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    全球5G產業鏈梳理:一文帶你讀懂5G產品上下游供應鏈!
    來源 : 公開網絡
    作者 : 公開網絡
    時間 : 2021-10-26


    本文圍繞全球5G供應鏈展開,5G產業鏈上游的細分領域主要包括關鍵材料、芯片、射頻器件、光模塊、設備研制等,既是5G規模組網建設的基礎,也是 5G產業發展最先投資的部分。
    5G中游層面,結合相關數據,對全球主要5G移動運營商能力進行綜合評估。5G下游主要結合智能終端、高清視頻、物聯網、工業互聯網和車聯網等應用,對全球多個國家/地區的供應商企業進行梳理和總結。



    全球5G供應鏈梳理


    (圖片來自公開網絡)

    一、5G上游供應鏈梳理

     

    當前,基于產業界各方持續推進,全球5G技術和產品日趨成熟,原材料設計及研發、芯片、系統、終端、網絡部署、商用試點及應用拓展等產業鏈各環節穩步發展,研發創新水平不斷升級,產業成熟度不斷提升。上游各項技術逐漸成熟,中游移動通信運營環節的投入及建設能力逐步提升,下游終端及場景創新應用不斷擴展。

     

    5G產業鏈上游的細分領域主要包括關鍵材料、芯片、射頻器件、光模塊、設備研制等,既是5G規模組網建設的基礎,也是5G產業發展最先投資的部分。

     

    1、5G關鍵材料

    在5G建設和商用步伐提速的大背景下,由于5G通信傳輸速率和信號強度的提高,在應用端手機、基站、物聯網、汽車等領域的硬件載體都將對5G新材料有更多和更高的需求,材料產業也迎來了5G發展的新時代。

     

    5G產業將帶動數萬億元的直接經濟產出,也將為5G新材料產業帶來巨大的市場。一般來說,5G新材料主要是為了配合5G的高性能,保證使用的可靠性強,如聚四氟乙烯(PTFE)、塑膠原料(LCP);部分是為了緩解5G高功耗帶來的問題,如石墨散熱片。

     

    具體細分領域包括濾波器關鍵材料(微波介質陶瓷)、高頻基材、手機天線材料(LCP和MPI)、第三代半導體材料(SiC和GaN)、手機電磁屏蔽材料(導電材料、導電硅膠、導電布襯墊)和手機導熱散熱材料(導熱硅脂、凝膠、相變材料)等。

     

    -濾波器關鍵材料(微波介質陶瓷)

     

    在3G/4G時代,金屬同軸濾波器以其制造成本低、技術工藝完備等優勢成為業界的標配,伴隨各種無線新技術不斷涌現,通信系統日益復雜,無線電頻率使用密集,導致金屬濾波器對系統兼容問題的高抑制不再占據優勢,陶瓷介質材料成為產業界關注的新熱點。

     

    尤其是5G時代,基于大規模天線集成化的要求,濾波器小型化、集成化要求越來越高,陶瓷介質濾波器依托選頻特性好、體積小、工作頻率穩定性好、損耗小、成本低等優勢成為5G中低主流頻段的首選。

     

    從全球供應鏈分布來看,美、日等國家是濾波器材料及器件市場主要貢獻者,主要供應商包括Avago、Qorvo、日本村田、京瓷、TDK公司、MURATA、德國EPCOS、CeramaTec公司、美國Trans-Tech、DLI、羅杰斯、CoorsTek公司、MorganElectroCeramics、Filtronic公司等。

     

    -高頻基材-

     

    高頻基材是高頻通信行業發展的基礎材料,主要應用于PCB(印刷電路板)的制造。5G時代,由于頻率涉及中、高頻等不同范圍,對相關器件選頻性能提出更高的要求,傳統的基材材料難以滿足高頻通信的電性能指標,造成傳輸信號較大“失真”現象。

     

    聚四氟乙烯(PTFE)/陶瓷填料、經類熱/陶瓷材料、熱性工程塑料/陶瓷填料、LCP為當前主要商業化基材。高頻基材主要市場被ROGERS、Taconic、Nelco、Isola等少數廠商占據,且市場供給相對有限。

     

    -天線材料:LCP 與 MPI -

     

