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镍元素对不锈钢的影响(A)


更新时间:2021-09-14  浏览刺次数:


  创新技术研究团队:陆行之(半导体产业资深专家)/ 樊志远(电子首席) /张纯 /鲁洋洋

  中美贸易摩擦,智能手机销量下滑,电子整体需求不佳,我们对2019年上半年需求仍偏谨慎,并研判在5G基站建设、5G手机、折叠手机、IOT、数据中心、汽车电动化及智能化带动下,电子行业有望在三季度迎来需求拐点,建议重点关注5G(智能终端及基站)、PCB、智能手机创新技术(摄像头、折叠手机)、功率半导体、汽车电子及激光产业链。

  5G盛宴开启:2019年5G发展全面推进,中国有望取得先机。在智能手机替代传统手机的带动下,叠加3G、4G等利好,电子行业迎来了较好的发展机遇,而目前面临创新不足,市场饱和,需求下滑的不利局面,我们认为,5G将给电子行业带来新的生机和活力,将带动智能手机、5G基站、数据中心、物联网等诸多行业迎来新的增长,看好基站及智能终端变革机会。

  产业转移、需求驱动、集中度提升,PCB产业有望稳健增长:新兴需求驱动:服务器、数据中心、汽车电动化及智能化、IOT设备对PCB需求日益增加。产业转移:全球PCB继续向大陆转移,中国PCB产业增速高于全球,未来日本、欧洲、美国将持续衰退。集中度进一步提升:环保要求越来越高,产业竞争进一步加剧,中小企业生存压力较大,管理优秀,应用领域高端的龙头公司将持续受益。

  智能手机创新技术机会仍可期:折叠手机有望成为智能手机的下一个“杀手级”创新,折叠手机将重新定义产业链格局,带来新的投资机遇。继续看好手机摄像头创新:三摄渗透(预测2019年渗透率10%)、四摄开启、潜望式突破,迎接手机摄像头新一轮发展良机。

  功率半导体:需求增长+国产替代,中国有望乘势而上:中国是全球最大的功率器件消费国,全球占比40%。在新能源(电动汽车、风电、光伏)、变频家电、5G、IOT设备带动下,未来功率半导体器件需求将稳健增长。全球功率半导体产业整体呈现欧、美、日厂商三足鼎立之势,我们调研了日本功率半导体产业链,研究发现,日本这几年在功率半导体产业方面发展一般,增长速度低于行业平均增速,市场占有率呈现明显的下滑趋势,部分企业更是有意淡出,中国有望乘势而上,看好产业链龙头。

  汽车电子:汽车智能化和电动化下的发展机遇:汽车智能化和电动化是大势所趋,电子在汽车中的应用日益增多,新能源车对电子的需求更加明显,预测2017年至2022年的复合年增长率仍高达42%。看好智能化传感器产业链,电动化高压直流继电器、IGBT、车载充电机、薄膜电容产业链。

  激光:行业持续增长,国产化迎来发展新机会:(1)机械加工向激光加工转变:2017年全球激光设备在机械工具类设备中占比仅为18%,未来将继续渗透,(2)光纤激光器将不断替代传统激光器。(3)新兴产业需求:未来激光设备在新兴领域的应用将越来越广泛,如智能手机全面屏加工、脆性材料加工、动力电池激光加工、汽车轻量化车身材料加工焊接等。预测到2028年全球光纤激光器市场的规模将达到89亿美元,2018-2028年均复合增长率14.35%。

  5G产业链:立讯精密、沪电股份、深南电路、东山精密、信维通信、卓胜微(已申请IPO);

  智能手机创新技术(摄像头、折叠手机):舜宇光学科技、水晶光电、欣旺达、五方光电(已申请IPO);

  AAU、BBU上PCB层数和面积增加。随着5G频段增多,频率升高使得射频前端元件数量大幅增加,以及Massive MIMO集合到AAU上,AAU上PCB使用面积大幅增加,层数增多,天线AAU 的附加值向PCB 板及覆铜板转移;随着5G传输数据大幅增加,对于基站BBU的数据处理能力有更高的要求,BBU将采用更大面积,更高层数的PCB。

  通信(基站)用PCB需求增速最快。据Prismark 统计,全球PCB下游应用增长率情况,通信(基站)2017-2021年复合增速将达到6.9%,远高于其他行业增速。

  短期:6GHz;对Dk和厚度变化敏感(3GHz至6GHz) ;更高的导热系数高Dk,适用于紧凑型PA设计;MLB处理紧凑设计。

  长期:20GHz(mmWave);超薄低损耗电介质,适用于高达77 GHz频段的光滑铜缆;适用于有源器件集成的机械特性。

  传统4G基站中,主要是RRU中的功率放大器部分采用的高频覆铜板,其余大部分采用的是FR-4覆铜板,而5G将由于传输数据量大幅增加,以及对射频要求更高,将采用更多的高频高速覆铜板。

  滤波器是基站射频系统关键部件。基站滤波器是射频系统的关键部件,通过对不同频率的信号进行滤波,保障信号能在特定的频段内有效传输,提高信号的有效性和可靠性。基站滤波器主要分为两大类:腔体滤波器和介质滤波器。

  3G/4G时代,金属腔体滤波器是主流。3G/4G时代,金属同轴腔体滤波器是主流,其工作原理是通过不同频率的电磁波在腔体滤波器中振荡,保留达到滤波器谐振频率的电磁波,而其他频率的电磁波在振荡中耗散掉,从而实现滤波的功能。由于同轴腔体滤波器工艺成熟,成本低,因此在3G/4G时代成为主流。

  5G时代,陶瓷介质滤波器将成为主流。5G时代,元器件的增加,滤波器需要更加小型化和集成化。陶瓷介质滤波器没有金属腔体,体积小。此外,利用介质陶瓷材料的低损耗、高介电常数、频率温度系数和热膨胀系数小、可承受高功率等特点设计制作的。通常的介质滤波器为方形截面波长一体化谐振子,通过在陶瓷体中间的方形孔使两个谐振子得到最佳藕合。其特点是体积小、插入损耗小、耐功率性好、带宽窄,具有良好的选频作用。

  陶瓷介质滤波器增长潜力巨大。根据IHS的数据,预计2020年用于5G基站的介质滤波器的市场规模将超过15.6亿美金,年复合增长率达到143.9%。

  3G/4GRF单元,有源模拟RF通道有2T2R/4T4R/8T8R类型,其中4T4R为主流,5G时代,64T64R有望成为主流,所需PA有望大幅增长。

  GaN HEMT已经成为5G宏基站功率放大器的主流候选技术。GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)凭借其固有的高击穿电压、高功率密度、大带宽和高效率,已成为基站PA的有力候选技术。

  GaN 是极稳定的化合物,具有强的原子键、高的热导率、在Ⅲ-Ⅴ族化合物中电离度是最高的、化学稳定性好,使得GaN 器件比Si 和GaAs 有更强抗辐照能力,同时GaN又是高熔点材料,热传导率高,GaN功率器件通常采用热传导率更优的SiC做衬底,因此GaN 功率器件具有较高的结温,能在高温环境下工作。根据IHS的数据,预计2020年用于5G基站的介质滤波器的市场规模将超过15.6亿美金,年复合增长率达到143.9%。

  GaN将在高功率,高频率射频市场优势明显。相比于4G,5G的通信频段往高频波段迁移。目前我国4G网络通信频段以2.6GHz为主,2017年工信部发布了5G系统在3-5GHz频段(中频段)内的频率使用规划,后期会逐步增补6GHz以上的高频段作为容量覆盖。相较于基于Si的横向扩散金属氧化物半导体(Si LDMOS,Lateral Double-diffused Metal-oxide Semiconductor)和GaAs,在基站端GaN射频器件更能有效满足5G的高功率、高通信频段和高效率等要求。目前针对3G和LTE基站市场的功率放大器主要有Si LDMOS和GaAs两种,但LDMOS 功率放大器的带宽会随着频率的增加而大幅减少,仅在不超过约3.5GHz的频率范围内有效,而GaAs功率放大器虽然能满足高频通信的需求,但其输出功率比GaN器件逊色很多。然而,在移动终端领域GaN射频器件尚未开始规模应用,原因在于较高的生产成本和供电电压。GaN将在高功率,高频率射频市场发挥重要作用。

  预计到2025年GaN将主导RF功率器件市场,抢占基于硅LDMOS技术的基站PA市场。根据yole的数据,2014年基站RF功率器件市场规模为11亿美元,其中GaN占比11%,而横向双扩散金属氧化物半导体技术(LDMOS)占比88%。2017年,GaN市场份额预估增长到了25%,并且预计将继续保持增长。预计到2025年GaN将主导RF功率器件市场,抢占基于硅LDMOS技术的基站PA市场。

  5G真正挑战将来自于射频前端设计,射频前端将迎来高增长。各大芯片设计企业均已提出5G基频芯片解决方案,随着5G通信带来的更大载波、更多频段、更高频段(毫米波)等技术,真正的挑战将来自射频前端(RFFE)设计。

