在技術升級以及國產替代下 ,我們仍然看好電子各細分板塊的發展機會。
消費電子:5G 滲透率持續提升,手機終端創新不止,射頻、光學、無 線 充電、散熱等 方面都 有較大改變或升級;智能 可穿戴 景氣度 上行,TW S 耳機、智能手錶、VR/AR 行業蓬勃發展;汽車智能化是大勢所趨,ADAS 滲透率得到快速提升;AIoT 受政策、產業、消費三大作用力推動,快發展。
電子周期品:手機功能創新、可穿戴產品放量以及汽車電子發展帶來的 FPC 需求增長;手機主板集成度提升,促進 HDI/SLP 滲透率提升;服 務器平臺升級,高頻高速高多層 PCB/CCL 將得到放量。MLCC持穩步增長(CAGR 10%-15%),國產配套訴求強烈,國產 MLCC 市 場 份額有 望得到 提升。
半 導體 :功率半導給 側長期 緊張 ,新能車為 功率器 件帶來 純增量 空間;大陸晶圓、存儲廠大規模擴產,政策加持,引領設備持續受益。
1. 2021 年投資策略:技術創新驅動消費電子長期成長;半導體、電子周期品, 國產替代永不過時
1.1. 消費電子:看好 5G 手機創新、智能可穿戴景氣度上行、ADAS 滲透率提升、AIoT 增長 啟動
1.1.1. 5G 手機創新不止,關注五大增量部件
1.1.1.1. 5G 加速普及,射頻前端及天線的需求與價值不斷增加
5G 頻段增加推動射頻前端市場規模擴大。根據 Yole 的預測,2023 年射頻前端的市 場規模將達到 350 億美元,較 2017 年 150 億美元增加 130%,未來 6 年複合增速高 達 14%。其中,以開關和 LNA 為例, 2011 年及之前智慧型手機支持的頻段數不超 過 10 個,而隨著 4G 通訊技術的普及, 2016 年智慧型手機支持的頻段數已經接近 40 個;因此,移動智能終端中需要不斷增加射頻開關的數量以滿足對不同頻段信 號接收、發射的需求,推動整個射頻前端市場規模。
根據 QYR Electronics Research Center 的統計,2010 年以來全球射頻開關市場經歷了 持續的快速增長,2016球市場規模達到 12.57 億美元,2017 年及之後增速放緩, 但預計到 2020 年期間仍保有 10%的增長率,預計到 2020 年達到 18.79 億美元。 而隨著移動通訊技術的變革,移動智能終端對信號接收質量提出更高要求,需要對 天線接收的信號放大以進行後續處理。一般的放大器在放大信號的同時會引入噪 聲,而射頻低噪聲放大器能最大限度地抑制噪聲,因此得到廣泛的應用。2016 年全 球射頻低噪聲放大器收入為 12.80 億美元,而隨著 4G 逐漸普及,智慧型手機中天線 和射頻通路的數量增多,對射頻低噪聲放大器的數量需求迅速增加,因此預計在未 來幾年將持續增長,到 2020 年達到 14.75 億美元。
Sub 6GHz 以上的 5G 信號需要高頻傳輸,LCP 為大勢所趨。LCP 材料介質損耗與 導體損耗更小,同時具備靈活性、密封性,因而具有很好的製造高頻器件應用前景。 所以在 5G 時代高頻高速的趨勢下,LCP 將替代 PI 成為新的軟板工藝。蘋果 2017 年發布的 iPhoneX 首次採用了多層 LCP 天線,iPhone X 採用的 LCP 軟板有一段細 長線,將 WiFi 天線、蜂窩天線與主板相連,起到傳遞射頻信號的作用。2018 年新 發布的 iPhone XS/XS Max/XR 均使用了六根 LCP 天線。但由於 LCP 單機價值較高, 因此今年 iPhone 11 採取 LCP+MPI 方案壓低整體成本。
Sub 6GHz 下,LDS 依舊是安系主流方案。LDS 天線技術為雷射直接成型技術,利 用計算機按照導電圖形的軌跡控制雷射的運動,將雷射投照到模塑成型的三維塑料 器件上,在幾秒鐘的時間內,活化出電路圖案。蘋果公司從 iPhone 6 開始採用 LDS 天線,在金屬後蓋上注塑,將金屬後蓋被切分成三段。與傳統的天線的相比,LDS 天線性能穩定,一致性好,精度高,並且由於是將天線鐳射在手機外殼上,不僅避 免了手機內部元器件的幹擾,保證了手機的信號,而且增強了手機的空間的利用率, 滿足了智慧型手機輕薄化的要求。
但由於金屬後蓋對信號接受仍有影響,玻璃背板開始大規模使用,隨著玻璃背板滲 透率的提高,LDS 天線移至手機內部塑料板上進行通信信號的接受。我們預計明年 5G 手機將主要以安卓手機為主,在 Sub 6GHz 的頻段下,考慮到成本和設計方案的 因素,LDS 天線方案將依舊是手機廠商的最優選擇。
5G 時代勢必帶來天線市場規模的提升。根據中國產業信息網統計,隨著 5G 手機透率的提升,5G 手機天線將呈現爆發式增長態勢,2022 年將達到 352 億元。
1.1.1.2. 5G 視覺信息採集必備終端,關注 3D sensing 滲透率大幅提升
智慧型手機存量時代,頭部廠商市場集中度提升。根據 IDC 統計,智慧型手機銷量自 2017 年開始為期兩年的下滑,2017 年全球智慧型手機出貨量為 14.65 億臺,同比下滑 0.5%,2018 年全球智慧型手機出貨量為 13.95 億臺,同比下滑 4.8%。截止 2019 年上 半年,手機出貨量為 6.44 億臺,同比下滑 4.8%。隨著手機銷量的下滑,擁有忠實客戶群體和品牌效應的手機大廠市場集中度進一步提升,截止 19Q2,前五大手機 廠商市佔率為 69%,同比上升 2 個百分點。
光學創新是智慧型手機差異化競爭熱點之一。智慧型手機行業近年集中度進一步提升, 各大品牌廠商均在努力挖掘差異化競爭的熱點。光學領域創新是目前手機差異化競 爭的重要熱點之一。無論光學結構如何變化,究其核心是在於追求光學器件尺寸的 小型化;性能規格的提升(高解析度、大光圈、廣角及 3D 應用等)。
攝像頭模組與智慧型手機出貨量變化趨勢不同調,頭部廠商積極布局多射。全球手機 攝像頭模組數量受多射、3D 深度攝像頭等光學創新因素刺激,出貨量一直保持穩 定增長。2018 年 3 月華為 P20 Pro 搭配後臵三射橫空出世,開啟了從雙攝到三攝的 時代,此後每半年推出的 Mate 20 Pro, P30 Pro 以及 Mate 30 Pro 均比同期上一代多 一顆攝像頭。根據前瞻研究院數據顯示,截止 2018 年,全球智慧型手機攝像頭數量 為 41.5 億顆,同比增長 6.33%,平均每部手機攝像頭顆數為 2.84 顆,同比增長 6.77%。 而攝像頭模組出貨量與智慧型手機出貨量增速呈相反方向,表明手機存量時代,光學 創新依舊帶動攝像頭出貨量逆勢增長。
目前,前臵和後臵多攝已成為 2019 年的主流機型。以目前驅動手機出貨量的幾大 頭部手機廠商為例,截止 2019 年 10 月,大部分廠商機型搭配的攝像頭總個數已超 過 2018 年全年數量。除了後臵多射的增加,前臵雙攝在智慧型手機中也開始應用, 例如三星在 2019 年發布的 Galaxy S10+和 Galaxy Fold 摺疊屏手機上均採用前臵雙 攝模組,因此我們預計未來前臵雙攝滲透率也將進一步提升。