    5G通信的頻段廣泛涉及低、中、高頻等多個頻段,對于天線的高頻損耗等指標要求更高,這給傳統的銅、合金天線帶來了極大的挑戰。4G時代天線材料開始使用PI膜(聚酰亞胺),但是在10Ghz以上損耗明顯,顯然無法滿足5G通信需求?;诮樽訐p耗與導體損耗更小,具備靈活性、密封性等特性,LCP(液晶聚合物)逐漸成為5G時代天線材料新的關注領域。

     

    現階段LCP工藝復雜,研制成本相對較高,MPI(改良的聚酰亞胺)作為傳統PI軟板的改性材料,在15GHz以下的頻率范圍內綜合性能接近LCP材料,而且相比LCP具備一定的價格優勢,有望成為5G時代早期天線材料的主流選擇之一。但伴隨研發技術的不斷成熟,業界普遍認為MPI天線可能只是過渡,未來主力市場將是LCP天線。

     

    從該領域全球產業分布來看,LCP市場幾乎形成了被美國和日本“瓜分”的局勢。當前美國、日本和韓國廠商占據LCP材料產業主導地位。其中,美國塞拉尼斯—泰科納(Ticona),日本的寶理塑料以及住友化學生產的產品,約占全球市場份額的75%。

     

    MPI天線主要材料為電子級PI膜,由于PI薄膜具有較高的技術門檻及材料特殊性,目前具備較強綜合競爭力的主要供應商仍為海外企業,包括杜邦(Dupont)、日本宇部興產(Ube)、鐘淵化學(Kaneka)和韓國 SKCKOLONPI等,這幾家公司基本壟斷了電子級聚酰亞胺薄膜以上的高性能聚酰亞胺薄膜市場。

     

    -第三代半導體-

     

    5G時代的高頻段通信技術研發和設備研制對射頻器件提出了更高要求,具備支持高頻性能、耐高電壓、耐高溫等性能的第三代半導體材料迎來發展機遇。目前產業界關注的重點包括碳化硅(SiC)與氮化鎵(GaN)等,成為5G通信設備期間的重要選擇方向之一。從產業未來長期發展趨勢來看,5G通信頻率最高可達85GHz,是GaN發揮優勢的頻段,使得GaN有望成為5G基站建設重點材料之一。

     

    碳化硅(SiC)襯底是第三代半導體產業的基礎材料,目前相關應用逐步成熟并已經進入產業化推進階段,產業鏈主要包括單晶材料、外延材料、器件、模塊和應用等環節,其中碳化硅單晶材料是產業的基礎和重點發展方向,目前技術成熟的材料主要包括導通型襯底和半絕緣襯底,核心技術和市場龍頭企業基本集中在歐、美、日等發達國家和地區,并呈現美國一家獨大的格局。

     

    2018年美國曾占有全球碳化硅晶片產量70%以上的份額,其中CREE公司占比就高達50%以上。國內企業目前逐步掌握了2英寸至6英寸碳化硅晶體和晶片的制造技術,處于逐步縮小與發達國家技術差距的階段。

     

    GaN具備更高的禁帶寬度,在微波射頻器件(通信基站等)、電力電子器件(電源等)、光電器件(LED 照明等)等領域應用前景廣闊,目前GaN供應商以海外企業為主,大部分集中在歐洲國家及日本等。

     

    從產業鏈各環節供應情況來看,硅基襯底主要供應商有德國Siltronic、日本 Sumco、日本ShinEtsu等企業,硅基GaN外延片供應商包括日本的NTT-AT、比利時的EpiGaN和英國的IQE等。部分廠商則在產業鏈上延伸,同時生產外延片及器件制造,打造綜合性器件及服務供應商,例如Episil、Fujitsu等。

     

    -電磁屏蔽材料-

     

    5G智能終端呈現高集成化、組件化和模塊化的趨勢,各種器件、芯片呈現小型化、密集化排列,內部的電磁干擾愈發嚴重,電磁屏蔽材料成為5G時代產業界的一個新關注熱點。

     

    電磁屏蔽材料產業鏈包括上游基礎原材料(塑料粒、硅膠塊、金屬材料、布料及其他)、電磁屏蔽材料(導電材料、導電硅膠、導電布及其他、吸波材料、鈹銅);中游的電磁屏蔽器件以及下游的終端用戶等。