  射频前端天线和基带芯片之间的通信元件,包括:功率放大器、滤波器、双工器、天线/开关(switch)、天线调谐、低噪放等。随着智能手机轻薄化设计与成本控制需求,近年来逐渐朝SiP模块化发展。

  手机频段数不断增加,射频前端模块化设计的难度是新的挑战。至2018年6月,3GPP定义的4G LTE频段已达66个,加上载波聚合的频段组合数量超过1,500个,而5G通讯频段组合变化将超过上万个,这对于射频前端模块化设计的难度与成本控制都形成新的挑战。

  手机射频前端市场规模随5G实现快速增长。射频前端使用的元件数量更多,也意谓其市场规模成长的前景更大,占整机的成本比重亦逐步提升。根据Yole的数据,5G Sub-6G和毫米波将直接带动射频前端市场规模由2017年的128亿美元增长到2025年的396亿美元,年均复合增长率达15.2%。

  预期5G商用初期,智能型手机仍将以支持Sub-6GHz频段为主,5G毫米波手机则可能由电信营运商客制新的款式,并仅在特定市场销售,2021年以后放量增长。在营运商网络部署初期,28GHz的毫米波手机难有实质使用效益,加上成本与体积问题依旧存在, 5G智能型手机前期将以支持Sub-6GHz频段为主。

  在手机射频模块中,射频滤波器可以将带外干扰和噪声滤除,以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求,在射频模块中发挥至关重要的作用。通信技术的不断升级以及载波聚合技术的快速渗透,通信频段不断增加,手机射频滤波器呈现爆发式增长态势,典型3G手机射频滤波器的单机价值量仅为1.25美元,而全球漫游LTE手机,射频滤波器的单机价值量增长至7.5美元。2016年在智能手机增长萎靡的情况下,射频前端模块的增长率仍达到了17%。而在射频前端模块中,发展最快的,也最关键的模块就是射频滤波器模块。

  手机射频滤波器主要分为声表面(SAW)滤波器、体声波(BAW)滤波器和薄膜体声波(FBAR)滤波器。SAW滤波器使用上限频率为2.5GHz~3GHz,BAW滤波器使用频率在2.0GHz以上。

  4G手机中滤波器用量在30个左右,每增加一个频段,需要增加2个滤波器,预计5G通信及载波聚合技术的采用,2020年全球将新增50个频段,全球2G/3G/4G/5G 网络合计支持的频段将达到91 个以上,对射频滤波器的需求将大幅增加,预计至2020年,手机射频滤波器的市场规模将从2015年的50亿美元增加至130亿美元。SAW滤波是-2-4G通信技术的主力军,5G向高频方向发展,BAW滤波器将大显身手。

  促使射频滤波器市场爆炸性增长的因素有:日益拥挤的频谱、频段的激增、载波聚合(多个载波频段同时传输以提高数据速率)以及 2G/3G/4G的向后兼容性。由于大多数无线通信都使用低频段,因此 SAW(表面声波)滤波器在未来一段时间仍将主导整个市场。但随着高频网络(如 TDD-LTE)的不断部署,BAW(体声波)滤波器将不断扩展其市场份额。

  多模多频手机、特别是多载波聚合技术,对于滤波器与开关器件的需求增量最多。对于多载波聚合,每一个频谱两端都需要一个滤波器,也就是每增加一个频谱,需要增加两个滤波器。并且,上面还需要增加一个开关器件。多载波聚合,对于基站厂商来说,它的频谱利用率非常高。但是对于手机厂商来讲的话,就要加很多的滤波器和开关。

  5G网络需要增加多达几十个频谱,所以对射频滤波器有着强劲的需求,2016年7月,美国政府正式为5G网络分配了大量频谱,美国也成为全球首个为“5G”应用确定并开放大量高频频谱的国家。

  预计到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。对于一个频段而言,一般至少需要两个滤波器,因此手机频段数上升的直接结果就是手机中使用的射频滤波器数量上升,而手机中滤波器的成本也在日渐上升。

  综合分析,在5G新增多个频段及载波聚合(CA)技术快速渗透的推动下,射频滤波器将出现迅猛增长,预计单机使用的射频滤波器数量将达到50个以上,单机价值量达到12美元以上。

  建议重点关注产业链核心公司:卓胜微、信维通信、无锡好达、麦捷科技、Qorvo、Avago。

  功率放大器(PA)用于将收发器输出的射频信号放大。功率放大器领域是一个有门槛的独立的领域,也是手机里无法集成化的元件,同时这也是手机中最重要的元件,手机性能、占位面积、通话质量、手机强度、电池续航能力都由功率放大器决定。

  功率放大器(PA)主要应用于需要频宽的电子产品或设备上,例如手机、平板电脑等,其中手机为最大的应用市场。随着大量传输数据稳定与快速的诉求,需要用到的功率放大器数量也越多,而不管是2G、3G、4G还是未来的5G,要有好的通讯能力,就是要靠功率放大器。

  一部智能手机的主要芯片包含基带芯片、Application Processor、射频芯片、连接芯片和存储芯片。手机中的射频芯片主要用来接受信号和发送信号,而功率放大器(PA)则是射频芯片中重要的组成部分。PA的主要功能是将发射信号放大,让基站能够接收到手机的输出讯号。智能手机越来越复杂,需要提供多频段,多模式支持,具有蓝牙个人区域网络,GPS定位,WLAN等功能,因此对PA的需求量也相应增加。

  载波聚合与Massivie MIMO的必要性催生了对射频前端设计更加复杂的需求。一般情况下,2G只需非常简单的发射模块,3G需要有3G的功率放大器,4G要求更多滤波器和双工器载波器,载波聚合则需要有与前端配合的多工器,上行载波器的功率放大器又必须重新设计来满足线G无线通信前端将用到几十甚至上百个通道,要求网络设备或者器件供应商能够提供全集成化的解决方案,这大大增加产品设计的复杂度,无论对器件解决方案还是设备解决方案提供商都提出了很大技术挑战。

  移动天线设计复杂,需要考虑诸多因素:①材料:天线辐射体和支架材料需要具备低损耗特性(低介电常+低损耗正切角)。②结构:目前手机天线是全向天线,需要净空区域,结构设计需要考虑天线净空区域要求。③电气:天线设计技巧和制备工艺对天线的效率影响也较大,辅助电路元件则可以对天线进行电调谐。④环境:天线旁边不能存在吸收能量或者移动的物体。

  随着通讯技术的发展,无线网络频段增多,频率升高,天线数量不断增加,为了实现无线信号高速、多频传输,过去十年以iPhone为代表的智能手机天线经历了结构,工艺和材料的不断改进,以满足不断提高的性能需求。

  拥抱5G,天线的变化如何?低频段(sub6G)天线将采用MIMO天线,是延续频段数和天线数量增加的技术路径;而毫米波段则将采用毫米波阵列天线GHz以下)和毫米波段(24-86GHz左右),6GHz以下频段技术具有较好的覆盖能力和广泛的使用场景,将使用MIMO天线;而毫米波段毫米波的优势是通过大带宽来实现高速数据的传输,并改善时延和显著提高容量,毫米波段将采用阵列天线。

  MIMO天线和阵列天线的区别在于:MIMO天线都是馈电口都是独立的单天线,并且波束固定,低增益全指向天线;毫米波阵列天线中,天线单元组合到一起,变成一个馈点,同时还可波束赋形(beamforming),是需要由协同多个辐射器组成的窄波束高增益天线G时代m-PI和LCP将会共存

  5G时代m-PI和LCP会共存,中低频采用m-PI,高频采用LCP。由于LCP短期由于价格较贵,而m-PI在中低频段具有性价比优势,因此我们认为5G时代,中低频将采用m-PI,高频将采用LCP,二者将会共存。

  ① LCP材料短缺:目前LCP薄膜材料主要掌握在日系厂商手中,主要有Primatec和日商Kuraray,Primatec已经被村田收购因此材料仅供内部使用,唯一剩下Kuraray可以供货其他厂商,且在供货稳定度上仍有可能不佳;

  ③ 制造难度大,良率仍需提升:由于LCP较脆,制造模组环节中做弯折测试时,容易折断,良率较低,由于本身LCP材料价格贵,这会进一步太高成本。

  m-PI软板的介电常数,吸湿性和传输损耗都介于PI软板和LCP软板之间,特别是随着工艺的改进,在中低频段,性能与LCP几乎比肩,而价格相对LCP要便宜。

  5G时代m-PI和LCP会共存,中低频采用m-PI,高频采用LCP:中低频段,m-PI凭借性价比高的优势,特别是在4G到5G过渡阶段,m-PI将广泛使用,中低端手机将使用m-PI或者PI方案;LCP由于高频性能优异,将成为毫米波段的选择。因此二者在5G时代将共存。

  我们认为,在智能手机整体出货量增速放缓的背景下,未来5G带来的天线技术的变化,将打开天线行业成长新空间。建议重点关注产业核心公司:立讯精密、信维通信、电连技术。

  5G的到来将会帮助AR/VR突破目前的瓶颈:5G网络具有更高的速率、更宽的带宽,预计5G网速将比4G至少提高10倍,能够满足消费者对VR、AR高带宽、低延时等更高体验的需求。延时问题的解决也将进一步另一个难题“眩晕感”,5G时延极短,所以会减轻由时延带来的眩晕感。

