5G手机关键材料解析(附竞争格局与供应链名单)

前言:5G产业链由上游、中游及下游构成,上游主要由无线设备和传输设备构成,无线设备包括基站天线、视频模块、基带芯片、小基站等,传输设备包括光器件与光模块、光纤光缆、SDN/NFV解决方案等;中游主要由运营商组成;下游包括终端设备如手机、可穿戴设备、车联网、VR/AR等以及其他应用厂商。


手机大厂5G手机进展

 

截止2019年6月底,已经有包括华为、小米、OPPO、vivo、中兴、联想、三星、一加等众多终端厂商发布了5G手机,目前通过中国国家质量认证中心3C认证的首批5G手机共有8款,华为、OPPO、vivo、小米等都计划将在2019年下半年上市销售5G手机。

 


中国5G手机出货量预测

 

2019年下半年,国内5G手机正式面世,但售价较高,出货量预计较少。

 

2020年,国内出货量预计达到6500万台,5G产业链渗透基本完成,5G将成通信技术市场的主导技术,新一轮换机正式开始。

 

2020-2023年,5G换机高峰期到来,预计国内5G用户渗透率将从10%提升到60%左右。

 


5G手机六大关键材料

 

5G手机终端面临高速高频的设计挑战,散热、屏蔽、高频材料、射频前端等材料及器件相对3G/4G有明显改变,六大领域关键材料迎来革新发展:

 

微波介质陶瓷

 

5G时代,大规模天线(Massive MIMO)技术将普遍应用,介质滤波器有望替代金属腔体滤波器成为基站主流应用;随着5G智能手机轻薄化、高频化、低功耗等方面的要求,微波介质陶瓷材料在手机领域同样具备较大的应用空间。

 

全球微波介质陶瓷及粉体材料的生产主要集中在日本、美国等发达国家,主要生产企业有日本京瓷、TDK、村田制作所、德国EPCOS、美国TRANS-TECH等。

 

天线材料

 

智能手机作为5G的关键场景之一,5G的高频特性无疑为智能手机天线的发展和革新带来机会。目前主流的PI天线材料无法满足5G视频信号低损耗传输的需求,MPI(改性聚酰亚胺)、LCP(液晶聚合物)有望成为5G时代天线材料的主流选择。

 

PI:PI材料在2.4GHz以上频率损耗偏大,不能用于10GHz以上频率,且吸潮性较大、可靠性不足,将在5G高频毫米波时代被逐渐替代;

 

MPI:改良的聚酰亚胺是非结晶材料,在10-15GHz的超高频甚至极高频的信号处理上的表现有望媲美LCP天线,且MPI价格适中,故在5G发展前期,MPI有望替代部分PI,成为天线的重要过渡材料。

 

LCP:目前LCP多被应用于汽车导航、航空航天导航、iPhone设备等领域,随着5G高频毫米波时代的到来(预计未来三年),LCP材料应用潜力巨大,有望替代PI成为手机天线的主流材料之一。

 

未来,随着5G智能手机的普及,预计全球LCP、MPI天线材料潜在市场空间超过120亿元。

 

MPI天线主要材料为电子级PI膜,目前主要供应商包括美国杜邦、日本宇部兴产、钟渊化学等。

 

LCP天线多个环节技术壁垒较高,目前电子级LCP材料主要被日美企业垄断,主要生产企业包括日本村田制作所、可乐丽、宝理塑料和美国杜邦等。

 

高频基材

 

高频基材即高频覆铜板,主要用于加工制造印刷电路板(PCB),是高频通信行业发展的基础材料。FR4覆铜板和高频覆铜板是移动通信领域应用较为广泛的两类覆铜板产品。在5G时代,伴随着高频、高速、高数据量的技术要求,高频覆铜板将有望逐步实现对FR4覆铜板的全面替代。

 

高频基材主要市场份额被海外企业垄断,包括美国的三巨头罗杰斯、泰康利和伊索拉,日本的松下电工、日立化成等企业。

 

随着未来5G通信行业的发展,高频基材成为本土厂商加速技术突破实现进口替代的黄金领域。聚四氟乙烯(PTFE)、碳氢化合物树脂等高频特种树脂在5G高频应用上多样化演变。

 

第三代半导体

 

氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)并称为第三代半导体材料双雄,由于性能不同,GaN和SiC的应用领域也不相同。GaN以其禁带宽度大、饱和电子速率大、热导率高、化学性质稳定等优点,有望成为5G时代最具增长潜质的第三代半导体材料之一。

 

目前,美日欧厂商在GaN等第三代半导体材料技术上处于领先地位,相比之下,国内在GaN领域还是较为弱势,主要依赖于国外代工厂商。

 

电磁屏蔽与导热材料

 

5G时代,高频率高功率电子产品和通信设备的瓶颈是其产生的电磁辐射和热,为了解决此问题,以智能手机为代表的电子产品和通讯基站在设计时将会加入越来越多的电磁屏蔽及导热器件,电磁屏蔽与导热材料市场存在巨大的发展潜力。

 

从国外市场来看,电磁屏蔽及导热领域形成了比较稳定的格局,主要被莱尔德、固美丽、3M等知名厂家垄断。

 

国内市场方面,我国电磁屏蔽及导热领域起步较晚,在巨大的市场需求推动下,近年来生产企业数量迅速增加,已形成一定产业规模。

 

未来电磁屏蔽材料将向导电性能好、加工工艺简单、性价比高、适合大批量生产等方向发展,各种新材料在电磁屏蔽的创新应用将会得到更多发展。

 

导热相变材料、导热硅脂、导热填充胶和导热凝胶材料将得到进一步发展。此外,5G电子设备对热管理提出更高要求,对导热石墨膜材料将向厚度更薄、导热性更好,以及可加工为3D结构,或与其他材料结合形成复合多功能材料方向发展。

 

外壳材料

 

受金属的电磁屏蔽特性影响,无线充电、NFC等新应用的流行,目前主流手机厂商已经放弃全金属一体化结构方案。5G智能手机对电磁屏蔽有更高的要求,以塑料、玻璃和陶瓷为代表的非金属材料有望迎来大规模应用。

 

金属材料目前主要作为手机中框,主要市场被鸿准、比亚迪电子、长盈精密、通达集团四大厂商垄断,市场份额超过90%。

 

玻璃盖板材料,主要由欧美、日韩厂商供应,其中美国康宁、日本旭硝子、电气硝子,三家市占率90%以上。

 

陶瓷外壳核心粉料厂商主要集中在日本、法国等,国内的三环集团、国瓷新材、东方锆业具备一定产能,三环集团是国内唯一具备从粉体到陶瓷外壳加工完整产业环节的企业。

 

端机型在塑料外壳基础上,金属化率将进一步降低;中高端机型当前大多采用“金属中框+玻璃盖板”方案。

 

*内容摘自:赛瑞研究、新材料在线