天线：大规模天线矩阵Massive MIMO 技术重构天线价值链

在蜂窝移动通信系统中，天线是电路信号与空间辐射电磁波的转换器，向空间辐射或者接受电磁波，是移动通信系统末梢的关键组成部分，对无线网络的整体性能有着直接的影响作用。

在4G 时代，一个标准的宏基站主要由基带处理单元BBU（Base Band Unit）、射频处理单元RRU（Remote Radio Unit）和天馈系统三个部分组成。4G 后期，天线已经演进出4T4R、8T8R 的MIMO 天线。5G 时代，基站天线将面临两大演变趋势：

1. 5G 技术对天线的形态和性能提出了新的要求。相对于4G 技术，5G 的频谱效率将提高5-10 倍，天线技术的提升是其关键技术之一。基站天线属于传统天线业务，将通过超密集组网将现有站点提升10 倍以上，以此实现5G 通信密集、异构、分离（DHS）式的通信要求；MIMO 技术以大规模MIMO 为方向，通过增加天线数量提升信道容量，使频谱利用率成倍提升，达到5G 的应用要求。

2. 从无源天线到有源天线系统，天线的功能趋向于小型化、密集化、定制化。超密集组网技术需要增加基站数量，大规模天线技术需要增加基站携带的天线数量。

▲4G-5G MIMO 技术演进

▲4G-5G 基站区域的天线个数演进

▲2015-2019 年国内基站天线市场规模

从天线的结构看，5G 射频实现了从“RRU+天线”向有源天线AAU 的转变。在目前广泛应用的分布式基站中，RRU 与BBU 分离并通过馈线与天线相连。Massive MIMO 技术将天线变成一体化有源天线AAU（Active Antenna Unit）。AAU 集成了RRU 与传统天线的功能，数字接口独立控制每个天线振子，构成主动式天线阵列。由于射频单元不再需要馈线和RRU相连，而是直接用光纤连接BBU，此前令人困扰的馈电损耗趋于零。同时，有源天线的部署变得更加容易，可以安装在诸如路灯、电线杆等场合，从而减少站点租赁和运营成本。

在5G 时代， Massive MIMO 技术将重构天线价值链。在4G 时代，天线的单体价值量约为2000 元。到了5G 时代，由于Massive MIMO（大规模天线技术）和波束成形技术的应用，需要单面天线里集成64 个、128 个甚至更多的天线振子，而5G 所用的高频率信号又需要更高性能的射频器件，因此，承载天线振子的高频PCB 及高频覆铜板材料成为5G 天线价值链上最受益的环节。相比于3G、4G 传统天线中并不需要高频PCB 及高频覆铜板材料，我们预计，5G PCB 在高频材料和加工过程的附加值都会增大，射频前端PCB 价格至少将超过3000 元/平方米，即是4G 的1.5 倍。我们预测5G 仅仅在射频侧，PCB 板及覆铜板的市场规模都将是4G 的数倍。

无源天线毛利率持续走低，5G 射频生态变化较大。

3G~4G 是无源天线的时代，天线主要构成部件包括馈线接头、天线振子、移相器、电机、天线罩和反射板等部件，天线材料主要以五金和塑料为主，射频器件主要包括（金属腔体）滤波器、双工器、合路器等。供应商方面，天线厂商主要包括通宇通讯、摩比发展、京信通信和华为，射频厂商为大富科技、武汉凡谷、春兴精工等。在4G 周商用初期（2014 年），我国基站天线的市场规模就达到53.8 亿元，同比增长192%，2015、2016 年市场保持稳定增长。

▲2010-2016 年我国基站天线市场规模和增速

基站无源天线技术成熟，我国厂商在4G 商用初期已占据主要市场份额。在2014 年全球基站天线厂商发货量排名中，我国五大厂商位列前十，合计发货量已经超过全球总量的一半。同时，由于技术成熟，制造企业众多，竞争也很激烈。京信通信是国内基站天线龙头，营业收入规模位列第一，但收入增速落后于通宇通讯和摩比发展。2014 年，通宇通讯和摩比发展营收增速分别达到146.40%和85.60%。

▲2014 年全球基站天线厂商发货量占比

▲2014 年我 国五大基站天线厂商发货量和市场份额

移动终端射频、滤波器：行业技术壁垒高

现代移动设备的无线通信模块主要包含射频前端模块，射频收发模块，以及基带信号处理器。其中，射频前端负责射频收发、频率合成、功率放大，该模块主要包括：天线开关，双工器，功率放大器，以及滤波器。其中滤波器作为对信号有处理作用的器件和电路，可以使信号中特定频率成分通过筛选进入，并同时极大抑制其他频率、无关信号的干扰。