  AR/VR硬件有望2019- 2020年放量:我们认为,5G的到来将会优先使得AR/VR技术普及,中长期AR/VR设备将会成为消费电子的一大新增市场。根据IDC的数据,2017年VR和AR头盔出货量为960万台,至2021年VR和AR头盔出货量将会达到5920万台,17-21年出货量CAGR为57.6%,进入快速成长的导入期。粗略假设AR/VR设备平均单价约3000元,那么2020年整个市场规模将超千亿。

  核心问题还是成本问题:无论是5G资费还是AR/VR设备高昂的成本结构,未来AR/VR的放量必然需要成本下降来作为支持。目前,高端AR/VR眼镜售价仍然维持在数千美金,这是短期之内需要解决的核心问题。

  摄像头是其中主要的零部件之一:以Hololens开发者版为例,Holelens眼镜分为800美金、1000美金和1500美金三档。以1000美金眼镜为例,显示环节占比最大,Lcos投影设备180美金和透明全息透镜290美金,总占比47%,全息处理单元(CPU、GPU、HPU)成本约250美金,占比25%,6个摄像头和传感器成本100美金,占比10%,存储设备150美金,占比15%,电池部分30美金,占比3%。

  6个摄像头分别为1个景深摄像头,4个环境摄像头,1个高清摄像头;3个传感器包括1个IMU传感器,环境光传感器,混合系统捕捉系统。

  消费电子巨头引领,关注产业链相关公司:苹果AR眼镜目前已经进入研发阶段,预计2020年将会量产。我们认为,国内智能手机厂商目前均在布局AR/VR设备,未来随着国产品牌以及苹果逐步推出相关产品,目前已有布局的相关产业链公司将会在后智能手机时代迎来新的发展机遇。建议重点关注受益公司:水晶光电(国内最早布局AR/VR产品的企业,2016年入股以色列AR眼镜开发商Lumus),欧菲科技(3D Sensing模组供应商,参股VR设备供应商小派科技),闻泰科技(国内VR一体机代工龙头,绑定高通引领5G新产品),舜宇光学科技(3D Sensing模组以及镜头供应商)。

  中国拥有最大的PCB需求市场,也是全球最大的PCB产业基地,近几年,PCB产业向大陆转移的趋势非常明显。Prismark 预测,未来几年,全球PCB行业产值将保持持续增长态势,到2022 年,全球PCB行业产值将达到近688 亿美元。而从全球范围看,中国大陆近几年PCB行业发展迅速,预计2017-2022年的复合增速约为3.7%,比全球增速高出0.5个百分点。

  预计至2022年,中国PCB产值将达到356亿美元,全球占比达到51.9%。

  PCB 在汽车电子中应用广泛,动力控制系统、安全控制系统、车身电子系统、娱乐通讯这四大系统中均有涉及。汽车对于 PCB 的要求是多元化的,量大价低的产品与高可靠性的需求并存。

  根据CPCA预测,全球汽车电子化率将不断提升,全球汽车电子总市场到2019年有望达到2410 亿,同时每台汽车的电子容量也不断增加,预计2018 年能达到每车2311 美元。

  受益于中国汽车产业的快速增长,中国汽车电子产业增长迅猛,市场规模由2012年的2675亿元增长至2017年的5775亿元,复合年增长率达到16.6%。

  受益于政府大力支持,中国新能源汽车产业更是取得了突飞猛进的发展,2017年产能达到79.4万辆,过去5年复合增长高达129%,预计至2022年,中国新能源汽车产量将达到360万辆,约占全球产量的59.4%,2017年至2022年复合增长率为34.9%。

  新能源汽车PCB用量和价值量大幅提升。传统汽车现阶段对PCB的需求量较小,PCB价值量也比较低,主要是动力系统需求PCB最多,占比达32%。对比来看,传统汽车平均每辆汽车PCB用量约1平方米,价值量约60美元,高端车型PCB用量在2-3平方米,价值量约120-130美元,而新能源汽车PCB单车用量接近8平米,单车价值量高达400美元。

  整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)、电池管理系统(BMS)是新能源汽车动力控制系统三大核心模块,将带来PCB单车价值量提升幅度达2000元左右。

  根据yole的预测,ADAS系统将快速渗透,ADAS传感模组单车价值量将由将由2015年的70美元增加到2027年的260美元,增长近4倍。

  毫米波雷达早期应用于军事领域,目前广泛应用于汽车电子,是ADAS的核心硬件,探测不受天气影响,在速度和测距上优势明显。毫米波雷达主要有24GHZ中短距和77GHZ中长距两种。随着汽车智能化的发展,毫米波雷达需求将迎来高速增长。预计到2022年,全球车用毫米波雷达用量将过亿,市场空间将达到60亿美元。

  毫米波雷达早期应用于军事领域,目前广泛应用于汽车电子,是ADAS的核心硬件,探测不受天气影响,在速度和测距上优势明显。毫米波雷达主要有24GHZ中短距和77GHZ中长距两种。随着汽车智能化的发展,毫米波雷达需求将迎来高速增长。预计到2022年,全球车用毫米波雷达用量将过亿,市场空间将达到60亿美元。

  毫米波雷达对PCB基材要求更高。毫米波频段下由于其波长较小,电路极易容易发生色散和产生高次模,因此通常考虑选择较薄的PCB电路材料;而电路材料的介电常数和损耗随频率的增加也变化非常明显,因此需要选择在高频时具有稳定介电常数和具有极低损耗的电路材料。而介电常数值的值的选择不宜较大,较大的介电常数会使设计的导体线宽较窄,不但增加了电路的导体损耗,而且增加了加工难度。毫米波用PCB的价格是普通PCB的1.5-3倍。

  智能手机不断创新,承载越来越多的功能,所需要的电路板将越来越多,尤其是FPC软板,如双摄、三摄、3D Sensing等。

  苹果承载全球半数以上的FPC需求,硬件FPC BOM条目&ASP逐年提升。2014 年的 FPC 在 iPhone6 指纹识别模块的应用,2016 年 iPhone7 双摄像头的应用,每一次苹果的硬件升级都为 FPC 带来新的增长空间。2017 年 iPhone X 零组件迎来了全面升级,以 OLED 全面屏、3D 成像、无线充电为代表的功能创新使其 FPC 数量达到了 20 片以上,单机价值量从上一代的 30 美金左右大幅提升到 40 美金以上。FPC 应用范围全面覆盖了闪光灯&电源线、天线、振动器、扬声器、侧键、摄像头、主板、显示和触控模组、HOME 键、 SIM 卡座、独立背光、耳机孔和麦克风用 FPC 等。

  iPhone XS MAX电路板使用高达27片,包括3片SLP主板及24片软板,预测价值量超过70美元。

  VIVO NEX采用了2片主电路板,14片FPC软板,Google Pixel 3采用了2片主电路板,11片FPC软板。其中后置摄像头、升降摄像头马达、屏下指纹、握力传感器、Face ID用软板均为这两年创新新增应用。

  我们认为,虽然智能手机不再增长,但是创新仍在继续,更多的功能,更多的硬件,电路板需求增长依然强劲,电路板单机价值量还在提升,我们看好消费电子创新下的电路板需求增长。

  中京电子3.3亿元对价现金收购珠海亿盛55%股权及元盛电子29.18%股权,收购完成后,中京电子合计控股元盛电子76.12%的股权;建业电路重组股权转让至建滔化工;博敏电子拟12.5亿元收购君天恒讯100%股权;传艺科技拟1.71亿元收购东莞美泰100%股份;兴森科技拟6-7亿元收购深圳锐骏半导体65.16%股权;广东骏亚筹划收购深圳市牧泰莱电路技术有限公司、长沙牧泰莱电路技术有限公司的股权;崇达技术拟1.8亿元收购三德冠20%股权;科陆电子拟不低于9亿元收购惠州威尔高电子100%股权;东山精密2.925亿美元收购Multek,形成了柔性电路板、硬电路板及软硬结合板全系列产品。

  以上仅为大陆上市公司并购案,尚不包括未上市公司及海外并购,我们认为,大陆电路板行业发展势头强劲,一方面,是承接海外的订单转移,另一方面,以汽车电子、AI、IOT设备、智能手机为主的新增需求逐步增加,此外,环保趋严,中小电路板企业由于规模不占优势,在供应商及客户中的话语权越来越弱,而上市公司在规模、采购、客户等方面优势明显,面临当前发展良机,扩张需求强烈。