隨著 5G的到來,3D 結構光技術、ToF 技術將加快與 AR 領域的結合,3D sensing 攝像頭滲透率將加速提升。2018 年 5 月 10 日,OPPO 在其召開的技術溝通會上指 出,利用精確的結構光雙攝相機拍攝的三維信息,可以實現精確的 AR 貼紙與微表 情效果;在 AR 遊戲應用方面,利用結構光對周圍的環境進行精確 3D 建模並將模 型實時導入遊戲中,可以實現虛擬遊戲與現實三維世界的緊密融合,達到逼真的三 維效果。與此同時,OPPO R17 Pro 可以利用 ToF 精準探測景深信息,實現有趣且實 用的 AR 測量功能;華為旗下的榮耀 V20 則在 AR 測量以外帶來了更多 ToF 玩法, 包括瘦身美體、大光圈拍攝、體感遊戲等。
3D 結構光和 ToF 技術各有優勢。3D 結構光技術的基本原理是,通過近紅外雷射器, 將具有一定結構特徵的光線投射到被拍攝物體上,再由專門的紅外攝像頭進行採 集。當有臉部或物體靠近時,會先啟動接近感測器,再由接近感測器發出訊號啟動 泛光照明器,發射出非結構的紅外光投射在物體表面,再由紅外光相機接收這些反 射的影像資訊,傳送到手機內的處理器,iPhone X 使用蘋果自行開發的 A11 處理器 經由人工智慧的運算判斷為臉部後,再啟動點陣投射器產生大約 3 萬個光點投射到 使用者的臉部,利用這些光點所形成的陣列反射回紅外光相機,計算出臉部不同位 臵的距離(深度),再將這些使用者臉部的深度資訊傳送到手機內的處理器內,經 由計算比對臉部特徵辨識是否為使用者本人。
ToF 直譯為「飛行時間」。其測距原理是通過給目標連續發送脈衝,然後用傳感器接 收從物體返回的光,通過探測光脈衝的飛行(往返)時間來得到目標物距離。這種 技術跟 3D 雷射傳感器原理基本類似,只不過 3D 雷射傳感器是逐點掃描,而 ToF 相機則是同時得到整幅圖像的深度(距離)信息。ToF 相機內部每個像素經過上述 過程都可以得到一個對應的距離,所有的像素點測量的距離就構成了一幅深度圖, 如下圖所示。左邊是拍攝物原圖,右邊是對應的深度圖。
雖然 ToF 和結構光是同是深度攝像技術,但兩種方案的性能卻千差萬別。結構光技 術受環境光源影響較大,而且幀率較低,所以更適合靜態場景或者緩慢變化的場景。 其優勢是能夠獲得較高解析度的深度圖像。ToF 方案具有響應速度快,深度信息精 度高,識別距離範圍大,不易受環境光線幹擾等優勢。
近年來,品牌手機逐漸加強對 3D 結構光技術和 ToF 技術的應用。2017 年 9 月 13 日,蘋果推出了基於 3D 結構光技術的 iPhone X,以面部識別徹底取代了指紋識別; 2018 年 5 月 31 日,小米 8 周年代表作——小米 8 透明探索版正式發布,打造了全 球首款採用 3D 結構光技術的安卓手機;2018 年 6 月,搭載 3D 結構光技術的 OPPO Find X 發布;2018 年 8 月 23 日,搭載 ToF 3D 立體攝像頭的 OPPO R17 Pro 發布; 2018 年 10 月 16 日,支持 3D 結構光人臉識別的華為 Mate 20 Pro 正式登場;2018 年 12 月 26 日,華為旗下搭載 ToF 立體深感鏡頭的榮耀 V20 正式發布,能夠實現實 時的 3D 美體塑形和體感識別;2018 年 12 月 29 日,VIVO NEX 雙屏版正式發布, 搭載 ToF 3D 立體攝像頭的同時還支持 ToF 零光感人臉識別;2019 年 2 月,三星發 布了全球首款正式發售的 5G 智慧型手機三星 Galaxy S10 5G 版,增加了 ToF 傳感器 以輔助散景拍攝和 AR 應用;2019 年 9 月,華為 Mate 30 Pro 發布,其前臵和後臵 3D 深感攝像頭均採用了 ToF 方案。2020 年 10 月,蘋果 iPhone 12 Pro 和 iPhone 12 Pro Max 的後臵攝像頭除了多一枚長焦鏡頭,還增加了一顆採用 dToF 技術的 LiDAR 雷射雷達掃描儀。
蘋果將 dToF 引入大眾視野,為 AR、VR 應用鋪路。在蘋果推出 dToF 應用之前, 安卓系 ToF 攝像頭主要以 iToF 技術為主。儘管都是以飛行時間來估算目標距離,但 dToF 和 iToF 的區別主要在於發射和反射光的區別。dToF 的原理為直接發射一個 光脈衝,在測量反射光脈衝和發射光脈衝之間的時間間隔之後就可以得到光的飛行 時間。而 iToF 的原理中,發射的並非一個光脈衝,而是調製過的光。接收到的反射 調製光和發射的調製光之間存在一個相位差,通過檢測該相位差就能測量出飛行時 間,從而估計出距離。因此 dToF 相較於 iToF 來說難度要大許多。dToF 的難點在於 要檢測的光信號是一個脈衝信號,因此檢測器對於光的敏感度比需要非常高。常見 的 dToF 傳感器實現是使用 SPAD(single-photon avalanche diode,單光子雪崩二極 管),SPAD 的優勢在於能檢測到非常微弱的光脈衝,實現更精確的測算。因此對 於消費電子應用來說,使用 dToF 的主要優勢是可以同時實現較遠的測距距離和較 高的測距精度,因此當需要把測距距離擴展到 10 米以上時,dToF 有可能會成為更 好的選擇。此外由於 dToF 對於環境光幹擾較不敏感,所以使用 dToF 可以讓智能設 備的深度傳感工作在不同光照強度的場景下。因此蘋果今年在 iPad 和 iPhone 選擇 使用 dToF,除了在測距精度和抗幹擾的考量之外,同樣希望能繼續擴大測距範圍, 為下一代 AR、VR 應用鋪路。
3D sensing 市場規模在 2020 年將加速增長。據 Trend Force 預測,全球 3D Sensing 市場規模將迎來爆發式增長,從 2017 年的 8.19 億美元增加到 2020 年的 108.49 億 美元。3D Sensing 在智慧型手機市場的滲透率將有大幅提高,由 2017 年的 2.1%升高 至 2020 年的 28.6%。
1.1.1.3. 無線充電發射端滲透率快速提升,無線充電將成為 5G 手機標配
未來無線充電技術滲透率不斷提高,市場規模持續擴大。2017 年蘋果推出無線充電 的應用提高了行業對無線充電技術的關注度,為未來無線充電市場規模的擴大奠定 了基礎,帶動了未來消費趨勢進而增加了無線充電的滲透率。預計 2020 年全球無 線充電技術滲透率將達到 37%,全球無線充電市場規模提升至 101 億美元。無線充 電滲透率的提升將使得無線充電市場增長趨勢得以保持,隨著 2022 年滲透率提升 至 60%,全球無線充電市場屆時將達到 126 億,2024 年預計達到 150 億。消費電子 是無線充電技術主要的需求來源,佔到需求量的 80%。近年來,無線充電技術在智 能手機上的普及率越來越高,本身大量應用無線充電的可穿戴設備如耳機、手錶等 增速較高,二者為整個無線充電市場的需求提供了增長動力。
