信息科技产业前瞻：5G、半导体、物联网、人工智能行业深度分析

1、短期困境，前途光明，破晓在即

1.1、2018年回顾:煎熬

1.1.1、经营情况:收入同比增速下滑，净利润负增长

受到贸易摩擦、宏观经济下行、创新乏力等内外部因素的影响，电子行业2018年前三季度的业绩承受较大的压力。使用申万电子行业分类，根据Wind数据，电子行业在2018年前三个季度的营业收入同比增速分别为12.29%、13.40%和24.80%，相比上年同期出现了较大幅度的下滑。从净利润来看，电子行业在2018年前三个季度的净利润同比增速分别为7.13%、-12.86%、-7.38%，也是出现了较大幅度的下滑。

反映到细分行业上，过去十年最为重要的智能手机行业也在2018年出现了出货量的同比负增长。根据IDC的数据，2018年前三季度全球智能手机出货量分别为3.34亿、3.42亿、3.55亿部，分别同比下滑2.92%、1.78%和4.80%。

1.2、短期困境:“三座大山”

中国大陆电子产业当下处境如何?可以用“三座大山”形容:第一座是中美贸易摩擦。中美贸易摩擦直指中国制造2025，会不会产生当年美日贸易摩擦对日本电子产业那样致命打击的影响，值得我们深入探讨;第二座是智能手机饱和。智能手机是电子产业代表性产品，是中国过去电子黄金十年发展驱动力，渗透率饱和情况下的电子产业如何寻找新的增长动力;第三座是代工属性强，缺乏核心技术。这是一个对产业长远影响的因素，中国大陆已经崛起不少模组厂商，但仍然缺乏核心技术，产业链话语权较弱。

1.2.1、中美贸易摩擦:高端化发展受阻，且成本被迫推升

中美贸易摩擦对中国大陆电子产业的影响是深远的，美国一方面对中国增加关税，另一方面还企图打击中国高科技行业。2018年3月中美贸易摩擦加剧，美国毫不掩饰地打击中国科技产业，意在阻止“中国制造2025”战略。2018年4月，美国宣布对中兴通讯执行7年禁令(美国政府在未来7年内禁止中兴通讯向美国企业购买敏感产品)，由于中兴通讯设备中的25%~30%核心部件采购来自于美国，美国对中兴通讯的禁令一度让公司陷入休克，无法正常经营。2018年10月，美国商务部宣布对福建晋华集成电路有限公司实施禁售令，禁止美国企业向后者出售技术和产品，称福建晋华涉及违反美国国家安全利益的行为，给美国带来了严重风险。美国对福建晋华的禁令使得美国半导体设备供应商如泛林半导体，应用材料等停止技术支持，福建晋华的运营生产也因此受阻。无论中兴通讯事件还是福建晋华事件，反映了美国重点打击中国科技产业。

中美贸易摩擦对中国电子产业影响究竟有几何?第一，惩罚性关税推升了产品成本，对美国出口压力加大。根据对A股电子行业(SW划分，219家)上市公司统计，2017年A股电子行业总收入9593.8亿元，归属母公司扣非后净利润为441.3亿元，净利率约为4.6%。第二，限制出口以封锁中国电子科技技术，当前中国电子产品的部分关键零部件(特别是集成电路)依赖美国，限制出口对中国电子厂商的目前经营造成直接性的破坏，中兴通讯就是典型案例。以集成电路为例，集成电路是最典型的高科技含量的产品，美国一直对中国实施压制。中国企业在DRAM、NAND、CPU、GPU、FPGA、ADC/DAC等高端芯片几乎是空白，全部被海外厂商垄断，特别是美国厂商。如果美国限制集成电路出口以技术封锁，对美国厂商而言是“发展”的问题，对中国电子厂商而言则是“生存”的问题。2018年发生的中兴通讯事件、福建晋华事件就是最好的见证。我们也看到，美国也针对中国大陆这一技术现状出台了技术出口管制的措施，2018年11月，美国商务部工业安全署出台了一份针对关键技术和产品的出口管制草案，提及的关键技术领域包括生物技术，人工智能，定位导航技术、微处理器等14项。第三，限制投资将对中国电子产业造成长远的影响。过去多年，美国科技企业在中国的投资建设确实对中国的科技技术、工艺有较大的提升作用，也帮助中国培养一批实用的科技人才。限制在华投资确实对中国电子产业整体生态造成影响。

1.2.2、智能手机饱和:增长动能褪去，市场红利消失

全球智能手机行业从成长期进入成熟期，电子行业增长主动能消失。iPhone开启了功能机向智能手机迈进的新时代，第一代iPhone于2007年发布，开始引起全市场对手机新形态的重视，第四代iPhone4于2010年发布，炫酷的外表、极致的体验迅速引发智能手机革命。自2010年以来，智能手机行业迅速增长，出货量逐年攀升，苹果、三星、华为、小米、OPPO、VIVO等品牌在此红利期内脱颖而出并稳占国内、国际市场。在2010-2016年期间，全球智能手机出货量复合年增长GAGR=35.6%，处于高速增长期。进入2017后，智能手机出货量出现了拐点，2017年全球智能手机出货量为14.62亿部，同比下跌0.6%;中国出货量为4.59亿部，同比下跌4.0%。与此同时，IDC预测2018年全球智能手机出货量将继续下滑0.5%左右，达到14.55亿部;中国市场上半年表现欠佳，出货量同比下滑11%。

智能手机增长动能消失，意味着中国电子产业的市场红利消失。过去十年，智能手机市场快速成长，整个市场蛋糕快速做大，而中国大陆又是全球智能手机生产基地，很多大陆电子厂商正是依赖这一波市场红利得以做大做强。过去十年，由于产业转移过程中的中国大陆厂商逐步完成学习曲线，掌握了关键零部件的研发、生产与制造，形成对海外厂商的替代。以天线为例，以前手机天线厂商主要为安费诺、泰科、Molex等国外厂商为主，而今手机天线主要供应商以信维通信、立讯精密、瑞声科技等大陆厂商为主。

在过去这黄金十年，市场红利阶段的赚钱效应比较明显。所以，过去十年，很多抓住了智能手机风口。这时候，市场对企业自身的管理要求也没有那么苛刻，粗放式的经营就能获得不少订单和利润。而时至今日，全球智能手机渗透率饱和，增长乏力甚至开始下滑，市场红利消失，风停了，就会发现并不是所有的“猪”都会飞。智能手机整体市场蛋糕不再扩大，参与者开始互相切入对方领域以赢取更多的订单，竞争变得惨烈，只有内功深厚的企业才能在后市场红利阶段取得更长远的发展。

1.2.3、代工属性较强:缺失核心技术，代工属性强，“世界工厂”地位没有根本变化，处于价值链末端

站在当前时点，我们从微笑曲线看中国电子产业:微笑曲线右边是下游终端厂商，终端品牌已经涌现了智能手机的HOV(华为、OPPO、vivo)、笔记本的联想、电视机的海信、空调的格力美的等等。微笑曲线的中间是中游模组厂商，它们代工属性较强，面板的京东方、深天马，触摸屏的欧菲科技，射频天线的信维通信，声学器件的瑞声科技、歌尔声学，玻璃盖板的伯恩光学、蓝思科技，连接器件的立讯精密，电池器件的ATL、德赛电池、欣旺达，等等，它们均在各自细分零组件领域做到全球领先。微笑曲线的左边是电子材料及设备，它们技术要求高，主要被日韩美垄断，国内处于相对弱势地位。

iPhone是电子产品的典范，我们从iPhone产品利润分配一窥全球各地供应格局。根据美国加州大学和雪城大学的3位教授合作撰写的研究报告《捕捉苹果全球供应网络利润》中针对2010年iPhone手机利润在世界各个国家/地区分配状况的研究成果，苹果公司每卖出一部iPhone，便独享其中近六成的利润;排在第二的是塑胶、金属等原物料供应国，占去了21.9%;作为屏幕、电子元件主要供应商的韩国，也仅分得了iPhone利润的4.7%;至于中国大陆，则只是通过劳工获得了其中1.8%的利润份额，凸显了价值链不同环节的利润分成差异巨大。虽然这是2012年的学术研究报告，但时至今日，苹果iPhone在智能手机的地位暂无法撼动，苹果全球供应链的利润分成也大致如此。附加值高、产业链话语权的供应国/供应商始终处在利润中心区域。从中国大陆的劳工仅获得1.8%的利润值就可以看出，低端锁定让大陆始终处于利润分配的末端。