  中国台湾在PCB行业优势明显,2017年,全球PCB龙头为台湾臻鼎(鹏鼎),鹏鼎控股的产能全部在大陆,第二为日本旗胜/紫翔,第三至第六均为台湾企业。

  根据Prismark统计数据,2011年全球前30家PCB板公司合计全球占比为49.8%,2017年提升至60.5%,市场集中度提升非常明显。

  全球PCB板龙头为鹏鼎控股,公司近几年取得了高速发展,2011年全球市占率仅为2.7%,2017年全球市占率达到6.1%,全球第一。

  大陆PCB龙头深南电路全球市占率提升也非常显著,2011年全球市占率仅为0.6%,2017年跃升至1.4%。

  景旺电子市占率不断提升,2011年全球市占率仅为0.4%,2017年已提升至1.1%。

  我们认为,未来随着环保政策的趋严及资金压力,中小企业的生存环境越来越艰难,资源向行业龙头公司倾斜,市场集中度将进一步提升。建议重点关注受益公司:沪电股份、深南电路、东山精密、景旺电子、鹏鼎控股、依顿电子、胜宏科技。

  智能手机大屏化趋势显著,在手机尺寸无法增大的情况下,全面屏应运而生,并迅速渗透。

  目前智能手机发展面临的痛点:消费者希望使用的时候屏幕大,承载越来多的功能,但是携带的时候希望便携,并希望待机时间越来越长,目前的手机难以满足这样的需求,折叠手机可以完美的解决这一问题。折叠手机具有屏幕大,携带方便,可承载更多功能,用途得以拓宽等诸多优势,由于折叠手机采用AMOLED屏幕,基板及保护盖板均采用柔性工程塑料,还可以较好的解决屏幕碎裂问题。

  5G时代,手机耗电量大幅增加,AI手机,将搭载更多的硬件,支持更多的功能,现有手机空间有限,无法满足,而折叠手机有望解决这些难题,打开新的发展空间。

  2016年6月9日,联想在美国旧金山举办的Tech World科技创新大会上,发布了可折叠的手机Folio。Folio是一款二合一智能手机和平板电脑,折叠后Folio是一款5.5英寸的手机,展开后,Folio是一款7.8英寸平板电脑。

  联想Folio的外观设计能够让用户以独特的方式同时处理两项任务,比如用户在屏幕一侧进行视频聊天的同时可以在屏幕另外一侧打开一个文档。

  2018年10月31日,柔宇科技在北京正式发售可折叠柔性屏手机——FlexPai(柔派),屏幕采用一块完整的7.8英寸高分辨率全柔性显示触摸屏,由柔宇科技自主研发量产,在柔、艳的同时具有轻、薄的特征,经过超20万次的弯折测试和扭曲测试、张力测试、跌落测试等严格检测,整个产品的安全性、稳定性、可靠性及使用寿命均已验证达到消费者使用要求。在大屏状态下支持多窗口、多任务处理,支持电脑级拖拽分享,大屏办公、观影更舒适,游戏更欢畅;折叠状态下还可开启侧曲屏的通知,避免通知打扰主辅屏幕操作,售价8999元起。

  11月8日,三星电子在旧金山举办开发者大会,推出旗下首款可折叠屏手机。与此同时,谷歌也正式宣布Android系统支持折叠屏设计。

  样机拥有两块屏幕,手机可以像书本一样对折,从而让手机的体积缩小。当对折时,设备完全靠外侧屏幕(4.58英寸,分辨率840×1960)进行交互操作,这时候可以看作是一款智能手机。当展开时,设备内还有一块7.3英寸1536×2152像素的屏幕,这时候设备可以看作是平板电脑。

  华为表示正在开发折叠屏手机,有望明年推出,预计将采用BOE(京东方)OLED可折叠屏幕。

  折叠手机有望成为智能手机的下一个“杀手级”创新,折叠手机将重新定义产业链格局,带来新的投资机遇。AMOLED面板产业-受益首当其冲,电池容量有望大幅提升,FPC产业-迎来发展良机,外挂式触控方案-有望重返主流,新型触控材料有望借力折叠屏幕崛起,盖板材料面临重大发展变革,CPI膜有望异军突起。建议关注折叠手机产业链:京东方A、欣旺达、德赛电池、景旺电子、鹏鼎控股、东山精密、鼎龙股份(柔显科技)。

  根据IDC的统计,2018年Q3全球智能手机出货量10.3亿台,同比下滑3.2%;智能手机出货量下滑主要有三个原因:1)国产智能手机品质提升,消费者换机周期提升,根据Counterpoint换机周期模型及消费者调研数据显示,中国用户智能手机换机周期相较2年前提升了4个月达到了22个月。2)智能手机创新“挤牙膏”,降低消费者换机需求。3)国内智能手机普及率已经较高,新增用户数量有限。但是从全球范围来看,新兴地区如印度、其他东南亚人口大国智能手机渗透正处于高速发展的阶段,这是全球智能手机出货量保持稳定的利好因素。

  因此,针对全球智能手机行业,我们认为未来几年出货量都将保持在比较窄的范围内波动。

  存量市场,停止创新的模块盈利能力下滑,未来需关注持续创新的功能模块:从长远来看,虽然智能手机行业已经步入稳定期,但是智能手机摄像头的创新将会是存量市场竞争的一个主要方向。在智能手机行业集中度提升以及竞争加剧的背景下,如果智能手机产业链功能模块没有明显的创新,上游产业链企业在面对下游寡头客户时将会有较大的降价压力。

  我们认为,未来存量市场智能手机的投资机会一定是在技术更新较快的功能模块,例如摄像头(三/多摄智能手机替代单反相机、3D Sensing配合革命式内容)、屏幕(OLED柔性屏配合折叠手机、全面屏)、无线充电(无线充电缩小智能手机电池大小,进而实现手机的轻薄化以及更多功能模块的引入)等。

  我们认为,智能手机摄像头产业链企业正在经历洗牌过程,优质企业将凭借着规模优势、客户优势、技术优势进一步发展。

  2017年上半年,主流智能手机品牌均在其旗舰机中采用双后置摄像头;2018年3月,华为在旗舰机P20 Pro中首次采用三后置摄像头,2018年10月将发布的Mate 20同样配置后置三摄;继华为在旗舰机上领先使用三摄后取得出色的市场反馈后,苹果、小米、OPPO、VIVO都很有可能在2019年新旗舰机中采用三摄方案;除了主流五大厂商之外,LG在2018年9月发布V40配置后置三摄,而三星则是在10月份发布了全球首款后置四摄手机,老牌手机厂商Nokia甚至有可能推出后置五摄手机。

  供给端,追求差异化提升议价能力,低价双摄纯粹是“噱头”:从手机厂商的角度,在智能手机严重同质化的情况,如何在机海中脱颖而出,外在形态改变是最为直观的措施,而升级的模块无外乎屏幕(2.5D/3D玻璃、OLED屏、折叠OLED屏、全面屏、水滴屏)、摄像头(单摄→双摄→三摄→多摄)等,手机厂商也乐忠于通过增加摄像头数量来提升自身对消费者的溢价能力,大量千元机采用双摄模组即是很好的证据。

  但是,千元机的双摄无论是在硬件上还是算法上都比较低端,因此低价双摄是本质上是“噱头”,对提升照相性能并没有显著的帮助。我们认为,摄像头模组行业只有中高端机型的双、三/多摄会明显地提升行业的盈利能力,多摄在低端机渗透没有意义。

  需求端,消费者的核心诉求是拍照“更美”:手机双摄还是三摄甚至五摄并不是最重要的,重要的是拍照的效果,上文提到消费者对智能手机的照相性能需求会持续向单反相机靠拢,通常单反镜头针对不同的拍摄场景会采用不同的镜头,如广角镜头、长焦镜头、鱼眼镜头等等。而智能手机为了应对不同的拍摄环境,无法更换摄像头,因此数量只能不断增加,极限就是把单反的各类镜头全部安装在智能手机上。

  因此,我们认为,2019-2020年三摄像头会在各主流品牌的高端机型渗透,而2020年中端机型基于差异化也会开始采用三摄像头模组,但是相较高端三摄会有明显的价格降幅。

  2019年高端三摄红利开启:我们认为,明年包括海外两大品牌以及国产四大品牌都很有可能在其旗舰机的后置摄像头中采用三摄方案,而高端三摄将有希望为上游的摄像头行业带来新一轮红利。

  2020年三摄红利能相对双摄更持久:2017年双摄在高端机渗透时,模组厂普遍迎来业绩爆发期,但是2018年上半年双摄在智能手机中渗透更快数量更多,模组厂却盈利能力普遍有所下滑,原因就是今年上半年新增的双摄主要来自于中低端机型,模组厂多是增收不增利。但是,我们认为,三摄在智能手机中的渗透和双摄在智能手机的渗透将会有所不同:一方面,三摄的价格价高,中低端机型采用三摄的速度会相对趋缓,但是中高端的机型在整体手机中的比例在不断提高,因此高端三摄模组的需求量较高端双摄会有所提升;另一方面,从供应商来看,模组越高端供给侧越集中,未来受益三摄的模组厂将会向大厂集中。整体来讲,三摄在手机中的渗透会相对双摄慢,但是大厂的盈利能力会相对双摄更强。

  智能手机高端化趋势不改,国产品牌均在提升高端手机比例:从国内2018年1月-9月的智能手机销售数据来看,国内3000元以上智能手机的销量占比从1月的10.2%提升至9月的26.7%,主要的增长来自于国产品牌HOV以及小米高端机比例的持续提升,这些终端大厂也会更加倾向于技术和产能领先的供应商。我们认为,随着苹果和华为新机打开智能手机价格的天花板后,国产手机将会进一步往高端渗透。