     

    供全球供應來看,目前國際企業具備原材料及客戶先發優勢,已經形成了相對穩定的市場競爭格局,例如針對石墨導熱領域,電磁屏蔽知名企業包括3M、萊爾德、固美麗、貝格斯、日東等,行業和市場集中度較高。

     

    -導熱散熱材料-

     

    伴隨5G大規模商用推進,物聯網、車聯網、工業互聯網等新產品將具備高熱流密度、高功率超薄等特性,對導熱、散熱材料提出更高的要求。以5G時代智能手機為例,芯片、模組及器件集成度和密集度大幅度提升,導致設備功耗和發熱密度大大增加,新型導熱和散熱材料成為一個重點的研究領域。在該細分市場中,美國、歐洲及日本公司在國際及國內中高端市場上具備市場壟斷地位。

     

    2、芯片

    芯片是5G核心競爭力的重要體現,技術門檻高、研發周期長,尤其是5G芯片不僅僅是面向智能手機,更是要基于萬物互聯目標研發多種智能設備的適配芯片,擁有芯片核心技術,相當于拿到了物聯網的一塊敲門磚。

     

    2020年是5G商用元年,芯片市場的競爭愈發激烈,全球知名廠商紛紛推出各種芯片,以高通第三代5G基帶芯片X60為例,這是全球首個5納米制程基帶芯片,可以支持包括sub-6GHz和毫米波等5G目前的關鍵頻段,有利于運營商積極開展相關網絡的驗證測試。

     

    從供應鏈企業層面來看,當前,高通(美國)、華為(中國大陸)、三星(韓國)、紫光展銳(中國大陸)、英特爾(美國)、聯發科(中國臺灣)等都是全球具有競爭力的企業,均在2018—2020年推出基帶芯片。

     

    高通憑借自身研發創新能力的傳統優勢,近幾年來都保持占據全球市場份額 40%~50%的絕對優勢,小米、vivo、OPPO等知名終端廠商與高通都有合作關系,龍頭企業市場集中度特征明顯。

     

    3、射頻器件及光模塊

    5G移動終端中的射頻前端模塊/射頻器件主要包括功率放大器(PA,PowerAmplifier)、雙工器(Duplexer)、射頻開關(Switch)、濾波器(Filter)、低噪放大器(LNA,LowNoiseAmplifier)等,這也是5G前期研發投入的重要組成部分,在4G時代,射頻前端模塊/射頻器件成本約為10美元,4.5G時代接近20美元,5G時代將超過50美元,是4G的4倍,這也成為 5G產業鏈高價值、高競爭力的環節之一。

     

    近年來,伴隨5G商用進展的推進,射頻前端模塊/射頻器件市場需求量不斷增加,根據Yole相關數據統計,2023年手機射頻前端市場規模將超過350億美元,年復合增長率達到14%。

     

    從細分領域來看,濾波器市場規模占比最高,將達到225億美元,年復合增長率接近20%;其次是功率放大器,市場規模將達到70億美元,年復合增長率達到7%,高端產品市場競爭潛力將擴大;射頻開關市場規模將達到30億美元,年復合增長率達到15%;天線調諧器市場規模將達到10億美元,年復合增長率達到5%;低噪聲放大器市場規模將達到6.02億美元,年復合增長率達到16%。

     

    射頻前端模塊/射頻器件全球行業集中度高,美國、日本等國家的優勢企業競爭力突出。功率放大器領域,全球市場絕大部分份額被Skyworks、Qorvo、Murata等占據,領導廠商Skyworks、Qorvo和Broadcom采用 IDM模式。晶圓代工模式也在興起,主要有中國臺灣的穩懋等。

     

    濾波器領域,全球SAW濾波器市場份額前五位的廠商分別為村田(47%)、TDK(21%)、太陽誘電(14%)、Skyworks(9%)、Qorvo(4%),合計占比達 95%;全球BAW濾波器市場份額前三位分別為博通(87%)、Qorvo(8%)、太陽誘電(3%),合計占比達98%。

     

    光模塊領域,行業集中度較高。光模塊中主要的電芯片,例如相干器件、調制解調芯片等,相關廠商包括Macom、semtech、sillconlabs、Maxim等;光部分(激光器、檢測器)的相關廠商包括住友、三菱、lumentum、Oclaro、Neophotonics等;光模塊行業的全球知名企業包括Finisar、博通、Avago、SourcePhotonics等。