無線充電產業鏈主要可以劃分為五個部分:方案設計、電源晶片、磁性材料、傳輸 線圈以及模組製造。從最開始的方案設計到最終的模組製造,技術難度逐漸下降, 技術壁壘降低。隨著技術壁壘的降低,對應的利潤率也相應降低,因此五個環節的 利潤率逐漸下降。在整個產業鏈中,方案設計部分的難度和附加值最高。設計廠商 從智能終端廠了解需求,並進行方案設計。國外的方案設計廠商包括高通、聯發科 等。電源晶片包括發射端電源晶片與接收端電源晶片。發射端將電能轉化為特定頻 段的無線電信號,接收端再將信號轉化為電能完成充電。目前國內外比較領先的電 源晶片廠商包括 IDT、德州儀器、意法半導體等,其產品廣泛運用於三星、華為、 小米等主流品牌。磁性材料在無線充電模組中扮演著屏蔽、降阻的作用。屏蔽即降 低向外散發的磁感線,防止信號幹擾和渦流的產生;降阻則是降低線圈電阻和發熱, 提高電磁信號和電能之間的轉化效率。磁性材料的技術目前呈現從鐵氧體到納米晶 材料的趨勢,相比鐵氧體納米晶材料在屏蔽、降阻兩個方面效率更高。行業內主要 的企業包括 TDK、村田、安潔科技、合力泰、領益智造等。傳輸線圈的生產也需要 和終端廠商緊密對接,定製生產。隨著業內主流的方案從 FPC 到密繞線圈,日趨輕 薄化的趨勢和更高的技術要求對於線圈廠商精密加工能力提出了新的挑戰。相關的 企業包括 TDK、松下、立訊精密、東尼電子、順絡電子等。模組製造對於生產技術 要求較低。相比其他電子零部件的組裝製造,模組製造的工藝差別不大,因此技術 門檻較低。
2020年蘋果推出iPhone 12四款機型以及適用於新款iPhone的MagSafe磁吸配件。從 官方分解圖中能看到,這套MagSafe組件由很多不同的元件組成,包含了磁力計、 屏蔽層、磁環和 NFC 線圈等。MagSafe藉助納米晶面板,來增強發射和接收線圈 之間的磁通量,以及電磁感應強度提高傳輸效率。另一方面,線圈外圍集成的磁環, 還有磁力校準計,可以讓iPhone 12與MagSafe配件更精準地匹配,避免因放臵位臵 的不合理,而導致充電效率的降低。而MagSafe無線充電枕的推出也將推動無線充 電接收端是滲透率的提升,有望讓無線充電成為5G手機標配。
1.1.1.4. 算力提升功耗加大,散熱成 5G 剛需
5G 手機因為應用功能變多,電池續航、功耗成為不可忽視的問題。5G 手機應用場 景廣泛,手機廠商提高電池續航的方法主要為(1)提升電池容量,和(2)快充功 率變高。目前市面上 5G 手機的電池容量普遍在 4000 毫安以上,而安卓代表機型華 為 Mate 30 Pro 5G 和三星 S10 5G 手機電池容量均為 4500 毫安,iPhone 11 系列作為 4G 手機,電池容量也提升了 800 毫安至 3900 毫安。未來隨著 5G 手機的普及,電 池容量的提升成為剛需。快充同樣有著類似的增長曲線,隨著手機機型的更新迭代, 快充瓦數也在不斷地突破新高。19 年 4 月發布的三星 S10 5G 快充瓦數為 25W,19年 9 月發布的 iPhone 11 快充瓦數為 18W,19 年 10 月發布的華為 Mate 30 Pro 快充 瓦數為 40W。以華為 Mate 30 Pro 為例,40W 快充可以實現 30 分鐘快速充電 70%, 極大提高了手機的使用時長。
電池容量增大帶來體檢的變大,晶片集成更加緊湊,散熱成為當務之急。大容量電 池幾乎都伴隨著體積的相應增加。iPhone 和華為最新款手機都面臨著電池體積增 大,其他零部件空間減少的情況。而空間的減少勢必帶來晶片集成度和封裝程度進 一步提高。而晶片封裝的越緊湊,散熱越難。由於 iPhone 11 增加 U1 超寬帶晶片, 疊加攝像頭個數怎多,主板內部晶片更加緊湊,散熱也更難。 30 iPhone 11 Pro Max 30 iPhone 11 Pro Max 「 」iPhone X iPhone 11,同時其熱源相比Xs Max有所下降。
蘋果散熱一直採用石墨片為主。石墨散熱片的化學成分主要是單一的碳(C)元素,是 一種自然元素礦物.可以通過化學方法高溫高壓下得到石墨化薄膜,因為碳元素是非金屬元素,但是卻有金屬材料的導電,導熱性能,還具有像有機塑料一樣的可塑性,並 且還有特殊的熱性能,化學穩定性,潤滑和能塗敷在固體表面的等等一些良好的工藝 性能,石墨散熱片平面內具有 150-1500 W/m-K 範圍內的超高導熱性能。石墨片主 要具有以下幾個特點:(1)表面可以與金屬、塑膠、不乾膠等其它材料組合,以 滿足更多的設計功能和需要;(2)低熱阻;(3)重量輕;(4)高導熱係數:石 墨散熱片能平滑貼附在任何平面和彎曲的表面,並能依客戶的需求作任何形式的切 割。
安卓系採用熱管和均熱板為主。由於安卓系 5G 手機布局更快,對散熱的需求更加 緊迫。目前以三星華為為代表的安卓系 5G 手機均採用 VC(均熱板)進行散熱。相 比石墨片,均熱板和熱管散熱效果更好。
均熱板更輕薄,管是更適合 5G 機型的散熱方案。VC(VaporChambers)即平面熱 管,也叫均溫板或者均熱板,均熱板是一個內壁具有微細結構的真空腔體,通常由 銅製成。當熱由熱源傳導至蒸發區時,腔體裡的冷卻液在低真空度的環境中受熱後 開始產生冷卻液的氣化現象,此時吸收熱能並且體積迅速膨脹,氣相的冷卻介質迅 速充滿整個腔體,當氣相工質接觸到一個比較冷的區域時便會產生凝結的現象。藉由凝結的現象釋放出在蒸發時累積的熱,凝結後的冷卻液會藉由微結構的毛細管道 再回到蒸發熱源處,此運作將在腔體內周而復始進行。熱管和均熱板的工作原理幾 乎一樣,但在傳導方式上,熱管是一維線性熱傳導而均熱板則是將熱量在一二維平 面上傳導,相對於熱管,首先均熱板與熱源以及散熱介質的接觸面積更大,能夠使 表面溫度更加均勻。由於均溫版的面積較大,能夠更好的減少熱點,實現晶片下的 等溫性,相較於熱管有更大的性能優勢,同時均溫版還更加輕薄,在快速的吸收以 及散發熱量的同時也更加符合目前手機更加輕薄化、空間利用最大化的發展趨勢。
根據前瞻產業研究院預估,手機散熱約佔散熱產業總規模的 7%,2018 年約為 100 億元。雖然佔比低,但是未來受益於 5G 智能終端持續升級的驅動,手機散熱市場 有望保持高增長,2018~2022 年年平均複合增長率有望達 26%。
1.1.2. 智能可穿戴景氣度上行,TWS 耳機、智能手錶、VR/AR 行業蓬勃發展
1.1.2.1. Airpods 引領市場,安卓系耳機擴充市場,TWS 耳機前景明朗
TWS 耳機因為低功耗、低延遲獲得用戶支持。TWS(True Wireless Stereo)耳機是指 真無線立體聲耳機,TWS 耳機不僅能像普通藍牙耳機一樣連接到手機,還取消了連 接雙耳之間的線材,做到了真正的無線化。得益於廠商對產品的不斷優化升級,TWS 耳機現在已經能夠做到低功耗、低延遲、主副耳功耗均衡、以及佩戴時毫無負擔的 優秀體驗,獲得了大批蘋果和安卓用戶的支持。
藍牙技術+耳機孔取消加速 TWS 耳機發展。TWS 耳機的發展離不開藍牙技術的進 步,2016 年發布的藍牙 5.0 相比第四代藍牙版本速度提升了 2 倍,距離增加了 4 倍, 理論上的有效距離可達 300 米。不僅如此,藍牙 5.0 在傳輸速率和延遲方面有了很 大的提升和優化,讓 TWS 真無線藍牙耳機的雙邊通話成為了可能。2016 年 9果推出第一代 Airpods,並首次在 iPhone 7 系列上取消 3.5mm 耳機孔,將之與 USB-C/Lightning 充電插孔合二為一,使手機在充電時無法連接耳機。這一舉措旨在 加速 TWS 無線耳機對有線耳機的替代,也體現了蘋果將大力發展無線耳機的決心。