  2018-2020年,国内后置摄像头模组市场空间仍然保持快速增长:我们假设18-20年全球智能手机出货量同比增速分别为-0.7%、-2.0%和2.0%,受益于双摄以及三摄的快速渗透,市场仍将保持快速增长。2018-2020年,智能手机摄像头行业增长的逻辑各不相同,2018年市场扩大的主要驱动力是双摄在中低端机型的渗透,但是盈利能力较差;而2019年市场扩大的主要驱动力则是来自于三摄在高端机型中的渗透,盈利能力也会相对较好;而2020年市场扩大的主要来源则是三摄在中端机型中的渗透,盈利能力较2019年会有所下滑,但会优于2018年。我们预测18-20年全球智能手机摄像头(不含3D摄像头)市场空间的增速分别为9.5%、16.0%、5.3%。

  目前,摄像头拍摄图像是基于二维空间,非立体显示,即每一个景象都是平面的。而3D摄像头在二维图像的基础上增加了对拍摄对象的深度测量,即三维的位置及尺寸信息,从而形成三维图像,其“看到”的景象和眼睛所看到的景深是类似的。

  3D摄像头是刚需,目前处于硬件渗透阶段,亟待配套应用软件:3D摄像头将为许多“痛点型应用场景”打开局面,包括当前科技界炙手可热的领域如人脸识别、AR/VR、辅助驾驶、安防辅助等等,都离不开3D摄像头,3D摄像头是未来人工智能“开眼看世界”的提供者。目前,3D摄像头在智能手机中渗透速度较慢的原因是应用还没跟上,消费者还是把3D Sensing简单地当成一个替代指纹识别的解锁工具。

  我们认为,3D摄像头未来在终端硬件中的功能将会远超大众的人知,人机交互将从过去百年以来的2D方式向3D演变:随着苹果大力推进ARkit,3D摄像头在智能手机中的游戏、摄像等领域的应用势必会加速发展,3D摄像头未来将成为智能手机的标配。

  苹果开启3D Sensing浪潮,行业拐点即将到来:2017年,在iPhone十周年之际,苹果推出了搭载了结构光3D摄像头的iPhoneX,它一共由八个传感器或元件构成。其中,与 Face ID 识别过程直接相关的主要有红外镜头、泛光感应元件、距离传感器、点阵投影器。工作过程中,点阵投影器向外投射出 3 万个肉眼不可见的红外点光源,由红外镜头拍摄一张红外照片,根据照片上的位移变形情况,分析出被探测物的景深信息,并由此合成相应的 3D 模型。同时,距离传感器会探测在一定范围内,是否存在被探测物,以决定是否开启点阵投影器与红外镜头的工作。而在夜晚等暗光环境下,泛光感应元件会向外投射不可见的红外光源,以帮助 Face ID 更好地工作。

  苹果引领,安卓手机2019-2020年有望导入:苹果在2017年开启3D感知变革之后,在2018年三款新机的前置摄像头均采用3D感知方案。苹果公司在3D摄像头的快速切入自然吸引不少厂商投入3D摄像头产品布局,包括Intel的RealSense、Google的Tango、Qualcomm、Infineon等等,同时3D 摄像头也成为国内智能手机厂商追逐的热潮,华为、OPPO、小米等品牌均在与 3D 传感器厂商接洽,预计2019年3D摄像头在安卓机中的渗透率为3%,而2020年3D摄像头将在高端安卓手机中全面渗透,渗透率达10%。

  我们预测,2020年全球智能手机3D摄像头市场空间将达到39.5亿美元,对比2017年的6.5亿美元,三年增速达到83%;其中2020年安卓机3D摄像头市场将达到14.9亿美元,18-20年增速达到183%。

  为什么潜望式是实现光学变焦的必经之路?上文提到现在智能手机“光学变焦”主要还是依靠2-3个定焦镜头的配合,其中最为重要的长焦镜头。变焦倍数越高,长焦摄像头的高度越高,智能手机的厚度不足以支持高倍长焦摄像头的高度,而潜 潜望式摄像头与常规摄像头模组元件组成差异不多,结构区别较为明显:以OPPO在2017年MWC推出的潜望式摄像头为例,组成上,潜望式摄像头模组与常规摄像头模组差异不多,均含有感光芯片、镜头组、红外滤光片、音圈马达,潜望式摄像头较常规摄像头多一个光线转向元件。光线转向单元包括棱镜外壳、棱镜、棱镜座、支承轴套、支承轴、支承卡座。

  舜宇光学和华为在潜望式摄像头布局最为积极:近些年未有主流智能手机终端厂商采用潜望式摄像头,虽然OPPO在2017年MWC大会上推出这几年来的首部潜望式摄像头智能手机,但是并没有量产。因此,我们只能尝试通过各个终端厂商以及模组厂在潜望式摄像头专利上的布局,推测未来潜望式摄像头可能采用的组成以及结构。

  根据SOOIP的专利检索数据(与国家知识产权局的数据较为相符),舜宇光学、华为、信利光电、亚洲光学(台湾)、水晶光电、欧菲科技已公开的有权或在审潜望式专利分别为9、6、5、4、3、2件,舜宇光学在潜望式摄像头尤其是模组领域具有领先的专利布局。需要注意的是,这些专利只是公开专利的情况,企业或早已开始相关技术的研发但是未形成专利。

  从潜望式摄像头专利的申请时间来看,2016和2017年是潜望式摄像头的两个申请大年,这两年共申请了47件专利。

  各家的潜望式摄像头模组组成上大同小异:从各个公司的专利布局来看,各个公司的潜望式摄像头模组零部件组成大同小异,均包括滤光片、镜头组、音圈马达、反射棱镜组(光转向机构,使用数量1-2个)以及感光芯片,各家公司的潜望式摄像头差异在结构的设计上。

  从已经公开的专利来看,舜宇光学科技、信利光电在潜望式双摄模组有专利布局,而亚洲光学,华为以及欧菲科技则是在潜望式镜头有专利布局,其中亚洲光学则是推出了具备镜片移动能力的潜望式镜头。

  虽然从定义上,双/多定焦摄像头实现“光学变焦”本质上并不是光学变焦,但是从结果上达到了输出与光学变焦相同素质的效果。而局限于手机的特征,我们认为,未来中短期内智能手机光学变焦仍将在双/多摄“光学变焦”上做创新,其中至少有一个摄像头是潜望式摄像头,中短期内推出真正的光学变焦智能手机难度较大。

  手机光学镜头为何难以实现真正的光学变焦?变焦镜头通常是以牺牲光圈来实现的,因为光圈F=焦距/光圈直径,镜头焦距越长,光圈值越大,光圈越小。光圈越小,进光量越少,对景象的信息就越少,因此成像质量就会显著下降。而手机摄像头的进光量本就远少于单反相机,一旦采用真正的光学变焦镜头,整个成像素质将会“惨不忍睹”,所以中短期内手机摄像头难以实现真正的光学变焦。

  “广角+超广角或标准焦距+多个定焦长焦镜头(其中至少一个是潜望式镜头)”将会成为趋势:华为Mate20 Pro采用“广角+超广角+长焦”三摄方案,可以看到在3×以下Mate20 Pro可以输出无损照片,但是3×至10×时通过单个或两个摄像头配合仅能实现数码变焦。为了输出更高倍数的无损照片,未来势必会加入焦距更长的长焦镜头,此时就需要采用潜望式镜头方案。因此,我们预测,未来智能手机会采用多个定焦的长焦镜头来实现高倍定焦,再通过算法实现与光学变焦素质相等的变焦;为了实现更高倍数的“光学变焦”,手机摄像头数量会越来越多!