1.3、前途光明:大陆产业优势明显，破晓在即，突破在核心技术与科技新方向

1.3.1、产业优势:市场优势、品牌优势、供应链配套优势、市场嗅觉

尽管当前中国大陆产业确实存在上游关键技术缺失、中游模组代工属性较强的特点，但是拥有市场、成本、品牌终端、供应链配套等多项优势，给予了中国大陆长期发展的战略空间。

第一，内需庞大是中国大陆最直接的优势。从人口数量角度来看，截至2017年末，中国大陆总人口约13.90亿人，日本总人口约1.27亿人，台湾地区总人口约0.23亿人，人口数量的差距是最直接的内需体现。中国大陆的中产收入群体消费崛起是科技电子产品的内需保障，根据贝恩咨询的预测，我国的中等收入群体数量在未来10年内将有大幅增长，中国中等收入家庭将在2020年达到2.24亿户，在2030年将达到5.46亿户。以苹果为例，苹果作为一个全球化的美国企业，2017财年营业收入为2292.34亿美元，其中大中华区(主要是中国大陆)的销售额为447.64亿美元，占比为19.53%，足见中国大陆强劲的市场需求。

第二，品牌优势，已建立了国际竞争力品牌，利于培育本土产业链。全球电子产品市场多年来一直主要被世界著名跨国品牌占据，这些品牌以欧美日韩为主，通用电气、IBM、DELL、HP、摩托罗拉、苹果、SONY、东芝、日立、西门子、诺基亚、三星、LG等等是其中的优秀代表。二十一世纪之后，中国品牌企业开始追赶，最早以联想为代表，先后进入PC和手机市场，2013年联想PC业务全球市场份额首次位列全球第一。进入智能手机时代，中国智能手机品牌也快速崛起，根据CounterpointResearch数据，2017年全球智能手机出货量15.50亿台，其中中国四个手机头部品牌华为、OPPO、VIVO、小米出货量分别为1.53亿台、1.21亿台、1亿台、0.96亿台，合计4.7亿台，占全球整体出货份额为30.3%。除了笔记本、智能手机，空调的格力/美的、电视机的海信/TCL、冰箱的海尔都是全球顶尖的电子产品品牌。优秀的产品需要优秀的供应链配套，随着中国电子品牌对产品质量、用户体验的要求不断提高，也倒逼着本土供应链提升配套能力，进一步壮大电子产业实力。

第三，供应链配套优势，大陆仍是当下电子制造业最好的选择。当前中国大陆的产品供应链配套优势十分明显，任何一个电子产品只要有设计图纸，大陆的厂商可以在几个星期之内将它制作成产品，并能实现规模化生产。这种快速响应能力和规模生产能力是当下电子产品快速推向市场的保障，是中国大陆电子产业供应链配套优势的完美展现，也让中国大陆所生产的电子产品的综合成本较低。中国大陆电子产业供应链配套优势具体体现在两个方面:一是产业集群效应凸显，可以一地实现全产业链生产;二是工程师红利。

第四，市场嗅觉灵敏，不拘泥老产品，顺应产品浪潮。市场嗅觉是一个地区活力的体现，科技产业的发展更需要市场嗅觉。硅谷是世界上科技活力最强的地区，硅谷并没有发明什么，硅谷没有发明晶体管、集成电路、个人电脑、互联网、搜索引擎、智能手机，但是硅谷使这些技术迅速传播。硅谷有着独特的市场嗅觉，能迅速理解一项发明对于社会的可能的颠覆前景，并从中造就出伟大的企业。中国大陆同样是一个极具市场嗅觉的地区，根据CBInsights发布的2018年《全球科技中心报告》，在全球范围遴选了25座城市作为「全球科技中心」，中国的北京和上海入选。北京在孵化科技公司方面表现突出，自从2012年以来，六年间一共诞生了包括小米、滴滴、美团等29家独角兽公司，在全球位列第二，在亚洲地区则遥遥领先;上海的表现仅次于北京，同样涌现出了陆金所、饿了么、拼多多等科技新秀。无论是北京还是上海，科技独角兽的不断涌现充分体现了中国大陆创业者极具敏感的市场嗅觉。

因此，虽然当前中国电子产业遇到“三座大山”，但是中国电子产业优势仍旧十分明显，我们对电子产业的未来发展保持乐观，产业的前途光明。那么电子产业未来的发展方向在哪?机会在哪?我们结合当前大陆电子产业困境，认为未来电子产业必须强化自身技术，并加强精细化管理，才能在竞争中赢取出路。毋庸置疑，突破产业上游环节(半导体、元件/材料、关键设备等)，才能有技术话语权，一方面突破电子上游环节，例如半导体、元件/材料、关键设备等，掌握技术话语权;另一方面中游模组厂商向上延伸，垂直一体化整合，打造核心零组件。其次，顺应科技潮流，把握5G、IOT的机会才能获取增量空间。

1.3.2、突破机会:5G、半导体、IOT

5G:5G已来，2019年商用落地，2019年成为全球5G的元年。根据IMT-2020(5G)推进组公布的我国5G进度，目前NSA(非独立组网)已经全部测试完毕，包括华为、中兴、中国信科集团都完成了3.5/4.9GHz频段的测试内容，SA(独立组网)测试也过半，一旦全部测试完毕，频谱确定以及牌照发放也将加速落地。频谱已经在2018年12月确定，牌照有望在2019年上半年进行发放，商用时间在2019年下半年至2020年年初。5G商用将带来基站端和接收端大升级，基站端的基站天线、PCB板、接收端的天线、射频前端、基带芯片都会发生大变化。

IOT:5G的商用，随之而来的就是IOT的发展，其发展也将进入新阶段，智能可穿戴设备、智能家电、智能网联汽车、智能机器人等数以万亿计的新设备将接入网络，形成海量数据，应用呈现爆发性增长，且应用场景也全面升级。AI人工智能将在IOT中扮演重要角色，它作为新一轮科技革命和产业变革的核心力量，将重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求，催生新技术、新产品、新产业，引发经济结构重大变革，推动产业转型升级、实现生产力的新跃升。此外，5G也将大大促进智能汽车的发展，其带来的结果是汽车电子含量显著提升，主要来自于两方面:一是电动化带来功率半导体、MCU、传感器等增加;二是智能化和网联化带来车载摄像头、雷达、芯片等增加。

2.1、2019年成为5G元年，通信关键能力大幅提升

2.1.1、5G使用多项新技术，通信关键能力大幅提升

5G指移动通信系统第五代，是4G的延伸，意味着有更快的反应和能承载更大的传输流量。移动互联网自80年代中期第一代移动通信技术(1G)诞生以来，至今已发展到第4代(4G)。