Airpods 的推出帶動 TWS 耳機行業進入高速發展期。據 Counterpoint 數據顯示,自 2016 年蘋果推出 AirPods 1 代全面開啟 TWS 市場以來,TWS 耳機出貨就維持了高 速的增長,在 2017/2018/2019 年分別增長 118%/130%/183%。Counterpoint 預計未來 三年增速雖有所下滑,但將依然維持 CAGR 80%的高增速,預計 2022 年將有超過 6 億副的出貨量。
Airpods 大受歡迎,2019 年各季度維持兩位數的環比增長。AirPods 作為 TWS 耳機 中的領頭羊產品,在 2019 年 Q1/Q2/Q3/Q4 分別達到了環比 40%/36.3%/3.8%/40.8% 的增速。據 Counterpoint 數據測算,2020 和 2021 年 AirPods 預計將維持 65%和 28% 以上的增速,並於 2021 年達到 1.2 億副的出貨量。
TWS 配對率仍然處以低位,未來配對率提升有望加速。2016 年 7 月蘋果公司宣布 蘋果已經累計售出 10 億部 iPhone。儘管此後蘋果仍維持每年 1.8 億到 2 億的出貨量, 但考慮到近幾年安卓系手機分流客戶的能力以及老用戶的重複購買,我們假設蘋果 手機的存量將長期維持在 8 億部左右。隨著 2016 年 Airpods 的推出,以及之後幾年 的量 的 累 計 , 我 們 預 計 2017/2018/2019 年 AirPods 配 對分 別 為 1.75%/6.13%/13.70%。假設 Airpods 出貨量為 9500 萬,蘋果 TWS 耳機配對率將進 一步提升至 25.58%。因此,從配對率來看,蘋果 TWS 依然有巨大的增長空間。此 外,未來蘋果手機取消附贈有線耳機將進一步刺激用戶選購 AirPods 產品,Airpods 耳機配對率有望加速提升。
安卓手機市場更大,TWS 產品配對率更低。根據 IDC 數據,安卓手機出貨量一直 顯著高於蘋果。由於沒有可供參考的安卓手機存量數據,我們以各年 Airpods/iPhone 和安卓系耳機/安卓系手機出貨量比值進行對比。2017/2018/2019 年 Airpods/iPhone 出貨比值為 6.49%/16.76%/31.79% ,而安卓系耳機 / 安 卓 系手機比值僅為 0.48%/0.92%/6.00%。假設 2020 年安卓系手機出貨量為 10.65 億部,安卓系 TWS 耳 機出貨量為 1.35 億部,則安卓系耳機/安卓系手機出貨比值為 12.68%,比值翻倍增 長,但仍遠低於蘋果同年數據。參考上文中 2020 年預計蘋果耳機和手機的配對率 為 25.58%,可推斷安卓系 TWS 耳機配對率更低。隨著安卓用戶逐步開始接觸 TWS 產品,以及安卓廠商也逐步推出低價的 TWS 產品,安卓 TWS 產品的滲透率將逐步 提升,未來市場增長空間巨大。
1.1.2.2. 智能手錶手環功能豐富,促進消費者需求增長
智能可穿戴設備除了智能耳機之外還包括了智能手環和智能手錶。智能手錶的特點 包括 eSIM 獨立 4G 通話、雙晶片架構、無線充電、醫療級 ECG 和 5ATM 防水等功 能,智能手環的功能特性為低功耗、長續航、人體健康和環境監測、智能語音助手等。
隨著近年來可穿戴設備的硬體性能水平的發展以及智慧型手機用戶對運動和健康監 測等需求的增加,可穿戴設備的需求迅速增長。據 IDC 數據,過去幾年間可穿戴設 備中的手錶和手環市場整體保持了較快的增長,2017/2018/2019 的出貨為 1.07 億副 /1.26 億副/1.62 億副。2018 和 2019 年分別增長了 18.12%和 28.62%,2020 年受疫情 影響預計會下降 1.05%,但有望在疫情結束後恢復增長,預計 2024 年達到 2.19 億 副的出貨量,複合年增長率 8.18%。
小米受益手環價位較低,在可穿戴智能手錶手環市場份額第一。從智能可穿戴手錶 /手環各廠商的市場份額來看,根據 Canalys 的數據,2019 Q3 期間,小米/蘋果/華為 /Fitbit/三星市佔率份分別為 27%/15%/13%/8%/6%。小米的手環和手錶產品由於其高 性價比,市場份額位居第一。華為在 2018Q3 後份額逐漸擴大,加速搶佔競爭對手 份額。
智能手錶因功能豐富,銷量穩步提升。智能手錶興起於 2013,2013 年 9 月三星搶 先蘋果推出了智能型手錶 Galaxy Gear,可以與 GALAXY Note 3 智慧型手機搭載使用, 具備收發電子郵件和消息、存儲和傳輸數據信息,以及跟蹤或管理個人信息、通話、 遊戲等功能。一年後蘋果也推出了 Apple Watch 1 代產品,配臵了 OLED 壓感觸控 屏,除了能夠跟蹤用戶的運動和健康數據之外,也能很好地與手機交互,獲取手機 上的信息。之後的智能手錶產品不斷擴展自身的功能,逐步加入了醫療 ECG,eSIM 等功能,並增大屏幕以顯示更多信息,同時也優化了手錶與手機之間的交互,極大 的擴展了用戶的使用場景。
Apple Watch 手錶份額提升速度變緩,非蘋果系智能手錶積極搶佔市場。根據 Trendforce 統計, 2017/2018/2019 年智能手錶產品出貨量為 2860 萬臺/4390 萬臺 /6260 萬臺,增長速度分別為 52.9%/53.5%/42.6%,預計 2022 年智能手錶出貨量將 達到 1.13 億臺。其中,蘋果的 Apple Watch 產品在 2016/2017/2018/2019 份額分別為 38.5%/41.6/49.2%/55.4%,呈上升態勢,並預計 2022 年 Apple Watch 產品的份額將 提升至58.5%。未來華為、三星、小米將繼續推出智能手錶新品,而手機品牌廠OPPO、 vivo 和 Google 也將以新進入者身份搶佔市場份額。
1.1.2.3. 新終端拓展 5G 功能與場景,關注 VR/AR 發展良機
VR/AR 一直被視為筆記本、手機之後的下一代移動端計算平臺,但是長久以來一直 不能上量,VR 行業在 2017 年甚至出現了衰退。除了應用生態端以及硬體端的逐漸 摸索,限制 VR/AR 成為移動端計算平臺的最根本原因在於「移不動」。無論是當前室 內無線通信 IEEE 802.11 各標準,還是 4G 網速,均難以滿足 VR/AR 對無線通訊信 息傳輸要求。複雜計算場景需求只能依託於有線傳輸。而 5G 到來,則可以解放 VR/AR 的線纜束縛,打開其成為移動端計算平臺的潛力之門。
VR 產業復興與 5G部署匹配且相互促進。在 2019 年 10 月 19 日的「世界 VR 產業大 會」上,華為發布了關於 VR 的主題演講。華為認為,當前 VR 產業正處在復興期, 與 5G 產業高度匹配且相互促進。經歷了 2017 年的產業低谷,VR 在 2018 年以後進 入了產業復興期。一方面,VR 顯示規格需求更為清晰,硬體形式也由「眼鏡盒子式」 逐步演變成「一體式 VR」;另一方面,軟體生態上,VR 應用也有了更多的積累。2019 年以後,5G 正式開始部署,與復興中的 VR 產業匹配而又相互促進。