  长期来看,智能手机采用真正的光学变焦镜头难度有多大?目前具备真正潜望式光学变焦摄像头的智能手机仅有华硕在2015年底推出的Zenfone Zoom,这个智能手机摄像头仍然存在许多不可接受的问题。首先,需要解决长焦镜头光圈小的问题,类似单反的恒定光圈变焦镜头,但是整个镜头的结构会更加复杂,成本会显著提升,华硕Zenfone最终只能使用 F/2.7-F/4.8 的光圈,在拍摄夜景时劣势会非常大;其次,光学变焦由于需要涉及镜片移动来调整焦距,因此会导致对焦时间提升,能耗增加,对电池的要求会更高;最后,变焦镜头的抗摔性能远不如定焦镜头,假设智能手机采用光学变焦镜头,那未来对摄像头镜头以及模组的稳定性要求将会大大提升,毕竟摔手机是常有的事。

  总结来看,在智能手机领域,多个定焦镜头(包含至少一个潜望式镜头)实现“光学变焦”仍将是中短期的主流,长期是否会采用真光学变焦镜头或其他新技术,如DynaOptics变焦、MEMS变焦仍需观察。

  2019年,智能手机为了追求3×以上的“光学变焦”,在光学领域引领创新的终端厂商会开始采用潜望式摄像头。

  我们根据各个手机品牌旗舰机的销量,以及19-20年潜望式的渗透率测算了19-20年潜望式摄像头的市场空间。中性情景、乐观情景以及悲观情景下2019年潜望式摄像头市场空间分别为6.33、12.64、3.27亿美元,2020年潜望式摄像头市场空间分别为26.37、39.76、13.47亿美元。

  华为仍将是光学创新的领军企业:以中性情景为例,2019年主要是国产智能手机采用潜望式摄像头,其中华为潜望式摄像头智能手机出货量占比所有潜望式摄像头智能手机出货量将达到48.4%,而OPPO和VIVO则分别占到27.8%和23.8%;2020年仍是以华为为主力军,Mate系列的放量将会帮助华为的份额会提升至51.0%,OPPO、VIVO、小米和三星将分别占比16.0%、13.7%、3.8%和9.0%。

  潜望式摄像头模组价格较高,规模化生产后盈利能力较强,将会提升摄像头产业链企业的利润水平;此外,潜望式摄像头模组将会对手机镜头以及摄像头模组两个细分行业产生较大的影响,头部供应商企业将会继续提升在高端智能手机中的占有率,且竞争格局有望发生变化,在塑胶镜片、玻璃光学元件以及光学领域有长期布局的相关产业链公司将会进一步受益,

  我们认为,三摄将快速渗透,2019年达到10%,2020年达到25%;3D Sensing也将在安卓阵营机型上开始渗透,预测2019年渗透率达到3%,2020年渗透率达到10%;智能手机高倍“光学变焦”将在2019-2020年成为手机摄像头的主要卖点,四摄+潜望式摄像头模组将在2019年开始在国产智能手机旗舰机中开始渗透。建议重点关注:舜宇光学科技、大立光、水晶光电、欧菲科技。

  Yole预测,2016年全球功率器件市场规模约为292亿美元,预计至2022年市场规模将增长至364亿美元,2016-2022年复合增速为3.8%。其中,2022年电源管理IC市场规模约为187亿美元,2016-2022年复合增速为3.4%;功率模组市场规模约为50亿美元,复合增速为7.0%;功率分立器件市场规模约为137亿元,复合增速为3.1%。

  2017年,功率分立器件市场规模约154亿美元,同比增长12.2%,主要是电动汽车及IOT等新兴市场需求,预计到2023年将达到188亿美元,2016-2023年年均复合增速4.4%。

  MOSFET、IGBT、整流桥是功率半导体器件中最为重要的三个细分产品,2017年MOSFET在功率器件中的占比达到41%,整流桥21%,功率模块占比23%,IGBT则为7%。

  中国功率器件市场占比全球达40%:中国是全球最大的功率器件消费国,功率器件细分的主要几大产品在中国的市场份额均处于第一位。其中,MOSFET中国市场规模占比全球为39%,IGBT为43%,BJT为49%,电源管理IC为47%,其他如晶闸管,整流器,IGBT模组等等产品中国市场占比均在40%左右。

  国内龙头全球市占率依旧很低,与国际大厂差距明显:与整个半导体产业类似,对比海外的功率器件IDM大厂,国内的功率器件龙头企业(扬杰科技、华微电子、士兰微、斯达半导体、英恒科技等)的年销售额仍是巨头们的几十分之一且产品结构偏低端,表明中国功率器件的市场规模与自主化率严重不相匹配,国产替代的空间巨大。

  轻型车功率器件2020年市场超百亿美元,16-20年CAGR达13.1%。

  汽车中采用大量的半导体器件,根据Strategy Analytics和Infineon的最新数据(2018年5月),燃油车单车半导体价值量约375美元,纯电动增加一倍,约750美元。其中,传统燃油车中功率器件单车价值量71美元,48V轻度混动车中功率器件单车价值量146美元,重度混动车和插电混动车中功率器件单车价值量371美元,而纯电动车中功率器件成本为 455美元,占比车用半导体61%,相较于燃油车增长541%。因此,我们认为混动和纯电动汽车的加速渗透将成为功率器件行业最强劲的驱动力。

  假设16-21年轻型汽车总销量复合增速2.5%,至2020年轻型汽车总销量约10277万辆,Infineon预测2020年48V/MHEV销量约350万辆,FHEV/PHEV约600万辆,BEV约250辆,功率器件每年涨价CAGR为3%,仅考虑轻型车,2020年车用功率器件市场约108.05亿美元,而2016年为66.10亿美元,16-20年复合增速13.1%,高于汽车半导体平均增速。

  功率器件在汽车中的应用领域主要有:1)驱动系统:电动机控制、变速箱控制、制动控制和转向控制;2)引擎系统:引擎控制;3)车身:前大灯控制、室内灯控制、AV及附件控制。

  与传统燃油车不同,新能源车动力源发生根本性改变,对汽车动力传动系统中的功率器件提出新需求:新能源车采用蓄电池作储能动力源, 给电机驱动系统提供电能,驱动电动机,推动车轮前进,属于电力驱动系统。电力驱动系统是新能源车的心脏,分为电力部分和机械装置两部分,其中电力部分主要包括电动机、能量转换器、电子控制器和电源系统。功率器件在新能源车上的应用与传统燃油车相比,主要增加了在电力驱动系统上的应用,包括电动机调速系统、能量转换器、充电器等。

  48V/MHEV驱动系统新增功率器件价值量约77美元,FHEV驱动系统新增功率器件254美元,PHEV驱动系统新增功率器件262美元,BEV驱动系统新增功率器件360美元。因此,新能源车新增功率器件价值量主要就是来自于汽车的驱“三电”系统,包括电力控制,电力驱动和电池系统。

  (1)电动调速系统:功率器件在新能源车电机调速系统中,主要有两种形式:用于直流电动机的斩波器和交流电机的逆变器。(1)斩波器:对于直流电动机调速系统,一般采用斩波器,其功率电路比较简单,效率也比较高。随着功率器件的发展,斩波器的频率可做到几千赫兹,因而很适合用作直流牵引调速。新能源车采用直流电机驱动,无论是串励电机,还是他励电机,都采用斩波器作为功率变换器。斩波器的功率器件多采用MOSFET 和BJT。(2)逆变器在DC/DC变换方式中,一般采用直流斩波器加逆变器和DC/DA逆变器两种方式。由于新能源车的电源电压低,采用前种方式,传输能量环节过多,会降低整个系统的效率。而采用PWM电压型逆变器,则线路简单、环节少、效率高。另外,现在还出现了谐振直流环节变换器和高频谐振交流环节变换器。由于采用零电压或零电流开关技术,谐振式变换器具有开关损耗小、电磁干扰小、低噪声、高功率密度和高可靠性等优点。

  (2)能量转换器:新能源车能量转换器的主要部件是功率器件。目前常用的功率器件有CTO、BJT、MOSFET、IGBT、SITSITH、MCT,其中CTO、MCT 具有高开关速度、高能量传输能力、优越的动态特性及高可靠性,很适合于电动汽车驱动,同时功率器件能影响到能量转换器的结构。直—直流及直—交流转换器各自应用于直流电动机和交流电动机。

  (3)车载充电装置:发展车载充电器是发展新能源汽车的必要条件, 因为它能将交流电网的电能有效地补充到每辆电动汽车的蓄电池中。充电器的功能就是将交流电变为直流电, 这就需要使用IGBT等功率器件。新能源汽车队这些功率器件提出新的要求,不仅要求恒流恒压二段式充电,还要求高效、轻量,有自检及自动充电等多种保护功能,并且能程控设定充电时间曲线、监视电池温度, 对电网无污染等。

  (4)充电桩:作为新能源汽车必不可少的基础配套设施,我国充电桩行业也正处于高速增长的建设期,未来市场空间广阔。根据国家发展改革委等发布的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》,到2020年,新增集中式充换电站超过1.2万座,分散式充电桩超过480万个。Infineon统计100 kW的充电桩需要的功率器件价值量在200-300美元,预计至2020年中国充电桩建设对功率器件的总投资额约9.6-14.4亿美金,而其中MOSFETs,IGBT模块是充电桩的核心器件。

  不同电动化汽车所需要的功率半导体器件数量不同,随着纯电动车型的增多,汽车功率半导体器件将迎来量价齐升。

  2015年全球发电量6414 GW,预计2025年全球发电量将达到8647 GW,10年CAGR为3.0%,其中可再生能源发电量增速较快,CAGR达到5.9%;进一步细分,太阳能发电和风能发电量的增速要高于可再生能源发电量的复合增速,太阳能发电量15-25年CAGR为16.4%,风能发电量CAGR为8.8%,远高于行业的平均增速。从地区来看,风电增长较快的地区包括中国,欧洲和美国,而太阳能发电增长较快的地区则有中国,欧洲,美国和其他亚太地区。

  风电:风电主要是中国美国在积极发展,从中长期来看,风力发电量处于稳步增长的态势。相较于火力发电,每1MW的风电厂的半导体需求量是火电厂的30倍,2011年风电机的功率为1.5 MW,2017年已经增长至2-3 MW。风力发电量的稳定增长将对功率半导体提出新的需求。

