5G基站構造的三大變化和建站數量的成倍增加均將帶動相關領域的投資機會。
5G 萬億投資開啟，基站射頻器件或將率先受益
移動通信基站主要由基帶處理單元 BBU（Base Band Unit）、射頻處理單元 RRU（Remote Radio Unit）和天饋系統三個部分組成�；鶐卧˙BU）負責集中控制與管理整個基站系統，完成上下行基帶處理功能，并提供與射頻單元、傳輸網絡的物理接口，完成信息交互。射頻單元（RRU）通過基帶射頻接口與 BBU 通信，完成基帶信號與射頻信號的轉換。天線是電路信號與空間輻射電磁波的轉換器，向空間輻射或者接受電磁波，是獨立承擔末端鏈路 的連接。
為滿足 5G 時代豐富的應用場景和網絡性能需求，基站側各組成單元的軟件和硬件架構都出現了顯著變化：
BBU 方面，3GPP 提出面向 5G 的無線接入網重構方案，將 BBU 拆分為 CU-DU 兩級 架構。其中 DU（Distributed Unit）是分布單元，負責滿足實時性需求同時具有部分底層基帶協議處理功能，CU（Centralized Unit）是中央單元，具有非實時的無線高層協議功能。
天線方面，Massive MIMO（大規模天線）技術有望快速實現商用。該技術基于波束成 形的原理，在基站端布臵幾百根天線，對幾十個目標接收機調制各自的波束，通過空間信號隔離，在同一頻率資源上同時傳輸幾十條信號，可以極大地提高頻譜利用效率和網絡容量。
RRU 方面，Massive MIMO 技術的應用將推動 AAU（Active Antenna Unit，有源天線） 成為發展主流。在目前廣泛應用的分布式基站中，RRU 拉遠并且通過饋線與天線相連。未來，隨著 Massive MIMO 的商用，每個天線振子背后將直接連接分布式的微型收發單元（micro-radio），包括數字信號處理模塊（DSP）、數模（DAC）/模數（ADC）轉換器、放大器（PA）、低噪音放大器（LNA）、濾波器（filter）和雙工器（duplexer）等。RRU 與天線的合并，不僅可以減少站點租賃和運營成本，還能降低饋線造成的信 號損失，進一步改進傳輸質量。
5G 基站構造的三大變化和建站數量的成倍增加均將帶動相關領域的投資機會。首先，BBU 兩級架構分離有望激發光纖光纜、光模塊和光傳輸設備等領域的規�；枨�；其次，Massive MIMO 技術的成功商用有望推動印制電路板（PCB）、覆銅板（CCL）和天線振子的市場空間提升；再次，AAU 的廣泛應用將帶動射頻器件的技術更新和需求增長，推動射頻器件量價齊升。關于 5G 產業鏈投資時鐘、Massive MIMO 對天線產業鏈的重構以及 5G 在 PCB、CCL 和天線振子領域的投資機會，詳情參考系列深度報告（詳見 5G 系列二、系列六和系列七），本研究報告將重點關注 5G 射頻器件領域的彈性空間。
射頻器件作為 5G 確定性的投資方向之一，有望實現量價齊升。數量上，基于有源天線和 Massive MIMO 技術的應用，射頻單元內的器件數量將規�；黾�。傳統 4G 基站所配臵 MIMO 基本是 2T2R、4T4R 和 8T8R，而 Massive MIMO 以陣列的形式排列，可以達到 64T64R，甚至 128T128R。如果以 64T64R 基站為例，每個通道需要一套射頻器件來計算，則射頻器件套數將為傳統 4FDD 2T2R 基站的 16 倍。單價上，5G 通信頻段帶寬將大幅增加，且逐步向頻段更高的毫米波拓展，因此濾波器的設計更為復雜，其單體價值也會有 較大提升。量價齊升，射頻單元相關器件將在 5G 產業鏈中顯著受益。
基站射頻器件行業周期特征明顯，從 3G、4G 發展經驗來看，基站器件投資往往在網絡建設初期率先啟動。2009 年初工信部正式頒發 3G 牌照，我國進入 3G 周期；2013 年底工信部正式頒發 4G 牌照，我國進入 4G 周期。在 2009 年的 3G 初期及 2014 年的 4G 初期，基站射頻器件相關企業營收增速就到達頂峰；從凈利潤來看，大部分相關企業在周期初期觸頂，在過渡期到達低點，利潤在投入初期到達高點后逐步下滑。因此，我們認為隨著 2020 年迎 來 5G 正式商用，基站天線和射頻器件投資或將率先啟動。