5G 高傳輸、低延遲,擺脫線纜,匹配 VR 視覺要求,助力構建雲端算力傳輸體系 VR 頭顯屬於近眼顯示,對於顯示的要求極高。當前 VR 顯示最核心的痛點在於用 戶長久佩戴會有暈眩感。低解析度和畫面延遲都是產生暈眩感的原因。若要消除暈 眩感,VR 業界公認有三大指標必須滿足:延遲低於 20ms、刷新率高於 75Hz、單1k 以的上解析度。在 75Hz 刷新率和 H.264 壓縮協議下,顯示 1k 解析度的 VR 內容需要 17.5 Mbps 碼率,而 4G網絡的碼率僅為 10Mbps。因此,4G 網絡下,VR 無法實現高解析度高幀數的內容顯示,只能依託於線纜進行顯示數據的傳輸。相較 而言,5G 可以實現 100-1024Mbps 碼率的傳輸。另外,4G 網絡的延遲在~10ms 量 級,LCD 的響應時間最短可以到 8ms(OLED 的響應時間在 us 量級),加之圖像 本身的渲染等待時間~5ms(基於 PC 機主流 GPU 水平),4G 下的圖像延遲很難達 到 20ms 以下。而 5G 的延遲僅 1ms,無論是 LCD 方案或是 OLED 方案,基於現有 外設 GPU 圖像渲染能力,均可以輕鬆達到 20ms 以下的圖像延遲。5G 的大帶寬和低延遲,將徹底解放 VR 的線纜束縛,甚至可以減輕顯示屏和 GPU 的硬體壓力,讓 VR 成為正真的移動端生產工具。同時,5G 到來也將解放外設主機。VR 設備可以 將大型運算任務交予雲端處理。
行業寒冬已過,VR/AR 市場熱度回歸。2012 年,谷歌推出了 Google Glass 的原型 機,作為 AR 產品,這款眼鏡以鏡片為屏幕,能夠實現智慧型手機的部分功能。同年, Oculus 推出了 Oculus Rift 的 DK1 VR 產品 VR/AR 開始進入公眾視野。2014 年,谷歌推出了成本僅 2 美元的簡易版 VR 眼鏡盒子 Cardboard,同年,Facebook 斥資 20 億美元收購了 Oculus。2015-2016 年間,市場對 VR/AR 熱情逐漸達到高點,三星、Sony、HTC、 微軟等廠商開始推出硬體產品,百度、騰訊、Facebook 等網際網路公司入局,土豆、 優酷、《紐約時報》等內容公司也紛紛宣布進入 VR/AR 領域。但在 2016 年下半 年,由於商業模式、硬體、網絡與內容等方面的不成熟,VR/AR 產品銷量大大低於 預期,行業熱度驟減。2019 年,VR/AR 市場熱度重新被 5G點燃,而生態和硬體 的成熟也給市場帶來的新的活力。其中 VR 一體機因穿戴簡便、操作流暢、價格人 性化而受用戶追捧。根據 SuperData 數據,2019 年 VR 一體機出貨量達 280 萬臺, 同比增長 133%,2019 年 5 月發布的 VR 一體機 Oculus Quest 僅二季度銷量就達 20.8 萬臺。 在 VR 內容方面,更多粘性更高遊戲的出現加快了 VR 的進程。2019 年 VR 遊戲收入達 5 億美元,同比增長 41%, 湧現出《Beat Saber》、《Superhot VR》等 爆款 VR 遊戲。Steam 於 2020 年 3 月發行的 VR 遊戲《Hald-Life: Alyx》預售數量 超 30 萬套,其中約 20 萬套同時購買了 Index VR 頭顯設備。此外,AR 領域也出現 了 《Harry Potter:Wizards Unite》、《Minecraft Earth》等繼《Pokemon GO》之後的 大 IP 遊戲。
無線化趨勢顯著,一體機或將成為 VR 終端頭顯設備主流。VR(Virtual Reality)虛 擬現實是指通過計算機與光學技術構建一個 3D 虛擬世界,讓使用者產生沉浸於虛 擬世界的體驗。VR 最先應用於電子遊戲領域,之後視頻、直播、教育、醫療等領 域均有所應用。VR 的終端頭顯產品主要有三類,分別為移動端 VR 眼鏡、PC 端 VR 頭盔與 VR 一體機。
(1)移動端 VR 眼鏡將手機臵於頭顯設備中,以手機屏幕為屏幕,通過 USB 與手 機連接,這類 VR 頭顯設備成本較低,憑藉價格優勢曾一度在 2016 年實現銷量暴增, 但是由於用戶體驗較差,銷量增長不可持續,在 2017 年後快速下滑。
(2)PC 端 VR 頭盔與 VR 一體機雖然價格相對昂貴,但在用戶體驗方面相較移動 端 VR 眼鏡有明顯優勢。PC 端 VR 頭盔自帶屏幕,通過連接線與電腦主機連接, 使用電腦的處理器,由於能夠藉助電腦較強的計算力,這類 VR 頭顯設備的用戶體 驗最好,但是用戶普遍反映連接線的存在導致使用不夠便捷。
(3)VR 一體機自帶屏幕與處理器,可獨立使用,雖然用戶體驗沒有 PC 端 VR 頭 盔好,但是由於沒有了連接線的限制,靈活性好,出貨量逐年增長,是未來 VR 發 展的主要趨勢。
VR 市場目前仍以索尼和 Oculus 為首。索尼的 PlayStation VR 於 2016 年 10 月 13 日上市,與 PlayStation 4、PlayStation 5 家用視頻遊戲機兼容,目前支持超過 100 款 電子遊戲。這款 PC 端 VR 上市時售價為 399 美元,經過多次調整目前售價已降至 200 美元。截至 2019 年底,PlayStation VR 自上市以來的銷量已超過 470 萬臺。
Oculus 於 2016 年 3 月推出 PC 端產品 Oculus Rift CV1,售價 599 美元,截至 2019 年底,銷量已超過 150 萬臺。2019 年,Oculus 又推出了 Rift S,售價降為 399 美元。 此外,Oculus 推出了兩款 VR 一體機 Oculus Quest 和 Oculus Go。其中,Oculus Go 於 2018 年 5 月 1 日上市,上市時售價為 199 美元,2020 年 1 月下調至 149 美元, 截至 2019 年 7 月,銷量已超過 200 萬臺。Oculus Quest 於 2019 年 5 月推出,售價 399 美元,僅 19 年二季度銷量就達 20.8 萬臺,三季度銷售 18 萬臺,截至 2019 年 底,銷量已超過 40 萬臺。
VR 一體機頭顯預計 2024 年有望佔比提升至 71%。根據 IDC 預計,2020 年全球 VR 頭顯出貨量將達 637 萬臺,其中無屏類(Screenless Viewer)將達 39 萬臺,佔比 6.12%, 一體機(Standalone HMD)將達 309 萬臺,佔比 48.51%,PC 端 VR 設備(Tethered HMD)將達 289 萬臺,佔比 45.37%。到 2024 年,預計出貨量將達 3561 萬臺,其 中無屏類(Screenless Viewer)將降至 10 萬臺,佔比降至 0.28%,一體機設備 (Standalone HMD)將達 2525 萬臺,佔比升至 70.91%,PC 端 VR 設備(Tethered HMD)將達 1026 萬臺,佔比降至 28.81%。