  太阳能发电:IHS预测,2016-2021年太阳能发电对IGBT模组的需求复合增速为9.0%。为了有效地满足绿色能源太阳能发电及逆变并网的需求,就需要控制、驱动器和输出功率器件的正确组合,IGBT是作为功率开关的必然之选,而PV逆变器也将是第一批使用SiC基的器件之一,这将显著提升IGBT的价值量。

  在储能领域,2017年每MW储能容量所需功率器件价值量为3200欧元,2017年储能用功率器件市场规模544万欧元,至2024年将达到3104万欧元,17-24年CAGR为28.2%。目前全球储能量占发电量比例不足5‰,随着储能量的逐渐增加,这一领域功率器件的市场规模在未来长时间内保持高速增长。

  相对于传统的家电产品,变频家电产品在能效、性能及智能控制等方面有明显的先天优势。近年来,变频家电正处在全面发展的阶段,主要应用于空调、微波炉、冰箱、热水器等耗电较大的电器。举例来讲,相较于不可变频冰箱,可变频冰箱的使用寿命长,噪音小,并且能够节省40%的能耗。

  IHS统计,2017年全球家用电器销量约7.11亿台,其中4.67亿台为不可变频家电,占比达到66%,而可变频家电数量为2.44亿台,占比为34%。预计到2022年可变频家电销售量将达到5.85亿台,占比达到65%,17-22年销售量CAGR为19.1%,而不可变频家电销售量将下降至3.17亿台,占比减少至35%。

  而可变频家电的快速放量,香港六合特马号,将显著提升单位家电中半导体的价值量,Infineon预测半导体价值量将从不可变频的0.7欧元提升至9.5欧元,而增加的半导体主要是属于功率半导体,假设9.5欧元是单位可变频家电的平均半导体价值量,预计2022年家电半导体市场空间将从2017年的26.45亿欧元增长至57.79亿元,17-22年CAGR为16.9%。

  2016年,全球MOSFETs市场规模接近62亿美元,受益于汽车和工控领域的稳定增长,功率MOSFETs在汽车应用市场的市场占到整体的20%,超过了在计算机和数据存储应用中的表现。预计到2022年,随着新能源汽车销量的快速放量,功率MOSFETs在汽车应用市场占比将提升至22%,而计算存储和工控领域的市场占比则分别达到19%和14%,三者合计占到55%。

  功率MOSFETs被用于汽车的刹车系统,引擎管理,动力转向系统和其他小型电机控制电路:随着汽车电动化提升,MOSFETs在纯电动汽车和混动汽车中的转换器(Converter),小型插电式混动汽车和纯电动汽车的充电器(3-6 kW),48V的DC-DC转换器,以及其他启动/停止功能模块的微型逆变器等等汽车零部件中的应用将会更加广泛。未来5-10年,电动车用MOSFETs在整个MOSFETs市场中会变得越来越重要。

  2017年,全球IGBT芯片和模组的市场规模约为37.3亿美元,Yole预测,2022年IGBT(含IGBT模组)市场空间将达到55亿美金,年均复合增长8.1%,主要的增长即来自于IGBT模组。

  下游应用领域的主要驱动力主要来自于汽车电动化带来的需求,2016年汽车IGBT市场为8.64亿美元,2022年将增长至约20.7亿美元,16-22年CAGR为15.7%,2022年汽车IGBT市场占比整体市场将达到接近40%。另一个驱动力是电机IGBT,Yole预测电机IGBT市场16-22年CAGR为4.6%。

  据IHS统计,2017年全球功率半导体器件与模组市场规模为185亿美元,欧美日呈现三足鼎立之势,英飞凌位居第一,占比18.6%,安森美次之,占比8.9%,前十大公司合计市占率达到58.9%,日本企业占据5席,合计占比达到19.7%。

  2017年,全球MOSFET市场规模达到66.5亿美元,英飞凌以绝对优势排名第一,市占率达到26.3%,前五大公司市占率达到62.5%。

  2017年,分立IGBT市场规模为11亿美元,英飞凌排名第一,市占率高达38.5%,前五大公司合计占比达到71.5%。

  2017年,IPMs市场规模为15.7亿美元,三菱排名第一,市占率为36.4%,前五大公司合计占比达到80.2%。

  2017年,IGBT模组市场规模为26.3亿美元,英飞凌排名第一,市占率为32.6%,前五大公司合计占比达到66.9%。

  在全球功率半导体市场上,中高端产品生产厂商主要集中在欧洲、美国和日本地区。欧美日的功率半导体厂商大部分属于IDM厂商,英飞凌、达尔科技、安森美、恩智浦等是行业中的龙头企业。中国台湾地区也是较大的功率半导体产地,厂商大多属于Fabless厂商,产品主要集中在低端领域。我国功率半导体市场占据全球50%左右份额,在高端产品领域,90%依赖进口。

  我国半导体厂商主要为IDM模式,生产链较为完善,但产品主要集中在二极管、低压MOS器件、晶闸管等低端领域,生产工艺成熟且具有成本优势,行业中的龙头企业盈利水平远高于台湾地区厂商。而在新能源、轨道交通等高端产品领域,国内仅有极少数厂商拥有生产能力,高端产品市场主要被英飞凌、安森美、瑞萨、东芝等欧美日厂商所垄断。

  我国功率半导体市场中,本土厂商在低端产品领域已经开始进口替代,扬杰科技、斯达半导体、华微电子、士兰微、三安光电、捷捷微电、富满电子、苏州固锝、新洁能是行业中的优质企业,但市场份额占比仍然较低,闻泰科技计划收购安世半导体,安世半导体主营MOSFET、分立器件及逻辑器件,是全球知名的模拟半导体公司,公司产品50%以上应用于汽车电子,我们看好后期的整合发展。

  我国功率半导体厂商在低端领域生产工艺成熟,而在高端领域,市场仍被国外企业所垄断。国内市场发展前景广阔,实现技术突破、产品提升,以及进口替代,是我国功率半导体行业未来发展的必然选择。

  2017年功率半导体器件市场规模达到185亿美元,其中采用12英寸制程约20亿美元,占比约10.8%,大部分都还在采用6、8寸制程,我们研判,未来3-5年虽然会有一部分产品转向12寸制程,但仍主要以8英寸为主。由于8英寸晶圆设备已停产,全球晶圆厂在8寸扩产方面幅度不大,我们认为,在需求不断提升的情况下,8英寸晶圆产能部分产品仍吃紧,车用功率半导体表现尤为明显,需求旺季,功率半导体器件有望涨价,看好8英寸晶圆代工厂华虹半导体。

  目前国内功率半导体产业链正在日趋完善,技术也正在取得突破,中国是全球最大的功率器件消费国,占全球需求比例高达40%,且增速明显高于全球,未来在新能源(电动汽车、光伏、风电)、变频家电、IOT设备等需求下,中国需求增速将继续高于全球,行业稳健增长+国产替代,建议重点关注细分行业龙头:闻泰科技(安世半导体)、华虹半导体、已申请IPO:斯达半导体、新洁能、立昂微。

  中国新能源汽车发展较快,以斯达半导体为首的中国IGBT厂商本土化优势明显,但由于起步较晚,目前市占率还不高,随着技术的进一步成熟和成本下降的要求,未来有望通过新车型的导入进一步提升国产化配套比例;安世半导体在功率半导体及逻辑器件领域优势非常明显,闻泰科技收购完成后,有望通过整合,在中国市场发挥更大优势,从而实现在汽车电子、消费电子、工业及通信等领域的快速增长。

  汽车智能化和电动化极大的提高了汽车电子的需求,紧凑型车中电子成本占比仅为15%,而纯电动车中,汽车电子成本占比高达65%,随着新能源汽车更加智能,汽车电子成本占比仍将持续提升。

  我国豪华汽车销量快速增长,而汽车电子系统在中高端车型的成本占比可达30%-40%。

  预计2020年,自动驾驶达到L2级别,与自动驾驶相关的单车半导体价值量将达到160美元,雷达模块占比最大,将达到90美元。

  预计2025年,自动驾驶达到L3级别,与自动驾驶相关的单车半导体价值量将达到630美元,雷达系统占比仍最大,将达到260美元。

  中国传统主机厂将在2020年实现L3级自动驾驶,2025年以后实现L4以上的自动驾驶。国内新兴造车企业会更加激进一些,有的企业提出在2019年实现L3级自动驾驶。

  在技术上,传统一级系统集成商如大陆、安波福、法雷奥、采埃孚、博世等,在自动驾驶产业链上提早研发,布局完整,同时在视觉技术、LIDAR、RADAR等领域收购了不少新兴技术创新企业,因此获得了全面领先优势。这些领先Tier1不仅有完整的传感器融合方案,也提供ADAS/自动驾驶域控制器。

  自动驾驶领域严重依赖产业间合作,系统集成商抱团发展趋势明显。例如大陆集团,与英伟达、HERE、EasyMILE、宝马-英特尔-Mobileye联盟、华为、百度、中国联通等多家企业开展合作。采埃孚通过一系列的投资和合作,集结了IBEO、ASTYX、e.Go、HELLA、英伟达、百度等一大批合作伙伴,形成系统开发、传感器、决策系统、高精地图、智能座舱的全面布局。