     

    4、設備研制環節

    主設備是5G通信產業鏈投資規模大、技術壁壘要求高的關鍵組成部分。對主設備的投資通常約占總體投資的50%,主要包括無線、傳輸、核心網及承載設備。

     

    -基站及傳輸設備-

     

    基站是5G基礎設施建設的重要組成部分。根據GIV預測數據:2025年,全球 5G基站部署數量將達到650萬個,為28億用戶提供相關服務,人口占比近 60%。當前全球5G設備商主要包括愛立信、華為、諾基亞等,競爭格局基本趨于穩定。2020年4月,研究機構Brand Finance發布《Telecoms 150 2020》年度報告,綜合評價全球十大最有價值和十大最強大的電信基礎設施品牌。

     

    2020年9月,市場調研機構Dell'Oro針對2020年第二季度全球電信設備市場進行調研,并對知名電信設備商綜合競爭力進行了評估。報告指出2019到 2020年上半年,全球電信知名設備商前7名分別為華為、諾基亞、愛立信、中興、思科、Ciena和三星,報告分析基于我國5G商用推進、網絡建設和部署,華為、中興市場保持良好增長態勢。

     

    2020年12月,Dell'Oro又持續跟蹤發布了2020年第三季度全球整體電信設備市場報告,研究全球寬帶接入、微波與光傳輸、移動核心網和無線接入網(RAN)、SP路由器和運營商以太網交換機(CES)等市場及設備商供應情況,再次對電信設備商進行了排名,前7 名企業分別為華為、諾基亞、愛立信、中興、思科、Ciena和三星,相比第二季度沒有變化。

     

    -天線-

     

    基站天線投資比例不高,但對基站通信系統中網絡指標的影響巨大。5G時代的基站數量達到4G的1.5~2倍,基站數量增長為基站天線帶來了巨大的市場空間。根據測算,5G時代全球基站的天線市場規??蛇_到7000億元。

     

    當前,射頻天線市場集中度比較高,競爭格局基本趨于穩定,華為、凱瑟琳、康普等傳統天線廠商占據了全球市場超過50%的份額,此外還有安費諾、安弗施、京信、通宇、摩比等廠商。

     

     

    二、中游:移動運營服務

     

    當前,5G中游主要是移動運營服務,根據全球移動供應商協會(GSA)最新統計數據,截至2020年12月,全球共計59個國家/地區的140家運營商宣布推出商用5G網絡。2020年8月,英國知名品牌評估機構Brand Finance發布“2020全球150個最有價值的電信品牌榜”(Telecoms 150 2020)。

     

    此外,從運營商區域投資來看,根據全球移動通信系統聯盟(GSMA)統計數據,2020-2025年,亞太移動運營商5G網絡部署投資將達到3310億美元,占總體網絡投資的80%以上,是5G網絡部署最發達的地區,其中中國運營商將在其5G網絡上投資超過1600億美元,占網絡總資本支出的90%。

     

    三、下游:終端及應用場景

     

    伴隨5G中上游技術不斷成熟,下游應用推進不斷加速,智能終端、高清視頻、物聯網、工業互聯網、車聯網等領域取得一系列成果。

     

    -智能終端-

     

    5G作為通信技術和人工智能等新興技術的融合,給傳統終端產業帶來新的生態變革,泛智能化終端成為新的發展趨勢。智能手機仍是5G產業生態中最為重要的終端形態,但會賦能更為豐富的終端普及,包括VR、AR(增強現實)設備、智能硬件、物聯網設備、頭顯、熱點、室內/外CPE、筆記本電腦、模塊、無人機、機器人終端等,市場空間逐步擴展,發展潛力巨大。

     

    根據GSA 統計數據,截至2020年年底,全球發布5G終端設備559款,335款已經投入商用,其中手機終端占比近50%,是5G落地應用中消費者最關心的環節。IDC數據顯示,2022年5G手機出貨在智能手機中占比將接近三分之一。

     

    從全球手機知名企業銷售來看,根據IDC2020年第四季度全球手機市場跟蹤報告數據,智能手機廠商前5名分別為三星、蘋果、華為、小米和vivo。

     