AR(Augmented Reality)增強現實,是指通過計算機與光學技術將虛擬的 3D 圖 像疊加到現實場景中,以實現虛擬與現實世界場的交互。用戶在佩戴 AR 眼鏡後能 夠看到疊加於現實場景之上的虛擬物體。AR 與 VR 的主要區別在於,VR 將用戶臵 於完全虛擬的世界,而 AR 存在現實與虛擬世界的交互。AR 最早應用於電子遊戲, 例如任天堂在 2016 年推出的爆款 AR 手遊 Pokemon GO,未來有望應用於零售、建 築、教育、醫療等領域。AR 終端頭顯也主要分為三類,分別為 AR 眼鏡盒子、連 線式 AR(通過連接線與手機或電腦連接)、AR 一體機。增強現實頭顯設備的主要 廠商有谷歌、PTC、微軟、愛普生、聯想等。
AR 想像空間大,複合增速將高於 VR。根據 IDC 預計,2020 年全球 AR 頭顯出貨 量將達 69 萬臺其中無屏類(Screenless Viewer)將達 3 萬臺,佔比 4.35%,一體機 (Standalone HMD)將達 41 萬臺,佔比 59.42%,連線式 AR 設備(Tethered HMD) 將達 25 萬臺,佔比 36.23%。到 2024 年,預計各類 AR 頭顯總出貨量將達 4111 萬 臺,複合增長率達 117.83%。其中,無屏類(Screenless Viewer)將達 3 萬臺,佔比 降至 0.07%,一體機(Standalone HMD)達 2400 萬臺,佔比 58.38%,連線式 AR 設備(Tethered HMD)將達 1708 萬臺,佔比達 41.55%。
1.1.3. 汽車智能化大勢所趨,ADAS 滲透率快速提升
智能化成為汽車業發展大勢所趨,各種智能化操控系統不再是豪華車的配臵,而逐 漸成為量產車的標配。目前,ADAS 成為汽車電子市場增長最快的領域之一。5G 對下遊終端的影響不僅體現在手機上,5G 增強型移動寬帶(eMBB)和超可靠低延 遲通信 (URLLC) 能為車內信息娛樂和車載信息處理提供更快的數據傳輸速度。5G 與 ADAS(高級駕駛輔助系統)的結合將大大提高駕駛的安全性。有了高速的數據 傳輸能力,ADAS 自然也能更快、更可靠地應付現實駕駛狀況。例如無時無刻地探 測盲點,同時自主識別交通標誌,用戶開啟自適應巡航,一旦車道偏離主動預警, 自動校正方向並保持在車道中央;一旦發現行人闖入行車線內,可以馬上觸發自動 緊急剎車。5G 的高速數據傳輸,令 ADAS 系統能比駕駛員更快、更穩、更安全地 剎車,避免了大部分交通事故,將損失減少到最低的限度。
ADAS(高級駕駛輔助系統)應用的驅動,車載攝像頭數量與性能將持續提升。ADAS 是輔助駕駛及停車的電子系統,它能通過對周圍環境的監測與分析,向駕駛 員發出各種預警,以提高駕駛的安全性與舒適性。ADAS 對周圍環境信息的採集離不開各種攝像頭在汽車上的安裝。目前車載攝像頭主要有前視攝像頭、後視攝像頭、 環視攝像頭等,主要應用於 360°全景和倒車監控。目前,大部分 ADAS5-8 個 攝像頭,隨著 ADAS 的不斷升級以及向自動駕駛的演進,某些高端車型將配臵 10 個以上的攝像頭。此外,車載 CIS 的性能也在不斷提升,像素已從 0.3M 向 2M、3M 升級,未來在高敏感度、高動態範圍、傳感器融合的升級趨勢下,CIS 將滿足夜間 視覺、交通標誌識別、盲點監測等需求,價值量將進一步提升。
ADAS 最早應用於高端車型,現在已向中端車型滲透,但滲透率依然不高。根據 Yole 數據顯示,2017 年全球車載 CIS 出貨量達 1.21 億顆,預計 2023 年將達 3.43 億顆, 複合增長率達 19%;2017 年全球車載 CIS 市場規模達 7.34 億美元,預計 2023 年將 達 18.07 億美元,複合增長率達 16%。
1.1.4. 三駕馬車驅動物聯網快速發展,AIoT 增長啟動
網際網路是物聯網的基礎,物聯網是網際網路的外延。物聯網(英語:Internet of Things, 縮寫 IoT)是網際網路、傳統電信網等信息承載體,讓所有能行使獨立功能的普通物 體實現互聯互通的網絡。廣義的物聯網概念是指通過射頻識別、全球定位系統等信 息傳感設備,將各種物品通過物聯網域名相連接進行信息交換和通信,以實現智能 識別、定位跟蹤和監控管理的一種網絡概念。顧名思義,物聯網能在網際網路的基礎 上將人與人之間的連接進行延伸和擴展,實現人與物、物與物間的信息交互和無縫 對接,最終達到對物理世界智能識別、精準管理和科學決策的目的。
政策、產業、消費三駕馬車驅動物聯網發展。隨著傳統企業和網際網路廠商的大規模 入局,需求端對物聯網發展的主動驅動趨勢已愈發明顯。目前,阿里巴巴、騰訊和 百度等巨頭相繼推出了物聯網的相關產品及平臺。智能家居、智慧建築等領域也迎 來了地產商、物業和商業樓宇等群體,它們作為下遊客戶積極推動所在領域物聯網 的落地。此外,汽車、物流、交通、公用事業等領域也有類似廠商的主動入局。在 網際網路巨頭和傳統廠商產業影響力的加持下,消費者、政策機構、產業機構等多方 參與者對物聯網的市場認知和接受程度將逐步得到提高,進一步驅動物聯網未來的 發展。物聯網應用分為三類,分別為政策驅動應用、產業驅動應用和消費驅動應用。
物聯網是國家支持的戰略新興產業之一。在國務院及工信部的全面政策支持下,我 國物聯網領域在技術標準研究、應用示範和推進、產業培育和發展取得了巨大的進步。過往十多年政府一直大力推動集成電路和物聯網的發展。自 2019 年以來,我 國加快優化物聯網連接環境,推動 IPv6、NB-IoT、5G 等網絡建設,促進物聯網步 入實質性的快速發展階段。4 月,《工業和信息化部關於開展 2019 年 IPv6 網絡就 緒專項行動的通知》正式發布,推進 IPv6 在網絡各環節的部署和應用,為物聯網等 業務預留位址空間,提升數據容納量。物聯網產業的發展離不開國家政策的支持, 下面為我國相繼發布的物聯網相關的政策文件:
物理網重新定義了智能家居的概念。與政策驅動應用不同,消費驅動應用就是直接 應用於消費者的物聯網產品和服務,智能音箱、智能門鎖、可穿戴設備等都屬於此 類範疇。智能家居的目的是將家中的各種設備通過物聯網技術連接到一起,並提供 多種控制功能和監測手段。與普通家居相比,智能家居不僅具有傳統的居住功能, 併兼備網絡通信、信息家電、設備自動化等功能,提供全方位的信息交互,甚至可 以為各種能源費用節約資金。
智能家居作為物聯網在家庭生活領域的直接應用,在物聯網技術得到了真正的發 展。根據 IDC 全球智能家居設備跟蹤報告,2018 年全球智能家居設備出貨量將達 到 6.4 億臺,預計 2022 年出貨量將達到 13 億臺,年均複合增長率超過 20%。2017 年全球智能家居市場規模約為 1,621.92 億美元,2022 年智能家居行業規模將達到 2,769.82 億美元。目前我國智能家居滲透率相比其他國家還處於低位,2016 年我國 智能家居滲透率只有 0.1%,遠遠落後於美國的 5.8% 和日本的 1.3%,隨著近年來 國家政策的鼓勵支持、行業技術的成熟發展,我國智能家居滲透率和整體行業規模 正在快速提升。根據艾瑞諮詢數據,2018 年我國的智能家居市場接近 4 千億規模, 預計到 2020 年我國智能家居滲透率將上升至 0.5%,市場規模達到 5,819.3 億元。