5G 网络高频和高密度通信将成为主流，所要求支持的无线频段数量呈上升趋势。在2012年全球3G 标准协会3GPP 提出的LTE R11 版本中，蜂窝通讯系统需要支持的频段增加到41 个。根据射频器件巨头skyworks 预测，到2020 年，5G 应用支持的频段数量将实现翻番，新增50 个以上通信频段，全球2G/3G/4G/5G 网络合计支持的频段将达到91 个以上。理论上来讲，单个频段的射频信号处理需要2 个滤波器。由于多个滤波器会集成在滤波器组中，而滤波器器件与频段数量之间的关系并非简单线性比例关系。但频段增多之后，滤波器设计的难度及滤波器数量大幅增加是确定的趋势，相应的价值量和销售数量都将倍增。

具体工艺方面，掌握LTCC工艺的射频商或具有更好的投资回报率。LTCC低温共烧陶瓷（LowTemperature Co-fired Ceramic LTCC）技术是1982 年开始发展起来的整合组件技术，已经成为无源集成的主流技术。由于体积小，LTCC 工艺或将适合5G 时代智能终端设备商对于器件小型化的要求。

4G 渗透率不断提升且尚未饱和，5G 时代来临带来射频器件单机数量和价值量的增加，全球射频市场规模有望增长。根据Strategy Analytics 预测，5G 商用手机销售将始于2020 年，其销量在2025 年将超过3 亿部。根据Mobile Expert LLC 的研究指出，2016 年在智能手机市场基本饱和，增长乏力的情况下，射频前端模块的增长率仍达到了17%。而在射频前端模块中，射频滤波器模块将是发展最快的模块。随着5G 网络的普及，全球移动终端射频器件市场将迎来稳健增长。据美国高通公司预测，移动终端射频前端模块在2015-2020 年间的复合增速在13%以上，到2020 年市场规模将超过180 亿美元。其中，滤波器是射频前端模块增长最快的细分方向，滤波器市场将由现在的50 亿美元的市场规模增长至2020 年的130亿美元。

▲2008-2017 年中国射频元件市场规模

终端侧（5G手机）：射频（含滤波器）

2016年手机射频前端（包含天线开关、滤波器、双工器、PA功率放大器、LNA低噪声放大器）市场规模为101亿美元，预计到2022年将达到227 亿美元，复合年增长率为14%。其中滤波器是重点，在2022年可达到163亿美元级别（占比最大）。

光模块/光器件：高速光模块将成为5G 网络的必需

光模块由光器件、功能电路和光接口等组成。光模块的作用就是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。

光模块的分类方法大致有六类：

按速率划分：622Mb/s、1.25Gb/s、2.5Gb/s、10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s 等

按功能划分：发射模块，接收模块，收发合一模块(transceiver)

按封装划分：1×9/ 2×9/SFF/GBIC/SFP/XFP/300pin 等

按使用条件划分：热插拔 (GBIC/SFP/XFP) 带插针 (1×9/2×9/SFF)

按应用划分：SDH/SONET, Ethernet, Fiber Channel, CWDM, DWDM 等

按工作模式划分：连续和突发（OLT：Optic Line Terminal，光线路终端；ONU ：OpticNetwork Unit,光网络单元）

光模块的速率一直是市场关注的焦点。目前推动光模块速率升级的因素主要来自几个方面：一方面，“宽带中国”战略要求实现百兆光纤入户，从接入层提升了光接口压力，由下至上各级光接口逐级承压，推动了对高速率光模块需求；随着5G 的部署，运营商需要部署更宽的带宽实现大流量数据的应用，如远程医疗、VR、4K 视频等，因此移动网络各层面必须拥有更高的速率，这也推动了光模块的升级换代。

除了运营商网络对光模块需求巨大，云计算数据中心的加速建设提振了对100G 高速光模块的需求。《Cisco 全球云计算指数白皮书》报告中预测，到2020 年，99%的互联网流量与数据中心相关，而数据中心内部的网络流量占到了高达70%的比例。从流量模型来看，传统数据中心以南北向（客户机与服务器之间的交互）为主，而云数据中心则以东西向（内部服务器之间交换）为主。技术角度，数据中心内部网络通过引入“Leaf-Spine”（叶脊）网络架构，提升数据中心内部的数据传输速率。2016 年，100G 光模块在数据中心实现规模商用，未来有望成为主流应用模式。市场角度，美国Top5 互联网服务商2016 年资本开支总和约为420 亿美金，与中国运营商市场资本开支体量接近。我们认为，全球数据中心网络新建及改造带来的100G 光模块需求将规模放量，高速光模块市场将保持高景气。根据Light Counting预测，到2019 年数据中心光模块销量将超过5000 万只，市场规模有望在2021 年达到49亿美元。

▲全球10G/40G/100G 光模块细分销售收入预测（亿美元）

小基站： 5G 时代基站形态演进的大趋势

小基站是一种从产品形态、发射功率、覆盖范围等方面，都相比传统宏基站小得多（一般质量在2-10kg 之类）的基站设备，同时也可以看作是低功率的无线接入点，既可使用许可频率，也可融合WIFI 使用非许可频率接入技术。小基站的功率一般在50mw-5w，覆盖范围在10-200 米。相比之下，宏基站的覆盖范围可以达到数公里。