到了第五代5G移动通信时代，预计将提供比现有4G快100倍的传输速度，达到10-100Gbps，极大推动物联网、车联网、工业等领域的发展。

根据规划，高速率、大连接、低时延将是5G的显著特征，具体性能需要达到:1)支持0.1-1Gbps的用户使用速率;2)单位平方公里连接数量达到百万级;3)毫秒级的端到端时延;4)满足超过500公里时速状态下的通信;

5)峰值速率需要达到10Gbps;6)单位平方公里内的流量密度需要达到30Tbps。

为了达到上述高标准，5G需要使用一系列新技术，主要包括毫米波通信、小基站技术、MassiveMIMO与波束成形技术、新型多载波技术、SND与NFV技术等。

关键技术之一:毫米波通信

根据国际电信联盟的专家预测，将来有可能使用30-60GHz甚至更高的频段。根据通信原理，载波频率越高，可实现带宽越大(意味着传输速度越快)，以国际已开始试验的28GHz频段为例，根据波长等于光速除以频率，该频段的波长大约为10.7mm，即毫米波。30GHz以上的频段，其波长会更短，即更短的毫米波。电磁波有个显著特点，频率越高(波长越短)越趋近于直线传播(绕线能力越差)，且衰减越严重。因此，5G使用高频段会使其覆盖能力大大减弱。

关键技术之二:微基站技术

正因高频电磁波衰减严重，在有遮挡物时尤其明显，传播距离更短，为了信号的稳定性和连续性，对基站的需求将远远大于4G。小基站相对于宏基站，一个宏基站可以覆盖一大片区域，小基站体积小，数量多，可以随处安装灵活布局，未来甚至可能隐藏于街角各个角落，完全融入人们的生活，满足各类场景需求。

关键技术之三:MassiveMIMO与波束成形技术

MIMO(MultipleInputMultipleOutput)即多输入多输出，通过布置天线阵列，使每一对天线可以独立传送信息实现基站与通讯设备间的信息传输。在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线(现成熟技术如2*2MIMO和4*4MIMO)，在不额外占据频谱资源的情况下提高信道容量，达到有效利用。传统MIMO系统仅支持8个天线端口，MassiveMIMO系统中，基站配置的天线将会是几百甚至几千根，对目标接收机调制各自的波束，信号隔离互不干扰，充分发挥了系统的空间自由度，大大提高频谱利用效率。

波束成形技术是MIMO的一种应用形式，指能够使一个频段内用户在互不干扰的情况下同时传输数据，达到在接收端的信号叠加，从而提高接收信号强度的目的。该技术使能量可以集中到用户，向其他方向扩散，建立可靠连接。

关键技术之四:新型多载波技术

载波，是指载有数据的特定频率的无线电波。多载波即是采用多个载波信号(将信道分成若干正交子信道)，将需要传输的数据信号转换成并行的低速子数据流，然后调制到在每个子信道上进行传输。采用多载波技术主要是为了配合大规模MIMO技术，其具有频谱效率高、灵活性强以及复杂度低等特点。

所谓载波聚合，就是同时利用多个分散的载波传输数据，使得总频谱宽度大幅提升，从而显著提升带宽的方案。4G中它的应用可以使2-5个LTE中的成员载波(带宽小，通常为20M)聚合在一起，实现最大100MHz的传输带宽。

关键技术之五:SDN与NFV技术

SDN和NFV是新型网络创新架构，两者相辅相成，共同帮助实现智能化的通信网络，被普遍认为是5G网络的核心技术。

SDN和NFV技术是为了解决传统核心网过度耦合的问题而产生的。传统核心网在控制平面和用户平面、硬件和软件两方面存在耦合，这种耦合给传统核心网带来了一下三个方面的限制:1)由于功能方面非常耦合，这使得功能的实现严重依赖于物理硬件，很多物理硬件建立在专用的设备之上;2)随着终端类型和数量以及服务类型越来越多，很难为传统核心网拓展新的功能和服务，并且无法高效地分配资源;3)网络不断扩充变得臃肿，用户服务质量不断降低。

SDN，即软件定义网络(SoftwareDefinedNetwork)，是一种新型网络创新架构其核心思想是将网络设备的控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络变得更加智能。SDN的核心技术OpenFlow，一方面将网络控制面板从数据面中分离出来，另一方面开放可编程借口，从而实现网络流量的灵活控制及网络功能的“软件定义”，有利于通过网络控制平台从全局视角来感知和调度网络资源，实现网络连接的可编程化。

NFV，即网络功能虚拟化，NetworkFunctionVirtualization。通过使用x86等通用性硬件以及虚拟化技术，来承载专用硬件的软件功能。

NFV能起到降低硬件成本、缩短传统运营商的创新周期、快速地扩展或者缩小服务容量的作用等。NFV能带来的益处主要包括以下三点:一、降低硬件成本。引入NFV后服务的更新表现为虚拟软件的更新而非硬件设备的更新，硬件设备的使用寿命不影响网元功能的使用周期;二、缩短传统运营商的创新周期，加快业务推向市场的速度。NFV使得通信业务的创新和推广市场的方式，由传统的硬件开发集成变为软件开发，开发人员门槛大大降低，开发集成和部署的速度明显加快;三、快速地扩展或缩小服务容量的能力。传统通信网固定网元部署方式和“潮汐效应”用户量要求存在矛盾，而NFV可以为运营商业务部署带来极大的灵活性，动态调整在线服务的网元数量。

2.1.2、标准与频谱即将确定，2019将成5G商用元年

标准确定是5G商用的前提，R15是规范消费级基本架构的标准，在完成R15标准制定之后，5G就将开始进入正式商用。

全球R15标准制定可以分为两步走:第一步已于2017年年底完成，其标志性事件为非独立组网标准的冻结。第二步以独立组网标准冻结而宣告结束。前两步完成之后，5G国际标准的大部分内容已经确定，同时产业链的相关方可以进行5G商用设备的研发定型和生产。

标准制定之后就将进入频谱分配阶段，我国在初期主要使用中频段。2017年11月工信部发布5G系统在3000~500MHz频段(中频段)内的使用规划，明确了3300~3400MHz(原则上限室内使用)、3400~3600MHz和4800~5000MHz频段作为5G系统的工作频段。

在具体频谱分配方案方面，根据工信部的规划，预计中国电信和中国联通方面将分别拿到3.4GHz~3.5GHz的100MHz带宽和3.5~3.6GHz的100MHz带宽。对于中国移动而言，中国移动将会被新分配到2.6GHz频点附近100MHz带宽以及4.8GHz频点附近频段。

在完成标准制定和频谱分配之后，5G就将进入商用阶段。我们预计5G通信牌照有望在2019年上半年完成发放，正式开始进入商用阶段。根据规划，中国移动将在2018年完成外场测试，2019年开始预商用;中国联通将在2019年完成5G外场测试并开始预商用;中国电信将在2019年开始试点商用部署。

2.2、基站端:天线、PCB等硬件大升级

2.2.1、基站天线:更系统化复杂化，制造工艺变化明显

基站天线是通信信号收发的关键设备，通常来讲主要由四个部分构成:保护内部组件的天线罩、用来发射信号的辐射单元(天线振子)、作为底板以及反射辐射信号的反射板、用来功率分配的馈电网络。从1G时代的全向天线，到2G时代的定向天线，再到3G时代的多频段天线，再到4G时代的MIMO天线，基站天线技术一直在不断演进。整体而言，基站天线的演进过程就是从单个阵列的天线，到多阵列再到多单元;从无源到有源的系统;从简单的MIMO到大规模MIMO系统;从简单固定的波束到多波束。到了5G时代，因为5G通信使用了更高频段、并采用高阶MIMO、BeamForming技术，这就导致无论是宏基站还是微基站天线都将进一步出现明显技术升级。从目前可见的发展趋势上看，基站天线呈现了两大明显的趋势:第一，从无源天线到有源天线系统。第二个趋势是天线设计的系统化和复杂化。