公司作為小米供應商之一,受益小米在消費級 IoT 領域市場的快速擴張。小米在 IoT 領域深耕多年,截至 2019 年 3 月 31 日,小米 AIoT 平臺聯網設備數量總數達到 1.71 億件(不包含手機和筆記本電腦)。旗下 IoT 業務收入佔比不斷擴大,從 18Q1 的 22.4%增長至 19Q3 的 28.7%,收入增速雖逐季放緩,但 19Q3 增速回升,全年 IoT 業務增速有望穩定在 45%以上。迄今小米已投資 200 多家生態鏈企業,其中 100 多 家從事硬體製造,並稱未來 5-10 年,AI+IoT 將是小米發展的核心戰略。除了智能 家居對 Wi-Fi 晶片的需求,為了實現 AIoT 的智能互聯,AI 音箱可作為智能家居的 接入口,讓用戶通過小愛同學與智能家居進行互動互聯。隨著以小愛、小度等智能 音箱銷售量的增長,預計 2019 年中國智能音箱市場規模將超 7 億元,2020 年智能 音箱銷售規模將超過 12 億元。
物聯網點燃產業升級新引擎。政策驅動應用主要服務於G端需求,消費驅動應用面向C端,產業驅動應用則與B端各行業密切相關。物聯網的發展點燃了產業升級的新 引擎,相關產業主要包括工業物聯網、車聯網、智慧物流等。工業物聯網是物聯網 技術在工業轉型升級中的運用,它將傳感器、控制器以及移動通訊、智能分析等技 術應用到工業生產過程中的各個環節,實現對材料、設備及產品的實時監測和管理, 從而改善生產效率和產品質量,並達到節約成本和資源的目的。此外,企業可通過 傳感器遠程分析售後設備和產品的狀態,並適時提供保養維護、維修預警等服務, 進一步拓寬企業創造的價值,使得工業企業的商業模式變革和服務化轉型成為可 能。根據賽迪顧問數據,2017年中國工業物聯網市場規模高達 4,709.10億元,預計 2020年市場規模將達到 6,964.4億元。除了工業應用,物聯網還可以應用於智能交 通行業,即車聯網。它通過射頻識別、傳感網絡與衛星定位等一系列技術實現車內、 車際、車與人、車與雲平臺之間的無線通訊和信息交互,將車載系統的定位從輔助 駕駛向自動泊車、智能安全和無人駕駛等綜合智能功能轉換,使得汽車和交通產業 的技術突破和轉型升級再上一層樓。據前瞻產業研究院統計,2017年中國車聯網市 場規模達114億美元,預計2022年將達到525億美元,複合增速高達35.72%。
物聯網驅動智慧物流變革。物流業是最先接觸並應用物聯網技術的行業,物流業最 早主要是通過產業聯動和經驗備貨的形式。隨著物聯網技術的發展,物流業的形式 逐步向信息化、自動化、智能化的方向變革,形成了以物聯網技術為依託,以電子 標籤、傳感器、定位系統等設備為基礎、以物流實體要素全程數據化感知為功能的 智慧物流。它藉助物聯網技術對物品包裝、運輸、倉儲、配送等物流過程中的智能 監控,及時反饋物品存量及流量數據實現需求預測、分倉備貨和線路優化等功能, 從而達到提高物流效率和減少運輸時間的目的。德勤報告顯示,隨著電商平臺和物 流企業對智慧物流的積極布局,預計到2025年中國智慧物流市場規模將超過萬億 元。
在政策、消費和產業的作用力下,全球聯網的智能硬體設備數量呈現快速上漲的態 勢。根據中國產業發展研究網數據顯示,到 2025 年,全球物聯網設備基數預計將 達到 754 億臺,較 2017 年的 200 億臺複合增長率達 17%。中國物聯網產業 2015 年 達到 7500 億元人民幣,同比增長 29.3%。預計到 2020 年,中國物聯網的整體規模 將超過 1.8 萬億元,市場潛力廣闊。
1.2. 電子周期品:細分領域高增長,關注 PCB&被動元件產能轉移
1.2.1. 5G 手機主板集成度升級,高階 HDI/SLP 滲透率提升
為滿足主板集中度要求,5G手機中 Anylayer HDI 和 SLP 的滲透率顯著提升。5G 手機元器件數量增長和電池容量擴大對主板集成度提出更高要求,因此,PCB 線寬 /線距,微孔盤的直徑和孔中心距離,以及導體層和絕緣層的厚度都需要不斷下降, 從而使 PCB 得以在尺寸、重量和體積減輕的情況下,反而能容納不斷增長的元器件 和為電池體積的增大騰出空間。蘋果引領主板變革,於 2017 年推出的 iPhone X列手機中,蘋果使用堆疊式的 SLP(三明治主板)取代 Anylayer HDI 主板,三明治 主板是由雙層堆疊的 2SLP 與 1 片連接用的 HDI 構成,並且此後發布的 iPhone 均使用 SLP 板。此外,Apple Watch Series 4 也搭載了 1SLP 主板。在蘋果的引領 下,目前,三星、華為的部分旗艦機型開始使用 SLP 板。隨著 5G 時代的到來,安 卓系手機主板也迎來了由此前一階、二階 HDI 向 Anylayer HDI 的升級。根據Prismark 的數據,2018 年全球 HDI(含 SLP)的市場規模為 92.22 億美元,預計到 2023 年 有望增長 113.77 億美元。其中 Anylayer HDI 和 SLP 的份額有望從 2018 年的 31%提 升至 2023 年的 43%。
從競爭格局來看,HDI 主要由中國臺灣、歐美、日韓等公司佔據。市佔率前四位的 HDI 廠商分別為華通電腦、奧特斯、訊達科技和欣興,前十大 HDI 廠商市佔率超 過 50%。中國大陸本土 HDI 起步較晚,技術能力、接單情況與國外一流廠商有一 定差距,目前中國大陸 HDI 廠商主要有方正科技、生益電子、東山精密、景旺電子、 勝宏科技和崇達技術等。
1.2.2. FPC 單機價值量提升,產能東移趨勢明顯
撓性印製電路板(FPC)是增速較快的 PCB 細分賽道。作為 PCB 的一種重要類別, FPC 具有配線密度高、重量輕、厚度薄、可摺疊彎曲、三維布線、散熱快等其他類 型電路板無法比擬的優勢,更符合下遊行業中電子產品智能化、輕薄化和便攜化發 展趨勢,被廣泛運用於現代電子產品。據 Prismark 統計,2008 年撓性線路板產值為 66 億美元,到 2018 年,全球 FPC 產值達到 128 億美元,CAGR 達到 6.8%。預 計 2022 年全球 FPC 產值為 149 億美元,將實現 3.5%的 CAGR。目前,全球 FPC 產 值約佔整個 PCB 行業產值近 20%,預計 2022 年全球 FPC 產值約佔整個 PCB 行業 產值的 21.6%。
手機功能創新不斷引領 FPC 需求提升。2017 年推出的 iPhone X 帶來了零部件的全 面升級,例如 OLED 全面屏、True Depth 3D 攝像頭、LCP 天線等,進一步引領 FPC 單機用量的提升。iPhone 4 中 FPC 單機用量僅為 10 片,而 iPhone XS 中 FPC 單機用 量已經增長到了 24 片;與此同時單機價值量也由 iPhone 4 的 16 美金增長到了 iPhone XS 的 40 美金。目前,iPhone 中 FPC 的應用範圍包括:攝像頭模組、聽筒、麥克風、 側鍵、音量鍵、揚聲器、馬達(taptic engine)、無線充電、天線、電池、Lighting 接 口、屏幕模組、觸控模組等。從 FPC 單機用量對比上可以發現,華為、OPPO、Google、 Vivo 和三星旗艦機 FPC 單機用量約為 10-15 片,不足 iPhone XS 中 FPC 用量的 1/2。 我們預計隨著智慧型手機功能創新,安卓系手機中 FPC 的用量和價值量有望進一步提 升,複製蘋果手機中 FPC 用量和價值量的成長路徑。
