,旗舰机射频模组的成本会超过 40 美元。

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通过对三星 Galaxy S10+ 5G(Sub 6G)和 4G版的拆机对比,物料清单(BOM)中,射频前端价 值从 4G 版的 31 美金上升到 46 美金,价格上升幅度接近 50%,射频前端 BOM 占比从 4G 版本的7%提高到了 9%。对早期 5G 智能手机而言,射频前端是推动 5G 手机价格上涨的主要原因。我们 认为,高集成度、一体化是射频前端产品的核心竞争力,拥有全线技术工艺能力的供应商会占据大 部分市场,单一器件的供应商市场竞争力会在 5G时代逐渐降低。

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 无源器件厂商与有源器件厂商并购整合

在整个射频前端的市场中,Skyworks、Qorvo、Avogo 和 Murata 四家 IDM 公司占据了大部分的市 场份额,相比于手机芯片市场国产芯片的崛起,射频前端器件的领域目前还主要由国外厂家主导, 国内的射频厂商的差距主要在于技术、专利和制造工艺,主要的产品为相对简单的手机天线、PA 和 较低端的滤波器。因 IDM 具有各种射频元件的完整制造技术与整合能力,可以提供射频前端整体解 决方案,受到手机 OEM 厂商的青睐,降低了开发难度。

4G 商用后,3G时代无源器件厂商主导的 FEMiD时代一去不返,2011年 Murata通过收购 Renesas 的 PA 部门成为 PAMiD供应商,2014年 RFMD与 TriQuint 合并成立了 Qorvo,2016 年 Skyworks 收购了松下的合资公司获得了高性能滤波器技术。射频行业并购整合的原因主要有:一、高通“五 模十频”基带的推出让智能手机进入了全网通时代,从而促进了多频段射频的需求;二、智能手机 的轻薄化趋势压缩了PCB板面积,传统低集成度的设计方案对于捉襟见肘 PCB空间来说太过奢侈。

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 手机芯片厂商布局射频前端,国产射频进步快速发展阶段

2014 年高通收购 BlackSand获得 PA 技术,2016年与 TDK 成立合资公司 RF360,获取了滤波器技 术;国内基带芯片商展讯(现紫光展锐)2014年收购锐迪科,进入射频前端产业;2017年 MTK 收 购射频 PA 供应商络达。手机芯片厂商布局射频前端的最大优势就是可以跟其他芯片捆绑销售。能够 提供从 AP 到基带、电源管理、射频前端完整手机芯片解决方案对于手机芯片商来说,将很大程度 提高自身的行业话语权。

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从滤波器的全球竞争格局上看,美国和日本基本垄断了整个行业。在 SAW 滤波器领域,日本企业 Murata、TDK 和 TaiyoYuden 占据市场 80%以上的份额;在 BAW 滤波器领域,Broadcom(博通) / Avago 和 Qorvo 两家厂商占据市场 90%以上的份额。在国内,SAW 滤波器厂商有麦捷科技、中电 二十六所、中电德清华莹、华远微电和无锡好达电子,BAW 滤波器领域暂时只有部分研究所处于研 发阶段。其中,国内厂商麦捷科技等厂商生产的 SAW 滤波器已经开始逐步批量出货至华勤、闻泰二 线厂商,并正在积极向市场推广逐步实现国产突围。

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高频通信是 5G 时代的核心技术,目前射频前端器件在技术上还无法做到在手机上实现高频通信。 高频通信的出现将对手机射频前端器件的性能和制作工艺提出更高的要求。目前 PA 和 LNA 主流的 制作材料在高频时会受到很大的影响,未来可能需要诸如 GaN等高频特性更好的材料制造射频前端 器件,在制造技术和成本上都还需要有所突破。

目前射频前端市场的主要参与者有四类:一是以 IDM 模式为主的老牌射频方案巨头,有 Skyworks、 Qorvo、Murata和 Avago(Broadcom)四家;二是以 Fabless 模式为主的设计公司供应商,其中高 通、海思、MTK、紫光展锐近年来发展速度较快,有望上升至第一梯队;第三梯队为拥有部分射频 产品,暂无整体解决方案;四是化合物半导体领域晶圆代工。国产射频前端方面,伴随着国产手机 品牌的崛起,海思、紫光展锐已经在部分产品实现进口替代;卓胜微、汉天下、唯捷创芯拥有关键 技术,并且打入知名手机品牌供应链。

4.2 消费电子之摄像头,多摄驱动手机用 CIS 市场成长

智能手机像素不断提升:旗舰机种的像素不断升级,以华为为例,后置摄像头主摄由 2000 万逐渐 升至 4000 万甚至 5000 万。前置摄像头也逐渐由 800 万升级至 3200 万。