  很多传感器厂商已经准备好从未来的转型中受益,包括激光雷达领域的Velodyne、Ibeo、Quanergy和Innoviz等,雷达领域的大陆(Continental)、德尔福(Delphi)和电装(Denso)等,摄像头领域的Allied Vision、FLIR和First Sensor等,惯性测量单元领域的KVH、Physical Logic和霍尼韦尔(Honeywell)等。在自动驾驶计算领域,英特尔(Intel)和英伟达(Nvidia)是“重量级选手”,与赛灵思(Xilinx)和瑞萨(Renesas)等公司展开竞争。这些厂商中的大多数将扮演自动驾驶领域重要的初始角色,但对于许多其它技术提供商来说,也将会有一个机会窗口。

  中国虽然在核心技术上落后于欧美,但在自动驾驶领域的创新创业高度活跃,涌现了数百家从事ADAS和自动驾驶研发的企业和机构。其中在系统集成方面的领先者有百度、经纬恒润、东软集团等。截至2018年7月,百度Apollo自动驾驶平台已发展了116家合作伙伴,主机厂共计26家,涵盖了中国本土大部分主机厂和戴姆勒、福特、现代、本田4家外资主机厂。东软是国内最早的ADAS系统开发商,已经有十多年的研发历史。恒润科技将Mobileye视觉方案本土化,目前已经有十几家主机厂客户。

  国内还出现了极少数从事自动驾驶系统方案商,如海高汽车、布谷鸟科技、环宇智行等,都致力于自动驾驶域控制器的研发。

  ADAS初创企业中,纵目科技、Minieye、Maxieye等都取得了不错的成绩,他们正从ADAS方案供应商向自动驾驶方案供应商演变。在无人车研发企业中,智行者和驭势科技等同样表现出色。

  自动驾驶汽车市场的预期增长率惊人,2017年全球自动驾驶汽车的产量为数百台,而2032年全球自动驾驶汽车的产量预计将达到2310万台,可以看到未来15年该市场的复合年增长率(CAGR)高达58%。届时,与自动驾驶汽车生产相关的总体营收将达到3000亿美元,其中52%来自车辆本身,26%来自传感器硬件,17%来自计算硬件,其余5%来自集成。这意味着未来15年内整个汽车行业将围绕自动驾驶技术进行构建。

  n 预计2022年激光雷达市场营收将达到16亿美元,雷达市场营收将达到4400万美元,摄像头市场营收将达到6亿美元,惯性测量单元市场营收将达到9亿美元,全球导航卫星系统市场营收将达到1亿美元。更长远地看,预计2032年传感器硬件的总体营收将达到770亿美元,而计算硬件约为520亿美元。

  我们看好国内汽车智能化传感器产业链,建议关注:舜宇光学科技(汽车摄像头模组及镜头)、韦尔股份(豪威,汽车摄像头芯片)、欧菲科技(汽车摄像头系统及镜头)。

  全球新能源汽车快速渗透,2030年将达到3000万辆。根据BNEF的长期预测,全球电动汽车(EV)将从2017年的110万量飙升至2025年的1100万辆,到2030年销量将达到3000万辆。 中国将引领电动汽车普及,2025年,中国市场电动汽车销量将占全球50%,2030年将占39%。

  48V系统渗透率将快速提升。根据IHS预测,到2025年,50%以上的混动车将采用48V轻混系统,48V系统渗透率将持续提升,预计到2025年,全球48V系统产量将超过1200万。48V微混系统的关键核心件包括助力回收电机、电力转换单元、动力电池。

  在新能源汽车产业领域,高压连接器是极其重要的元部件,整车、充电设施上均有应用。整车上高压连接器主要应用场景有:DC、水暖PTC 充电机、风暖PTC、直流充电口、动力电机、高压线束、维修开关、逆变器、动力电池、高压箱、电动空调、交流充电口等。

  电动汽车接口所需满足的要求由于多样性而对连接器性能提出更为严格的要求。高插拔次数、载流能力、耐热性和抗震动性是企业产品开发重点要考虑的因素。随着新能源汽车电驱动单元的功率需求越来越大,对连接器的工作电流和电压提出了越来越高的要求,传统连接电压在14V左右,而电动汽车高压连接器电压达到400-600V。

  产品类型及应用场景不同,连接器价格存在较大差距,普通混合动力汽车连接器价格为1000元左右,纯电动乘用车连接器价格区间为2000-4000元,而一辆电动客车连接器价格约6000-10000元。

  2017年新能源汽车用连接器市场规模接近30亿元,随着新能源汽车的调整发展,预计到2020年市场规模将达到80亿元。

  国际连接器主要企业有TEConnectivity公司、安费诺集团、莫仕公司。国内涉足电动汽车高压连接器的企业主要有中航光电、立讯精密、巴斯巴、永贵电器、得润电子等,中航光电为国内高压连接器龙头。

  电动汽车车载充电机(OBC)是指固定安装在电动汽车上的充电机,具有为电动汽车动力电池,安全、自动充满电的能力,充电机依据电池管理系统(BMS)提供的数据,能动态调节充电电流或电压参数,执行相应的动作,完成充电过程。

  车载充电机作为一个电力电子系统,主要由功率电路和控制电路组成。对于功率电路,由变压器和功率管组成的DC/DC变换器是其重要组成部分。对于控制电路,它的核心是控制器,用来实现与BMS的CAN通信,并控制功率电路按照三段式充电曲线给锂电池组充电。当车载充电机接上交流电后,并不是立刻将电能输出给电池,而是通过BMS 电池管理系统首先对电池的状态进行采集分析和判断,进而调整充电机的充电参数。

  目前国产车载充电机价格为2000-4000元/台,功率越大价格越高。目前市场上6.6kw充电机3000-4000元,3.3kw充电机1500-2500元,2kw充电机的售价在几百元到一千元。

  车载充电机是新能源汽车必不可少的核心零部件,其市场规模随着新能源汽车市场的快速增长而扩大。2016年,电动汽车车载充电机市场规模约20亿元,未来几年随着新能源汽车产量的逐年提升,一览众咨询预计到2020年国内电动汽车车载充电机市场规模将达到77亿元。

  国内外涉足到车载充电机业务的企业为电气电子企业,其中国外主要企业有:博世、艾默生、法雷奥、台达、英飞凌等企业。

  国内位于前列车载充电机企业包括铁成信息、南京中港电力、杭州富特、通合科技、欣锐科技、得润电子(收购Meta公司切入充电机市场)等。

  继电器作为最主要的基础元件之一,是整机电路控制系统中必要的、核心的电控基础元件,广泛应用于家电、工控、汽车、通讯、电力、能源、安防、航空航天等领域,主要作用是实现“自动、远程”控制。

  在传统汽车领域,继电器主要应用于电路开合控制,包括:雨刷、车窗、车灯等所有的电器,传统汽车继电器应用均为低电压产品,电压区间为12-48V。

  新能源汽车主电路电压一般都大于200V,远高于传统汽车的12-48V,新能源汽车除需要传统汽车所需的低电压继电器以外,还需配备特殊的高压直流继电器。

  电动汽车中电路属于高压直流,一般继电器无法满足要求,目前应用最多的是真空型和充气型继电器。真空是理想的绝缘。由于高压电弧产生于绝缘介质的电离,而真空本身是没有介质,所以是触点间有很好的隔离。完全的真空状态只是理想状态,实际会残留一些杂氧,杂氧在有电弧情况下和铜电极生成氧化铜,接触电阻增大,继电器有失效风险。目前主要是应用充气型继电器,充气型继电器主要灭弧解决方案为氢气和氮气。充纯氢气,加偏转磁铁辅助灭弧,相比抽真空及充氮气灭弧效果要好,氢气的绝缘性能好,难以电离。

  新能源汽车中高压直流继电器主要有四种应用:直流电压控制主继电器,正常/快速充电继电器,隔离保护、安全控制和高压辅助应用的继电器以及高压预充继电器。

  根据车型及动力系统的不同,继电器有汽车上使用的数量及规模也存在较大差。平均而言,每台新能源汽车需配备5-8只高压直流继电器——2个主继电器、1个预充电器、2个急速充电器、2个普通充电继电器和1个高压系统辅助机器继电器,单车继电器价格约1000-2000元。根据测算,到2020年中国新能源汽车用高压继电器市场将超过30亿元。

  相比传统继电器,新能源汽车用高压直流继电器技术含量高,生产工艺复杂,从全球市场格局来看,高压直流继电器品牌集中度高。该领域产品生产研发主要集中于国外企业,中国市场也由跨国公司占据主导,主要企业有泰科、松下、欧姆龙、博世等。近年来国内品牌也开始应用于新能源汽车,宏发股份、松川、国立、三友联众、航天电器、宁波福特等企业均有产品问世,其中宏发是国内优势品牌,位居国内企业榜首。另外国内如比亚迪等新能源车企也自己研发生产继电器。

  电容器在电动汽车应用广泛。电动汽车的三大核心模块是电源(电池或其他储能设备)、电机和电机控制器,其中,电机控制器即是逆变。