从无源天线到有源天线系统:传统的天线都是无源天线，本质是一个金属体。有源天线实在传统的天线中增加有源器件，最为普遍的做法是在天线上增加放大器，可以有效增大输入阻抗、降低谐振频率从而达到展宽频带、增加接收灵敏度的目的。有源天线基站在有源天线概念进行了扩展，在天线部分加入RRU(RemoteRadioUnit，远端射频模块)部分，将整个RRU集成到天线中，放置于塔架上，通过CPR(ICommonPublicRadioInterface，通用公共无线电接口)与BBU(BuildingBasebandUnit，室内基带处理单元)连接。

基站天线设计的系统化和复杂化:5G通信典型的技术就是大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接入等，这些都对天线提出了很高的要求，它会涉及到整个系统以及互相兼容的问题，在这种情况下天线技术已经超越了元器件的概念，逐渐进入了系统的设计。与此同时，基站天线自身也更加复杂化，5G基站天线需采用MassiveMIMO技术，其关键在于波束成形、导频干扰问题解决等。波束成形是MIMO的关键技术，通过这一技术，发射能量可以汇集到用户所在位置，而不向其他方向扩散，并且基站可以通过监测用户的信号，对其进行实时跟踪，使最佳发射方向跟随用户的移动，保证在任何时候手机接收点的电磁波信号都处于叠加状态。如果说4G时代的天线如同传统灯泡，那5G天线就如同手电筒，因为5G工作于中高频段，信号更加容易衰减，因此需要采用波束成形(BeamForming)的办法。即使用整列天线系统控制每一个独立天线振子的发射(或接收)信号的相位和信号幅度，以便产生多束具有高度指向性的波束，这样会使能量更加集中，提升天线传输增益，以便补偿传播过程中的损耗。此外，因为天线的尺寸与其所工作的频率成正比，因此5G使用波长更短的高频通信将使天线越来越小。

基站天线从无源到有源，且更加系统化复杂化，对于生产基站天线厂商来说就是制造工艺升级，难度将变大。一般来讲，4G时代的基站天线主要是定向天线(辐射角度固定)，天线振子被固定在反射板上，反射板把辐射控制到单侧方向，构成扇形区域覆盖天线。在5G时代天线主要变化在振子上，其余部件并无大的改进。对于天线振子，从目前技术实现来看，改性塑料+LDS工艺，这种实现方式与传统手机终端手机工艺相似，它使用改性塑料作为衬底，在此基础上使用LDS激光镭射雕刻电路在上方，形成天线振子。这种实现方式的天线振子通信性能好，体积与重量较小，成本也相对较低，有望成为未来5G整列天线主流方案。

2.2.2、通信PCB:高频高速成标配，5G带来量价齐升

通信是PCB最主要的下游应用领域，根据Prismark的数据，2017年通信占到了PCB总产值的27.30%，是第一大PCB下游应用领域。PCB在无线网、传输网、数据通信和固网宽带等各方面均有广泛的应用，并且通常是背板、高频高速板、多层板等附加值较高的产品。在基站端，PCB作为最基础的连接装置将被广泛使用。首先5G基站的天线阵子需要使用PCB作为连接;其次5G基站的滤波器等元器件将大幅增加，需要使用一块单独的PCB来连接这些元器件;最后5G基站的CU/DU等部分也需要使用PCB。这些变化将带来PCB用量的增加。

除了用量的增加，由于5G使用了一系列新技术，所以会带来PCB技术复杂度的提升，带来价值量的大幅增加。首先是PCB层数会得到大幅提升。从4G到5G，由于通信频段的大幅增加，通信信道数量会大幅增加，4G通常为16个信道，而5G会达到128甚至196个信道。信道的增加需要PCB拥有更为复杂的电路结构，将使得PCB层数从12层上升至20层左右。层数的增加意味着制造难度的增加，价值量和利润率都将得到提升。除了天线，在OTN网中的单板和背板层数也将大幅增加，单板层数将从4G的18-20层增加值5G的20-30层，背板层数将从4G的30-40层增加至5G的40-50层。其次是PCB的板材用料需要使用高频高速板，带来价值量的大幅提升。与信号传输性能相关的两个指标为介电常数Dk和介质损耗Df。Dk决定了信号传输速度，Df则决定了信号传输的损耗。目前常用的PCB板材为FR-4，其Dk为4.2-4.7，Df超过0.01，在高速高频电路中损耗较大。

5G采用毫米波作为传输介质，对板材的Df和Dk要求非常高，Df需要处于0.005以下，Dk需要在3以下。目前国外的罗杰斯、松下等是主要的高速高频板材供应商。在微波频率领域，可以将Rogers公司的材料大致分为3个部分:1)PTFE的低Dk材料，它们是纯度较高的PTFE材料，都可以提供极低损耗;(2)PTFE的中等Dk材料，它们的介电常数更高;(3)热固型材料，特别适合用在天线设计或微波频段的低介电常数设计中。

2.3、接收端:5G实现大包容，手机、IOT等实现跨设备连接

5G的真正意义在于万物互联。在今后的世界里，每个物体都能利用5G实现数据交互，实现真正的大包容。人工智能、无人驾驶、智慧城市、远程医疗手术等都将在5G下得以实现。

2.3.1、手机:从天线到射频前端再到基带全面升级，射频创新多

5G被誉为智能手机下一波换机浪潮主要推动力量，在智能手机创新乏力之际，全球主流的手机厂商都将目光瞄准了5G。华为公布了5G产品线路图，旗下首款支持5G的手机将会在2019年下半年正式发布。三星集团计划在未来三年内投资约25万亿韩元(220亿美元)进入人工智能(AI)、第五代移动网络技术(5G)、未来汽车和生物制药的电子元件，首款5G手机将于2019年一季度亮相。OPPO与中国移动合作“共同确保我们在2019年领先发布可商用的5G手机，为用户带来极致的5G终端体验。”小米官方称小米手机已成功打通5G信令和数据链路连接，为2019年正式推出5G手机打下了坚实基础。可见，各大手机都在为5G手机的推出做了充足的准备。根据StrategyAnalytics最近的研究，2019年全球5G智能手机出货量估计将达到200万部，2025年，将达到15亿部，年均增长率超过250%。2020年之后，5G手机渗透率将快速提升。

5G给智能手机带来最直接的变化就是与信号通信相关的变化，即天线、射频前端、基带芯片。在智能手机通信架构中，手机天线负责射频信号和电磁信号之间的互相转换;射频前端包括SAW滤波器、双工器(Duplexer)、低通滤波器(LowPassFilter，LPF)、功放(PowerAmplifier)、开关(Switch)等器件。SAW滤波器负责TDD系统接收通道的射频信号滤波，双工器负责FDD系统的双工切换以及接收/发送通道的射频信号滤波;功放负责发射通道的射频信号放大;开关负责接收通道和发射通道之间的相互转换;基带芯片是用来合成即将发射的基带信号，或对接收到的基带信号进行解码。