4800 万像素足够满足显示设备 4K 的显示水平:目前显示设备即使达到 4K 水平(3840*2160 或 4096*2160),也才不到 900万像素。4800万像素即使是在弱光条件下也能输出 1200万像素,因此 基于 0.8μm 像素点的4800 万像素,已经完全可以满足 4K 显示水平。

4800 万像素以上的升级是不是还有意义?我们认为需求端来看还是非常有意义的。虽然 4800 万像 素已经可以达到 4K 显示的要求,但是高像素的照片提供裁切等后期处理的灵活性更大。且随着 AR/VR在 5G时代的应用,摄像头作为内容生产端,像素提升对于 AR/VR等新型应用,仍是非常必 要。

智能手机摄像头搭载量不断提升:手机从双摄向多摄趋势发展,手机摄像头个数的增多,逐步推动 了“广角”“长焦”“微距”和“虚化”等 3D 成像质量的提升,也极大地推动了图像传感器(CIS) 市场的爆发。2019年每部手机摄像头的使用量约为 3.1个,预计 2021年将达到 4.3个。2019年智 能手机用 CIS 的市场规模是 136亿美元,预计 2022年将达到 218亿美元,复合增长率达到 17%。

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索尼领先,国内厂商崛起:CIS 市场集中在几个大的玩家手中,索尼长期占据着 40%以上的市场份 额,三星紧随之后。10月份全球第三大手机图像传感器公司豪威科技(OmniVision)宣布推出 OV64A 图像传感器,这是全球首款大光学格式的 1.0微米 6400万像素图像传感器,进一步了提升手机弱光 性能,最高支持 30 帧/秒的 8K 视频,国内厂商在 CIS 的实力进一步增强,建议关注。

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五、投资建议

芯片国产化:1)华为供应链回迁利好国内 IC 行业:华为被制裁后迅速调整了供应链策略,大力扶 持国内供应商,给予充分的机会成长;2)政策扶植力度加码:经过此次贸易战后供应链安全逐步被 重视,同时在国家政策和资金扶持引导下,国内企业自主创新能力会进一步提升;3)国产设备、材 料、制造等验证及导入全面提速:长期来看半导体等核心技术的国产化需求凸显,国内产业链企业 有也意调整供应链以分散风险,给国内半导体企业更多机会,同时中芯南方与长江储存二期的扩产 也加速了国产化设备的导入进程,建议关注中芯国际和华润微等。

面板:1)日韩企业逐步退出市场:大陆厂商以华星光电和京东方 A 为代表,贴近下游客户,逐步在 市场上占据主导地位,三星和 LG逐步退出 LCD领域;2)市场集中度提升,周期弱化:2021年完 成交割后京东方+华星预计份额到达 44%,LG 和三星将推出 LCD 面板市场。长期来看,整合完成 后,面板价格将回归稳定,面板的周期属性将会弱化,液晶面板产业将进入良率至上、管理优先的 时代;3)mini LED导入市场:包括 TCL在内的数家面板及品牌厂商已于 2019年开始陆续推出 Mini LED背光的产品。预期 Apple将于 2021年开始大量导入 Mini LED背光至 iPad、MacBook 等产品, 建议关注 TCL 科技等。

5G 产业链:1)射频器件的数量和集成度提升:射频前端作为手机通信功能的核心组件,直接影响 着手机的信号收发。多天线收发(MIMO)和载波聚合(CA)技术在 5G 时代继续延续,使得射频 前端的复杂度大大上升;2)5G射频的 ASP 大幅提升:从 2G时代的约 3美元,增加到 3G时代的 8 美元、4G时代的 28美元,预计在 5G时代,射频模组的成本会超过 40美元,产业链公司深度受 益。建议关注立讯精密、信维通信、卓胜微等。

六、风险提示

1)疫情蔓延超出预期:未来如果疫情蔓延超出预期,则对部分公司复工产生较大影响,会对产业链 公司产生一定影响;

2)5G进度不及预期:5G作为通信行业未来发展的热点,通信设备商及电信运营商虽早已开始布局 下一代通信技术,现阶段也在有序推进,但未来 5G 的投入可能出现不及预期的风险;

3)宏观经济波动风险:如因为疫情或者其他因素导致未来全球经济增速放缓甚至迟滞,市场需求将 不可避免出现增速放缓甚至萎缩的情况,全球消费电子需求下降,预计半导体行业的恢复可能不及 预期;

4)产品技术更新风险:电子行业产品技术升级快、新技术与新工艺层出不穷。如果公司不能持续更 新具有市场竞争力的产品,将会削弱公司的竞争优势;

5)美国制裁升级风险:如果美国加大对国内高科技企业的制裁,限制科技/设备/芯片/材料供应,则 会对产业链公司产生影响。

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