    在5G智能手機領域,根據SA最新統計數據,2020年全球5G智能手機市場優勢企業包括華為、蘋果和三星等,其中華為銷售5G手機7960萬部,市場占有率接近30%;蘋果以5230萬部5G手機占全球19.2%份額;三星銷售4100萬部5G手機,全球市場占有率為15.1%。

     

    -高清視頻-

     

    高清視頻是5G的殺手級應用之一,在全球視頻市場的擴展潛力巨大,擁有龐大的視頻客戶群體。全球來看,日本在超高清視頻產業推進中發揮著主導作用,4K、8K全產業鏈各環節均具備較強競爭力,超高清前端設備、播出領域和應用等領域全球領先,4K/8K感光器件、高端光學鏡頭和機內光學器件產能和質量具備全球競爭力,索尼、佳能、尼康、松下、日立等企業龍頭效應明顯。近幾年來,韓國超高清產業也得到迅速發展,主要以高端面板為突破口,LGD、三星等企業具備較強創新能力。

     

    -物聯網-

     

    物聯網是5G后期的重點落地場景,主要包括消費級物聯網和行業級物聯網,根據產業界對5G廣泛和深入研究,針對VR/AR、車聯網、智能制造、智慧能源、無線醫療、無線家庭娛樂、聯網無人機、社交網絡、個人AI輔助和智慧城市等場景進行了梳理總結。

     

    近年來,5G智慧家庭實驗室,智能+5G互聯工廠、5G+遠程醫療等一批“5G+物聯網”場景不斷落地等,產業鏈成熟度不斷提升。5G時代物聯網市場擴展潛力巨大,根據IDC相關統計,2023年全球物聯網蜂窩通信模組出貨量將達到12.5億件,2G物聯網模塊將逐步被5G和非標替代。

     

    從全球供應鏈層面來看,根據2020年12月發布的“世界物聯網500強企業排行榜”,華為、IBM、中國移動、qualcomm、英特爾、CASICloud、中國聯通、Rostelecom、nfineon、諾基亞位列前10名。

     

    -工業互聯網-

     

    根據《全球工業互聯網平臺創新發展白皮書(2018—2019)摘要版》的相關數據,全球工業互聯網平臺的市場規模呈現高速增長態勢,預計2023年將達到 138.2億美元,年復合增長率超過30%。美國、歐洲、亞太是工業互聯網的三大核心區。

     

    其中,美國、歐洲的綜合實力占優,亞太地區市場的上升空間巨大。當前美國工業互聯網發展優勢明顯,龍頭企業示范效應突出,2014年3月,GE、AT&T、Cisco和IBM等企業成立工業互聯網聯盟(IIC),全面推進本國工業互聯網技術標準化和試點示范進程。

     

    近年來,GE、微軟、羅克韋爾、亞馬遜等巨頭積極開展工業互聯網試點示范,進一步助力了美國保持行業主導地位。歐洲工業互聯網部署緊隨其后,包括西門子、博世、ABB、SAP 在內的一批工業巨頭結合自身制造業的基礎優勢,廣泛開展工業互聯網示范布局。亞太地區處于縮小差距,進一步加快進程的階段。

     

    2020年10月,Gartner發布《2020全球工業互聯網平臺魔力象限報告》,基于執行力、愿景完整性等指標,將亞馬遜網絡服務(AWS)、Braincube、微軟、三星SDS、阿里巴巴、AVEVA、FORCAM、海爾等企業納入全球工業互聯網新入榜供應商和知名供應商名錄。

     

    -車聯網-

     

    當前,全球車聯網產業進入信息化和智能化引領的新階段,市場潛力巨大。北美車聯網產業發展以企業為主體,主要通過市場力量推動行業和技術創新,憑借信息技術優勢引領智能網聯汽車發展,硅谷初創企業數量眾多。

     

    歐洲擁有世界領先的汽車企業及智能駕駛技術,優勢企業轉型升級示范效應明顯,各國家將車聯網等新技術作為未來核心競爭力重點培養,政府層面積極加大研發投入,全面加快本地區車聯網產業布局。

     

    亞洲依托市場優勢和先進的交通基礎設施,穩步推進智能網聯汽車技術發展,市場上升潛力巨大。



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