从4G到5G，由于频谱的变化，传统元器件以及设计已经无法满足，就要求相应的天线、射频前端、基带等器件全方位升级。

天线:不仅仅需采用阵列方式，还需使用损耗更低的衬底材料手机天线一直随着通信世代不断升级演变，从1G乃至于5G的sub-6GHz

(低于6GHz)频段，手机天线设计的主要挑战基本上是来自于“量的增长”，如无线通信频段数量的增长及天线数量上的增长。然而，到了5G毫米波频段，手机天线设计从单天线且波束固定的天线设计，转变为天线阵列(多天线单元)的设计，同时还是可波束赋形(BeamForming)的阵列设计，这对手机天线设计来说是“质的跳跃”。毫米波天线阵列较为主流的方向是基于相控阵(phasedantennaarray)的方式，主要分为三种:AoB(AntennaonBoard，即天线阵列位于系统主板上)、AiP(AntennainPackage，即天线阵列位于芯片的封装内)，与AiM(AntennainModule，即天线阵列与RFIC形成一模组)。这三种方式各有优劣，目前更多的是以AiM的方式实现，其设计重点主要有:天线阵列(包含feedingnetwork，即馈入网路)的设计与优化能力、板材(substrate)与涂料(coating)的选择与验证能力、电气系统与结构环境的设计与优化能力、模组化制程的设计与实现能力，与软件算法的设计与优化能力等。2018年，高通就展示了世界上第一款完全集成、可用于移动设备的5G毫米波(mmWave)天线模块和sub-6GHz射频模块。高通的QTM052mmWave天线模块和QPM56xxsub-6GHz射频模块都是为了配合高通的SnapdragonX505G调制解调器使用，帮助处理不同的无线电频率。

除了采用阵列天线实现方式，5G天线另外一个要求就是需要使用损耗更低的衬底材料。5G高频的特点导致传输过程中的信道损耗较大，所以在终端的层面，使用传输损耗更低的材料可以解决最终基带接受到信号SNR(信噪比)过低的问题，此外，在整体模组设计方面，5G使用MIMO技术后天线数量出现增加后对于射频模组的体积要求也越来越严格，如何在性能与模组体积之间选取最好的设计方案是重点。

目前终端厂商将视野放到了聚合物材料领域，因为柔性可弯折、可多层叠加的特点。此外，化合物材料又可以作为FPC的材料，因此天线可以集成至射频前端电路中，有效解决了模组大小方面的问题。现有阶段成熟的聚合物天线产品主要有LCP(液晶聚合物)以及MPI(改性聚酰亚胺薄膜)

在新兴天线应用上，苹果手机自从2017年推出iPhoneX以来就一直使用LCP聚合物作为天线衬底，并且与射频前端器件集成在一起。未来进入5G时代此类设计方案有望成为手机终端的主流。

射频前端:滤波器转向TC-SAW、BAW等高性能产品，PA将采用SiC、GaN为代表的第三代化合物

滤波器负责TDD系统接收通道的射频信号滤波，直接与通信频段相关，5G相比于4G，其频段更高，因此5G时代采用的滤波器也将大幅升级。在智能手机射频前端中，SAW/BAW滤波器凭借优良频带选择性、高Q值、低插入损耗等特性成为射频滤波器的主流技术。SAW滤波器集低插入损耗和良好的抑制性能于一身，不仅可实现宽带宽，其体积还比传统的腔体甚至陶瓷滤波器小得多。但SAW滤波器也有局限性，一般只适用于1.5GHz以下的应用。另外它也易受温度变化的影响，当温度升高时，其基片材料的刚度趋于变小、声速也降低。高于1.5GHz时，TC-SAW和BAW滤波器则更具性能优势。BAW滤波器的尺寸还随频率升高而缩小，这使得它非常适合要求非常苛刻的3G、4G以及5G应用。

在5G时代，高频通信增加，大多使用2.5GHz以上频段，为了抑制外界噪音与不同信道之间的干扰，提供更优通信体验，高性能滤波器的整体市场需求将大大增加。传统陶瓷介质滤波器因为在高频时性能会出现大幅度下降，选择性随频率增高下降。TC-SAW与BAW滤波器解决了传统滤波器在高频时出现的问题，并且TC-SAW在传统SAW滤波器的基础上经过表面镀膜，减少了滤波器在工作温度升高时出现的局限性。BAW滤波器目前是高频领域最好的选择，但是受制于目前价格较高，只有少数频段选择使用。

因此，我们认为5G时代SAW与BAW滤波器会出现高低互补。SAW滤波器因其成熟的工艺与成本优势将在低频范围继续大放异彩，而在3GHz-6GHz需要用到性能更优异但价格更高的BAW滤波器。总体看来，5G因通信频率更高，终端厂商需要兼顾性能与成本的情况下会采用SAW/BAW合用的形式。

对于PA芯片，在2G时代，PA主要采用硅材料的产品;到3G和4G时代，PA以砷化镓(GaAs)为主流材料。进入5G时代，高频通信开始使得诸如SiC与GaN等性能更加优异的第三代化合物半导体需求出现明显增长。一方面，新的材料将带来价值量的提升;另一方面，频段数的增加也会导致PA用量提升，全球PA市场将迎来快速增长。根据Skyworks表明，全球PA市场预计到2020年将超过110亿美金。

5G大部分频段在3GHz以上，甚至进入毫米波频段(30GHz以上)，目前在6GHz以下主要是以GaAsHBT为主，28~39GHz频段主要是以智能手机GaAsHEMT和基站用GaNHEMTs为主，而高频毫米波段主要是以InPHBT以及GaNHEMT为主,以第三代化合物半导体材料为基的功率放大器市场规模将近一步扩大。

除了材料变化外，数量也有望提升，目前主流手机配置约6个频段PA芯片，覆盖低、中、高三个频段，而5G通信频段跳跃变大，仅通过提高功率放大器的复杂程度已不能满足频段需求，未来手机PA数量有望将明显增加，使得单部手机中PA成本大幅增加。

l基带芯片:支持更多模式和频段，数据吞吐量大幅增加，架构设计需要全新升级

基带芯片一方面用来合成即将发射的基带信号，另一方面对接收到的基带信号进行解码，对信号起到调制和解调的功能，是手机实现通信至关重要的部件。

5G基带芯片需要同时兼容2G/3G/4G网络，所需要支持的模式和频段大幅增加。目前4G手机所需要支持的模式已经达到6模，到5G时代将达到7模，芯片设计复杂度会大幅提升。与此同时，5G基带芯片还需要兼容全球不同国家、不同地区的频段，不仅包括中国使用的3.5GHz、4.9GHz，还需要支持美国、韩国等使用的28GHz、39GHz频段，频段数量大幅增加。与此同时，在不同模式之间，频段还需要进行各种切换。

5G基带芯片还需要满足更高的数据吞吐量要求。5G的增强移动宽带(eMBB)、海量机器连接(mMTC)和高可靠低时延(URLLC)三大应用场景都对数据传输量和传输速率有非常高的要求，传输速率需要达到10Gbps，连接量需要达到100万/平方公里，时延需要小于1毫秒。

5G基带芯片需要全新的设计架构。支持多模多频段意味着5G基带芯片需要具备很好的弹性，可以使用不同的模式和频段;但更高的数据吞吐量要求却需要基带芯片拥有很好的性能表现。强劲的性能表现与良好的弹性设计是矛盾的，所以这个时候就需要对5G基带芯片的架构进行全新设计。

目前已有多家厂商发布5G基带芯片。高通已在2017年初发布SnapdragonX50基带芯片，成为全球首款5G基带芯片;英特尔则在2017年底发布了XMM8060，支持最新的5GNR新空口协议，向下兼容2G/3G/4G全网通，成为全球第二款5G基带芯片。华为在2018年初的MWC2018上发布巴龙5G01(Balong5G01)和5G商用终端华为5GCPE(ConsumerPremiseEquipment，5G用户终端)，是全球首款基于3GPP标准的5G商用基带芯片。