濾波器是射頻核心器件，5G 時代市場空間有望倍增
射頻器件主要包括濾波器、雙工器、合路器和塔頂放大器等。其中，濾波器是射頻核心器件，其主要作用是使發送和接收信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減其他頻率成分。
3G/4G 時代，金屬同軸腔體濾波器是市場主流選擇。傳統應用的濾波器一般由金屬同軸腔體實現，是通過不同頻率的電磁波在同軸腔體濾波器中振蕩，達到濾波器諧振頻率的電磁波得以保留，其余頻率的電磁波則在振蕩中耗散掉的作用。在 3G/4G 時代，金屬同軸腔體憑借著較低的成本，較成熟的工藝成為了市場的主流選擇。
應對無線環境干擾愈加復雜，陶瓷介質諧振濾波器迅速發展。隨著移動通信網絡的發展，商用的無線頻段變的非常密集，導致了普通金屬腔體濾波器不能實現高抑制的系統兼容問題，而采用陶瓷介質材料來制作腔體濾波器可以解決上述問題。
陶瓷介質諧振濾波器采用了一種更高 Q 值（品質因數）的人工合成陶瓷介質材料，與傳統的金屬腔體濾波器不同，在陶瓷介質諧振濾波器中，電磁波主要在介質材料制成的諧振器中發生振蕩，而不是金屬空腔中。由于介質材料的相對介電常數較高，其 Q 值較高，損耗小，同時溫度漂移小，因此，相比傳統金屬腔諧振器，陶瓷介質諧振濾波器具有高抑制、插入損耗小、溫度漂移特性好的特點，而且功率容量和無源互調性能都得到了很大的改善。陶瓷介質諧振濾波器代表著高端射頻器件的發展方向，憑借其優良的性能，勢必會在移動通信領域中擁有廣闊的應用空間。
5G 時代，陶瓷介質濾波器有望成為主流。5G 時代，受限于 Massive MIMO 對大規模天線集成化的要求，濾波器需更加小型化和集成化，因此在限定腔體尺寸的情況下，由于自身材料的損耗，上述兩種濾波器無法取得很高的Q 值，導致各項性能指標都受到了限制。因此，為了滿足 5G 基站濾波器對小型化的要求，更易小型化的陶瓷介質濾波器有望成為主流解決方案。
陶瓷介質濾波器中的電磁波諧振發生在介質材料內部，沒有金屬腔體，因此體積較上述兩種濾波器都會更小。與陶瓷介質諧振濾波器的優點類似，陶瓷介質濾波器也具有 Q 值高、選頻特性好、工作頻率穩定性好、插入損耗小等優點。因此，與傳統腔體濾波器相比，介質濾波器在產品性能上更加優異，尺寸更小，功耗也更低，并且一旦實現量產其成本也會更低�；� 于上述優點，我們認為陶瓷介質濾波器有望在 5G 時期中低頻段繼續成為主流選擇。
總體而言，5G 時代濾波器市場的催化因素有四方面：
（1）單基站用量：大規模天線 Massive MIMO 商用，導致射頻通道數增加，進而帶動濾波器需求量提升。4G TDD 普遍是 8T8R 天線，8 個通道；4G FDD 普遍是 2T2R，4 個通道。目前看，我國 5G 主流頻段將集中在 3~5GHz 的中頻段，將采用 TDD 制式，大概率采用64T64R 天線，也就是 64 個通道。按照一個通道一個濾波器計算，5G 單基站濾波器用量將是 4G FDD 制式的 16 倍，TDD 制式的 8 倍。
（2）單通道價格：濾波器需要滿足小型化的設計要求尺寸變得更小，兼顧到設計復雜度的增加，預計單通道濾波器價格較 4G 下降 2/3 左右。
（3）技術方案： 受限于 Massive MIMO 對大規模天線集成化的要求，濾波器必須更加小型化和集成化。同時 5G 時代通信頻段更高，處理的連續帶寬更寬，濾波器設計復雜度大幅提升。我們判斷尺寸小、Q 值高的陶瓷介質濾波器有望成為發展主流。