2.3.2、IOT:5G为未来的物联网世界奠定基础

除了手机，5G更广阔的应用是在物联网。海量物联网可以支持资产跟踪、智能农业、智慧城市、能源/公用事业监控、实体基础设施、智能家居和联网购物等各种。据中国物联网研究发展中心预计，到2018年，物联网行业市场规模预计将超过1.5万亿元，2020年我国物联网产业规模将达到2万亿。根据IMT-2000(5G)推进组数据，预计到2020年，全球移动终端(不含物联网设备)数量将超过100亿，其中中国将超过20亿。全球物联网设备连接数也将快速增长，到2030年，全球物联网设备连接数将接近1000亿，其中来自中国的连接量超过200亿。

5G将带动物联网的发展，物联网将创造出巨大的经济价值。根据高通与咨询公司IHS共同发布白皮书《5G经济:5G技术将如何影响全球》的数据，到2035年，5G及其产生的物联网将在全球创造12.3万亿美元经济产出，同时创造2200万个工作岗位。5G及物联网将极大地改变人类生活。

物联网将是一个十分广泛的概念，将会对人类生活的方方面面产生重大的影响。尽管物联网存在多种应用场景，但我们认为无人驾驶和智能家居是目前成熟度较高的两大场景。

物联网应用之无人驾驶

无人驾驶已经不是一个梦想，而是一个清晰可见的未来。根据加州汽车管理局在2018年1月公布的2016年12月—2017年11月间的年度无人驾驶车辆脱离报告，美国Waymo公司在加州的测试里程超过35.2万英里，人工干预频率则从2016年的每千英里0.2次下降到2017年的0.18次，已经基本可以提供实际道路服务了。Waymo也已经在亚利桑那州凤凰城推出了“早期乘客”服务，为一部分用户提供无人驾驶汽车打车服务。在2018年5月召开的谷歌I/O开发者大会上，Waymo的CEO宣布将把这项服务扩大至普通民众，让任何人都将能够下载Waymo打车应用。

除了Waymo这种直接提供无人驾驶服务的厂商，还有众多半导体厂商提供相对应的芯片产品。高通推出了Cellular-V2X通信技术，致力于为汽车提供包括V2V(车与车)、V2P(车与人)、V2N(车与互联网)、V2I(车与基础设施)等类型的通信技术。英伟达最新推出的车载芯片DriveXAVIER是一个独立完整的SoC，采埃孚的ProAI和百度的Apollo平台都将使用DriveXAVIER芯片。而针对L5级无人驾驶，英伟达推出了PEGASUS平台将搭载两块XAVIER芯片，UBER以及AURORA将使用NVIDIA的硬件来研发L4/L5级别的自动驾驶技术。

物联网应用之智能家居

智能音箱是目前最受欢迎的智能家居产品，我们认为大概率将成为未来智能家居的入口。亚马逊在2014年11月首次发布Echo智能音箱，从而揭开了智能音箱普及的大幕。在看到亚马逊Echo的成功后，谷歌和苹果也相继推出了类似的智能音箱产品。谷歌在2016年的I/O开发者大会上，推出了GoogleHome，而苹果也在2018年2月正式发售其HomePod智能音箱。

3.1、全球周期下行，国内仍处于发展初期

全球半导体行业周期下行:全球半导体行业在技术驱动和宏观经济的影响下呈现以4-6年为一个周期波动向上发展，目前受到下游智能手机、汽车、工业等需求疲软，半导体库存水位处于历史高位，预计全球半导体行业将进入下行周期。未来5G、人工智能AI、智能驾驶、物联网IOT等创新应用有望驱动全球半导体行业复苏。

国内半导体行业仍处于发展初期:虽然全球半导体行业已非常成熟，以周期性为主，但国内半导体行业尚处于发展初期，以成长性为主。以史为鉴，目前国内半导体行业发展阶段相当于上世纪70年代末的日本与80年代末的韩国，日本在80年代超越美国而韩国在90年代崛起，预计未来5-10年将是中国半导体行业快速成长时期。

半导体是国之重器，进口替代空间大。半导体产业是信息产业的基础，更是支撑和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。中美贸易摩擦、中兴事件、福建晋华事件等敲响警钟，半导体是中国被卡脖子的产业。国家大力支持半导体产业发展，《国家集成电路产业发展推进纲要》、《中国制造2025》、《2018年政府工作报告》等已将发展半导体产业上升为国家战略。

我国半导体市场虽大但自给率低。我国2014及2015年芯片进口均超过2000亿美元，成为中国进口量最大的商品。根据ICinsights数据，2016年中国公司仅能满足本土15%左右的芯片需求。在高端芯片市场上，服务器MPU、桌面计算机MPU、工业控制用MCU、可编程逻辑器件FPGA、数字信号处理器DSP，手机芯片中的用到的嵌入式CPU、嵌入式DSP、动态随机存储器DRAM、闪存FLASH、高速高精度转换器AD/DA、高端传感器Sensor等基本上全部依赖国外，我国产品的市场占有率几乎为0。

3.2、设计:模拟芯片稳定替代中，数字芯片爆品属性降低

我国在智能卡芯片、通信芯片、移动智能终端芯片设计方面能够赶上世界先进水平，华为海思、展锐已进入全球前十。但高端通用芯片设计与发达国家差距巨大，如CPU、DSP、FPGA、存储器、模拟、功率等高端通用芯片仍被国外垄断。A股上市的芯片设计公司主要包括圣邦股份(模拟)、韦尔股份(模拟)、全志科技(数字SOC)、汇顶科技(指纹)、兆易创新(存储)等。

模拟芯片方面，根据WSTS数据，2016年中国模拟芯片市场规模达到1994.9亿元，占全球模拟芯片销售额的62%，但前五大厂商全为欧美跨国公司，进口替代空间巨大。模拟芯片行业的特点有:不强调摩尔定律与高端制程;依赖人工设计、重视经验积累、研发周期长;品种类繁多、产品应用广泛;产品生命期长，价格偏低;市场波动较小;汽车工业应用成为未来主要增长动力。随着模拟代工兴起，大陆产业生态发展逐渐完善。国内厂商紧抓产业变迁机遇，拓展本土需求，从低端向中高端渗透。对于已实现技术突破的低端市场，考验的是销售能力;而对于未实现技术突破的高端产品市场，考验的是研发能力。并购重组则是实现弯道超车的不二法门。圣邦股份是国内模拟IC龙头，韦尔股份是国内优质经销+设计厂商，有望率先受益于大模拟行业发展。

数字芯片方面，全志科技在经历平板电脑行业下滑的阵痛后，公司逐渐从爆品模式向平台型企业发展，智能音箱、扫地机器人、无人机等应用多极驱动公司长效发展。汇顶科技的爆品属性依旧较强，伴随着2019年智能手机屏下指纹芯片渗透率快速提升，公司业绩有望呈现出爆发式增长。兆易创新主营为存储芯片设计业务，其主要产品并非主流的NAND、DRAM产品，而是NOR、SLCNAND等长尾市场，公司依靠产品升级与产能扩充逐渐提高市占率。此外，公司与合肥长鑫合作的DRAM项目进展顺利，值得期待。(详细分析可参见2018年11月3日发布的《紧抓黄金发展机遇，国产厂商销售研发并购三力齐发——大模拟行业深度报告》)

3.3、制造:代工看先进制程与特色工艺，存储崛起之势不可逆

制造向国内转移，新建晶圆厂迎来产能释放期。根据SEMI预计，在2017年至2020年期间全球将新建62座晶圆厂，其中中国大陆将新增26座晶圆厂，约占全球总新增晶圆厂的42%。

存储方面，大陆崛起之势不可逆。发展存储芯片的必要性在于大而重要。重要体现在存储芯片是电子系统的粮仓，数据的载体，关乎数据的安全;大体现在其市场规模足够大，约占半导体总体市场的三分之一。以行军打仗作比喻，发展存储芯片可谓是兵马未动粮草先行。存储芯片是一个技术、资本、人才密集型的产业，发展存储芯片的充分性在于天时地利人和。天时:1品牌化程度低;2摩尔定律放缓;3重IP和制造。地利:1制造向国内转移;2国家大力支持。人和:人才聚集下，1长江存储、1合肥长鑫、3福建晋华三大存储项目紧张开展中，尽管受到美国禁运影响，福建晋华项目前途堪忧，但长江存储合肥长鑫进展顺利，未来可期。天时地利人和，大陆存储芯片发展进入加速阶段，实现国产化指日可待。

3.4、封测:规模技术进入全球前列，静待产能利用率提高

整体而言，中国半导体产业要赶上世界先进水平还需要大约十年时间，但封装技术门槛相对较低，国内发展基础相对较好，所以封测业追赶速度比设计和制造更快。2014年以来，华天收购美国FCI以及拟收购Unisem，长电收购星科金朋，通富微电收购AMD苏州和槟城两座工厂，完成规模体量的快速扩张，均进入全球半导体封测十强。大陆厂商与业内领先厂商的技术差距正在缩小，基本已逐渐掌握最先进的技术。中国半导体第一个全面领先全球的企业，最有可能在封测业出现。

3.5、功率IDM:“汽车+工业”重构供需格局，缺货涨价带来国产化发展良机

功率器件行业在3C应用市场放缓的同时，汽车和工业成为未来主要增长动力。据Yole数据，2017年全球功率半导体市场规模超300亿美元。根据Infineon预估，汽车中功率半导体量价齐升驱动汽车对功率半导体需求中长期增速约为8%。根据ONSemi报告，2016年全球工业功率半导体市场规模约为90亿美元，预计2020年有望达125亿美元，年复合增速约为9%。

根据Yole数据，2017全球功率分立器件和模块市场规模约为150亿美元，其中二极管约占20%，MOSFET约占40%，IGBT及功率模块约占30%。全球功率分立器件市场竞争格局总体上较为分散，但高端产品主要由美欧日垄断。

2017年以来，受益于市场需求旺盛，国际大厂产能向高端转移，上游硅晶圆供不应求，产能扩充不及时，供应紧张导致交货周期不断延长，涨价沿产业链蔓延。一方面国际大厂纷纷转攻高端产品让出低端市场，另一方面目前国产化水平非常低，本轮功率半导体的缺货潮有利于国内企业切入更多客户，进一步提高市场率，进行进口替代。

台湾地区的功率分立器件产业较为完善，有实力的厂商数量众多。近年来，大陆功率分立器件厂商在研发设计、生产制造和封装测试等方面都取得了长足的发展。

3.6、设备:制造转移+技术突破，迎来黄金替代机遇期

随着半导体制造环节向大陆转移，新建晶圆厂拉动半导体设备需求。据SEMI数据显示，2018年大陆地区首次超过台湾地区已成为全球第二大半导体设备市场，预计到2019年，大陆地区的设备销售额将达到173亿美元，超过韩国成为全球第一大半导体设备市场。

在02专项的统筹规划下，国内半导体厂商分工合作研发不同设备，涵盖了主要设备种类。目前已有20种芯片制造关键装备、17种先进封装设备，通过大生产线验证进入海内外销售。芯片制造关键装备品种覆盖率达到31.1%，新建生产线国产化率达到13%;先进封装关键装备品种覆盖率和国产化率均达到80%。

技术差距逐渐缩短，迎来国产替代黄金机遇期。以北方华创刻蚀机为例，公司2007年研发出8寸100nm设备，比国际大厂晚8年;2011年研发出12寸65nm设备，比国际大厂晚6年;2013年研发出12寸28nm设备，比国际大厂晚3~4年;2016年研发出12寸14nm设备，比国际大厂晚2~3年。目前，北方华创28nmHardmaskPVD、Al-PadPVD设备已率先进入国际供应链体系;12英寸清洗机累计流片量已突破60万片大关;深硅刻蚀设备也进入东南亚市场。公司自主研发的14nm等离子硅刻蚀机、单片退火系统、LPCVD已成功进入大产线验证。

根据Gartner数据，列入统计的规模以上全球晶圆制造设备商共计58家，其中，日本企业最多，达到21家。其次是欧洲的13家、北美10家、韩国7家。中国大陆有4家，分别是北方华创、上海盛美、上海中微和Mattson(亦庄国投收购，未列入下表)。此外，国内封测设备龙头长川科技也将受益于国内封测行业的发展。

3.7、材料:大硅片国产化在即，其他材料多点突破

4.1、智能汽车:汽车电子是根本，汽车电子价值含量显著提升

4.1.1、电动化+智能化+网联化+轻量化，汽车电子价值量显著提升l汽车四大趋势:电动化+智能化+网联化+轻量化

随着全球能源、环境、交通安全等问题日渐突出和消费者对汽车的舒适、便利、娱乐等的要求越来越高，汽车向电动化、智能化、网联化、轻量化发展。电动化主要是从能源动力方面讲，通过新能源电力代替化石燃料，电机代替内燃机驱动，从而减少环境污染。智能化主要于从控制方面讲，汽车通过搭载先进的传感器、控制器、执行器等装置，利用自动化等技术实现单车自动驾驶。网联化偏向于从信息方面讲，利用现代通信与网络技术，使得车与X(人、车、路、云端等)智能信息互通。智能化+网联化，即智能网联化:发挥控制与信息的协同效应，使得V2X智能信息互通，同时具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，从而实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现智能驾驶。智能化和网联化的最终目标都是实现系统代替人驾驶。根据普华永道和思略特预测，从2020年开始，电动车全球总量将迅速发展;而到2028年，4/5级无人驾驶汽车将成为主流。

汽车电子含量显著提升

汽车电子含量显著提升主要来自于两方面:一是电动化带来功率半导体、MCU、传感器等增加;二是智能化和网联化带来车载摄像头、雷达、芯片等增加。

在电动化带来的增量方面，据strategyanalytics2015数据，传统汽车的汽车电子成本大约在315美金，而插混汽车和纯电动汽车的汽车电子含量增加超过一倍，插混汽车大约703美金，纯电动汽车大约719美金。

中国是汽车产销大国，汽车电子需求快速增加，汽车电子渗透率持续提升。2017年我国汽车电子市场规模达795亿美元，7年复合增长率13.48%。电子产品成本占整车比例已经从上世纪70年代的4%，成长到现在的30%左右。

在智能化带来的增量方面，自动驾驶级别每提升一级，传感器的需求数量将相应的增加，到L4/L5级别，车辆全身传感器将多达十几个以上。以特斯拉为例，传感器包含12个超声波传感器，8个摄像头以及1个雷达。未来5年，随着汽车自动化级别的逐步提高，在雷达和摄像头模块的驱动下，ADAS/AD半导体市场将加速增长。英飞凌认为:2025年左右，L3自动驾驶车辆的单车半导体成本平均为580美元;2030年左右，L4/L5自动驾驶车辆的单车半导体成本平均为860美元。

汽车电动化+智能化+网联化趋势下，汽车电子含量显著提升，汽车电子有望接力智能手机成为电子行业发展的新动力，同时汽车产业链与消费电子产业链相关厂商有望交叉发展，相辅相成。