（4）基站總量：5G 時代為實現系統容量提升，同時滿足增強型移動寬帶等應用場景，將使用更高頻通信（3GHz 以上）。由于頻段越高，基站覆蓋范圍越小，我們認為未來 5G 基站總量有可能達到 4G 基站數量的 1.5 倍。
綜合考慮用量的規模提升和價格的適當下降，粗略計算，5G 基站單扇區的濾波器價值量可以達到 4G 的 3.6 倍，為 3200 元。進一步考慮到 5G 基站總量或將達到 4G 的 1.5 倍，國內1為 600 萬個，全球為 840 萬個 ，則 5G 濾波器國內和全球市場空間將分別達到 576億元和806 億元。
濾波器行業周期性顯著，技術升級是業績核心拐點
濾波器行業具有一定的進入壁壘，主要涉及認證、技術和資金三個方面。認證方面，濾波器生產商通過下游主設備商的認證并批量供貨需要經過較長時間的考察、審核；技術方面，濾波器生產商需要掌握多種關鍵技術，同時由于移動通信技術的持續升級，濾波器生產商需要具備快速響應和快速研發的能力；資金方面，濾波器生產商需要高額資金購臵生產設備。目前，國內參與者主要包括大富科技、武漢凡谷、國人通信、摩比發展、春興精工、東山精密、國華新材料（以下簡稱國華）和燦勤等，國外參與者主要包括 Powerwave 和 CommScope （Andrew）等。
此外，由于上游結構件對濾波器性能具有重要影響，相關結構件生產商逐步切入濾波器行業。春興精工于 2011 年收購邁特通信進入射頻器件市場，目前結構件和射頻器件業務占比分別為 42.60%和 44.05%。東山精密于 2017 年 9 月公告以 1.7 億元收購艾福電子 70%股權，艾福電子主營各類濾波器產品，包括介質濾波器、腔體封裝濾波器和陶瓷波導濾波器等。
從 3G 時代開始，移動通信射頻器件行業持續向中國轉移。主要原因是通信主設備商從降低成本的角度考慮，主動尋求低價的上游供應商。中國廠商在原材料和勞動力上具備優勢，同時具備成熟的濾波器技術和生產實力，因而可以逐步搶占國外主流供應商的市場份額。根據相關廠商上市期間披露的數據，2006~2009 年期間，全球濾波器龍頭廠商 Powerwave 和 Andrew 收入持續下滑，而國內濾波器競爭者收入大幅增長。
5G 時代陶瓷介質濾波器有望成為發展主流。從產業鏈來看，陶瓷介質濾波器的上游是包括陶瓷粉體和介質諧振器在內的關鍵原材料，下游是基站設備。
陶瓷介質濾波器的上游原材料主要是陶瓷粉體和介質諧振器。陶瓷粉體對濾波器性能具有重要影響，高介電常數（εr）和低介質損耗（Q×F 值）是核心性能指標。介質諧振器由陶瓷粉體材料制作而成，其優點是體積小、便于實現電路小型化、溫度穩定性高，以及使用上不受頻率限制（包括毫米波頻段）。高介電常數、低介質損耗和高 Q 值是核心性能指標。
陶瓷粉體不是自然界天然存在的，需要通過多種材料按照一定的比例鑄壓而人工合成，制作工藝較為復雜。2000 年之前，其核心生產技術掌握在日本和美國公司手中。目前，國內廠商已經掌握陶瓷粉體的生產工藝，以風華高科旗下子公司國華新材料為代表。介質諧振器一般均由濾波器廠商自主生產，根據公司官網信息，目前國華新材料和燦勤科技等均已掌握相 關制造工藝。
濾波器下游直接客戶是通信主設備商。目前，全球通信設備商呈現四足鼎立的格局，華為、愛立信、諾基亞和中興市場份額分別為 35%、29%、27%和 9%（數據來源于 OFweek 光通訊網），因此對于業務結構單一的濾波器廠商來說，客戶集中度較高。從歷史數據來看，根據濾波器行業相關上市公司年報，大富科技前五大客戶收入占比在 70%左右，武漢凡谷前五大客戶收入占比在 95%左右，春興精工由于在濾波器之外，精密結構件占主營業務較高比重，前五大客戶收入占比在 30%~50%之間。
總體來看，受到行業特性和產業鏈所處位臵的影響，傳統濾波器廠商的客戶集中度都比較高，在造成公司業績變化呈現較高周期性的同時，議價能力也受到較大影響。統計國內濾波器上市公司的營業收入和毛利率，不難發現，從 2014 年以后，傳統濾波器廠商收入和毛利率持 續下降。
|