4.1.2、汽车半导体、电容器、PCB板、摄像头等关键器件需求量快速提升

汽车半导体蓬勃发展，IGBT成重中之重在汽车的四大趋势的推动下，电动汽车市场在近进来高速发展。据彭博社统计，2017年全球电动车销量达318万辆，2012至2017年均复合增长率为16.34%。电动汽车产业的高歌猛进也带动了半导体等众多上游相关产业。IHS预测汽车应用将成为半导体行业增速最快的领域，2017-2021年复合增速预计为7.20%。其中，功率半导体对推动汽车电动化的贡献可谓是举足轻重。StrategyAnalytics统计得出，传统燃油汽车中功率半导体价值量约为17美元，而电动汽车中功率半导体的价值量约为265美元，大约是燃油汽车的15倍。电动汽车中，AC/DC整流器、DC/DC变换器、DC/AC逆变器以及BMS等器件用量显著增加。根据ONSemi报告，2016年全球汽车功率半导体市场规模约为55亿美元，预计2020年汽车功率半导体市场规模有望达70亿美元。

IGBT是汽车功率半导体中重要的组成部分，是能源变换与传输的核心器件，俗称电力电子装置的“CPU”。在电动汽车中，IGBT占整车成本的7-10%，是除电池之外成本最高的元件。2016年全球电动车销量为247万辆，共消耗了大约9亿美元的IGBT管，平均每辆车大约450美元。其中，混合动力和PHEV大约77万辆，每辆车需要大约300美元的IGBT，纯电动车大约123万辆，平均每辆车使用540美元的IGBT，大功率的纯电公交车用的IGBT超过1000美元。根据Yole数据，2018年电动车用IGBT市场规模超10亿美元。

车用电容器、PCB板等元器件需求持续旺盛

汽车电容器伴随新能源车快速发展。自从丰田第二代Prius采用薄膜电容后，薄膜电容已在新能源汽车得到普遍应用，特斯拉的所有车型采用的都是薄膜电容，国内比亚迪在F3DM、秦、唐、E6等车型上也采用了薄膜电容。预计单台新能源乘用车的薄膜电容价值在80-100美元左右，单台新能源客车薄膜电容价值在150-300美元左右。此外，汽车电动化发展还有利于超级电容发展。因为新能源汽车锂电池能量密度相对较高，但电流较小，功率密度较低。超级电容则相反，其电流较大，功率密度高，但受限于材料等因素，能量密度较低。而锂电池与超级电容组合技术可实现优势互补，有助于共同推动新能源汽车发展。比如特斯拉、本田都用了车载的超级电容，在汽车瞬间启动的时候扮演辅助动力的角色，可以更省电、启动速度更快。

汽车PCB受益于BMS的发展。根据Prismark预测，2009-2015年，汽车电子领域的PCB需求占比由3.76%增长到6.34%，成为继通信领域(由22.18%-28.21%)后PCB应用增长最快的领域。IMS预计2020年全球汽车电子产品市场的产业规模预计达到2400亿美元，与2010年相比提升50%。

新能源汽车中BMS大大提升了PCB用量。传统汽车PCB在汽车电子中的应用有多媒体娱乐、车载屏、车门、仪表屏、ECU系统等。新能源汽车用PCB主要含汽车电子用板、电池模组用板、电控用板，其中电池模组用板(BMS板)是新能源汽车所特有的，使新能源汽车的PCB用量较传统汽车更大。

ADAS对摄像头需求量高，市场空间大。车载摄像头按照安装位置可分为前视、后视、侧视以及车内监控四个位置,按照类型可分为单目、双目和广角，可用于行车辅助、驻车辅助与车内人员监控等功能。目前运用最多的是前视和后视摄像头，随着ADAS系统渗透率提高以及人脸识别等技术运用于汽车电子领域，车内以及侧视摄像头将得到逐步应用，市场空间进一步扩展。

车载摄像头技术工艺难度较大。相对于手机摄像头，车载摄像头工作环境十分恶劣，要满足抗震、防磁、防水、适应高低温冲击、超广角、高动态、低噪点等要求，因此制造工艺十分复杂。产业链主要包括CMOS厂商、DSP厂商、镜头组厂商和模组厂商。

4.2、人工智能:已取得重大进展，安防有望成为最先落地的领域

4.2.1、以深度学习为代表的人工智能算法已取得重大进展

人工智能是计算机科学的一个分支，它指让机器拥有像人一样的思考和解决问题的能力的算法。我们今天所谈到的人工智能，主要是指机器学习和深度学习，其中机器学习是人工智能的一个分支，而深度学习则是机器学习的一个分支。

机器学习是指通过解析数据而不断学习，然后对世界中发生的事做出判断和预测的算法。此时，研究人员不会亲手编写软件、确定特殊指令集、然后让程序完成特殊任务，相反，研究人员会用大量数据和算法“训练”机器，让机器学会如何执行任务。机器学习是实现人工智能的一种方法。

深度学习是指使用多隐藏层的神经网络将现实世界表示为嵌套的层次概念体系，再让神经网络从已有的数据中学习确定全局最优的参数，从而获得强大的性能与灵活性的算法。深度学习算法分为训练和推理两步，首先是使用大量数据进行学习，用于确定参数，然后将训练好的算法用于实际推理。深度学习是实现机器学习的一种方法。

在过去十年间，深度学习算法取得了非常大的进展，并已经在无人驾驶、智能家居、无人零售等现实领域得到了应用。这样的技术进展可以归功于理论突破、数据爆发与算力进步三大推动力。

理论突破。在2006年之前，神经网络一方面只能得到局部最优解，这使得神经网络的优化较为困难;另一方面神经网络的训练时间太长，难以使用。2006年，加拿大多伦多大学的GeofferyHinton教授在《Science》和相关期刊上发表论文，首次提出了“深度信念网络”的概念。与传统的训练方式不同，“深度信念网络”有一个“预训练”(pre-training)的过程，这可以方便的让神经网络中的权值找到一个接近最优解的值，之后再使用“微调”(fine-tuning)技术来对整个网络进行优化训练。这两个技术的运用大幅度减少了训练多层神经网络的时间。

2012年，Hinton与他的学生在ImageNet竞赛中，用多层卷积神经网络成功地对包含一千类别的一百万张图片进行训练，取得了分类错误率15%的好成绩，这个成绩比第二名高了近11个百分点，充分证明了多层神经网络识别效果的优越性。这一结果引发了业界的震动，随后深度学习算法就开始流行起来，Hinton也被聘为“GoogleBrain”的负责人。

算力进步。深度学习训练涉及到大量数据的处理，需要非常强大的计算

能力，并且这样的计算是以矩阵的形式进行的，而GPU(图形处理器)正好可以满足这两大要求。首先GPU的计算性能仍在以每年50%的速度增长，这远远超过了CPU每年10%的性能提升;其次GPU使用多核心架构，非常适合于进行矩阵运算。前文提到的Hinton2012年在ImageNet竞赛中的优异表现，就是使用GPU进行训练，并因此让英伟达(Nvidia)意识到了GPU计算的巨大潜力，从而发力成为人工智能芯片的领头羊。目前GPU已成为各大云服务商提供深度学习训练服务的首选。

4.2.2、安防有望成为人工智能最先落地的领域

安防有望成为人工智能最快落地的领域，主要有三个原因:1)安防的前端是摄像头，摄像头天然可以获取大量标准化数据，便于后续的训练和处理;2)从算法层面来看，图像是静态的数据，而且图像都由RGB像素实现了标准化，所以相比自然语音处理等其他深度学习算法要容易得多;3)安防行业在深度学习成熟之前就对智能化已经进行了长期的探索，具有较好的人才、理论和物质基础。

在三层架构基础上，海康着力建设类似于AppStore的算法开放平台。海康已经初步建立包括计算存储资源池、数据资源池和算法仓库在内的“两池一库”平台，其中计算存储资源池提供硬件基础资源，数据资源池提供数据资源，算法仓库类似AppStore，开放端口、统一架构，可以接入其他厂商的算法，从而形成一个完整的物联网生态系统。