汽車電子化提升帶來車用 FPC 需求上漲。消費者對汽車舒適程度和安全度的要求越 來越高,隨著自動駕駛的興起,人們對連通性、信息娛樂的需求凸顯,汽車電子的 成本佔到整車成本比例逐漸升高。據 Prismark 統計,2009 年車用 PCB 產品產值約為 15 億美元,佔整體 PCB 產值的 3.7%,至 2017 年佔比顯著提升到 8.8%,達 52 億美 元。從增速來看,車用 PCB 行業在 2017-2022 年預計複合增速達 4.1%,高於行業平 均的 3.2%。PCB 在汽車電子中應用廣泛,主要應用在動力控制系統、安全控制系統、 車身電子系統、娛樂通訊。根據 NTI 的數據,不同車型的 PCB 用量和價值量差別很 大,中低端車型的單車 PCB 價值量約為 30-70 美金,豪華車的 PCB 單車價值量高達 100-150 美金。此外,單車 PCB 價值量由 2013 年的 16-24 美金增長到了 2016 年的 62 美金,CAGR 高達 45.81%。車用 FPC 需求佔車用 PCB 需求約為 15%。目前車用 FPC 主要應用在 LED 車燈、變速箱、BMS、車載顯示屏、信息娛樂系統等。新能源 汽車強調智能製造,核心訴求是續航裡程,FPC 取代線束可以減重,從而實現在相 同電池容量下增加續航裡程。
FPC 行業集中度高,CR5 超過 70%。前五的廠商中有三家都是日本廠商,分別是 旗勝、藤倉和住友電工。2017 年,鵬鼎 FPC 營收超過旗勝,成為全球最大的 FPC 廠商,目前市佔率約為 25%。日系 FPC 廠商盈利能力差,無擴產動力,疫情加速 日系 FPC 廠商衰落。這主要是由於日本廠商的投資決策效率低,難以跟上消費電 子的迭代速度。近年來,日本 FPC 產值和產量均出現了較大幅度的下滑,市場萎縮 較為嚴重。2020 年以來,日系 FPC 廠商在東南亞的工廠受到疫情影響開工率低, 日本 FPC 產值和產量急劇下滑。
FPC 產能逐步向中國大陸轉移,成本優勢+上下遊產業鏈完善持續推動了產能向大陸 的轉移,我國 FPC 廠商積極擴產應對。相較於發達地區較高的環保支出及人力成本, 大陸較寬鬆的環保政策和更加低廉的勞動力價格可以為廠商提供成本優勢;近年來 我國 PCB/FPC 上下遊產業鏈逐漸完善,上遊 PCB/FPC 生產過程中所需的原材料供應 鏈已經形成,下遊消費電子、汽車電子等市場發展迅猛,並且伴隨著疫情的衝擊, FPC 產能向我國轉移的進程呈現加速趨勢,建議關注 FPC 產業鏈。
1.2.3. 伺服器平臺升級帶動高頻高速 PCB/CCL 需求向上
雲計算需求驅動硬體載體數據中心的迅速發展。數據中心作為雲計算的基礎設施, 其大小決定了雲計算伺服器資源分配、帶寬分配、業務支撐能力和流量防護和清洗 能力。隨著雲計算伺服器需求的增加,全球數據中心朝著大型化、集約化方向發展,數量減體量增,整體規模平穩增長。全球數據中心市場規模由 2007 年的 34.6 億美 元增長至 2017 年的 534.7 億美元,年均 CAGR 達到 19%。我國數據中心市場規模 由 2007 年的 34.6 億元增長至 2018 年的 1228 億元,年均 CAGR 達到 38%。
伺服器為數據中心主要成本,全球伺服器出貨量有望不斷攀升。數據中心主要由服 務器、存儲設備、網絡設備、安全設備、光模塊等組成,其中伺服器約佔數據中心 成本的 69%。隨著人們工作生活方式向線上進行轉移,一方面企業上雲步伐加快, 另一方面線上視頻娛樂方式普及,伺服器出貨量長期向好。IDC 預測, 2020球伺服器市場規模受疫情影響將出現小幅度的下降,但 2024 年全球伺服器市場規 模將快速增長,2020-2024 年複合增長率達 4.9%。
高端伺服器用 PCB 多層數損耗低,技術要求高。伺服器用 PCB 主要包括背板、LC主板、LC 乙太網卡和 Memory Card 等。隨著伺服器向高速度、高性能、大容量等 方向的不斷發展,其對印製電路板的要求不斷提升,高端伺服器所用 PCB 一般要求 具有高層數、高縱橫比、高密度和高傳輸速度。例如,之前 1U 或 2U 伺服器的 8 層主板,現在 4U、8U 伺服器的主板層數可以達到 16 層以上,而背板在 20 層以上。 此外,Intel 每一代晶片更替對伺服器材料所要求的性能產生重要影響,從 Purely 平 臺的中損耗高速電路基材(M2)、到 Whitley 平臺的低損耗高頻高速材料(M4), 再到 Eagle 平臺的超低損耗高速電路基材(M6),伺服器用 PCB 板性能持續升級, 介電常數(Dk)和介質損耗(Df)越來越低。
1.2.4. MLCC 國產替代加速進行
MLCC 被譽為「工業大米」,行業需求有望保持 10%以上的增速增長。MLCC 是片 式多層陶瓷電容器的英文縮寫,是世界上用量最大、發展最快的片式元件之一。 MLCC 是將印刷有金屬電極漿料的陶瓷介質膜片以多層交替堆疊的方式進行疊層, 經過氣氛保護的高溫燒結成為一個晶片整體,並在晶片的端頭部位塗敷上導電漿 料,以形成多個電容器並聯。同時,為適應表面貼裝波峰焊的要求,在端頭電極上 還要電鍍上鎳和錫,形成三層電極端頭。其主要優點為體積小、頻率範圍寬、壽命 長、成本低。2019 年,全球 MLCC 出貨量約 4.5 萬億隻,同比增長 5.90%,2011-2019 年全球 MLCC 出貨量 CAGR 達 8.72%。2019 年全球 MLCC 市場規模達 120 億美元, 同比增長 4.6%,2011-2019 年全球 MLCC 市場規模 CAGR 達 7.08%。隨著 5G、汽 車電子、物聯網滲透率的提高,MLCC 需求將繼續增長,行業需求仍將以每年 10%-15%左右的幅度增長。
日韓臺廠商佔據 MLCC 行業的主導地位。從全球來看,MLCC 大廠主要分為三大 梯隊:第一梯隊為日本廠商,起步早,具有技術優勢和規模經濟效應,主要代表廠 商為日本村田、太陽誘電和 TDK 等;第二梯隊為韓國和中國臺灣廠商,技術水平 與日本廠商有一定差距,但具有規模優勢,主要代表廠商為三星電機、國巨、華新 科等;第三梯隊則為中國大陸廠商,在技術和規模方面與前述都有所差距,但與臺 系廠商之間的差距在逐步縮小,主要代表廠商有風華高科、深圳宇陽、三環、火炬 電子等。2019 年 11 月,國巨宣布以 16.4 億美元的總額收購美國被動元件大廠基美 (Kemet),此舉將助推國巨電容行業市佔率進一步提升。具體來看,2019 年全球主 要 MLCC 廠商市佔率分別為:村田 31% / 三星電機 19% / 國巨(+基美)15% / 太 陽誘電 13% / 華新科 11% / TDK 3% / 其他 8%,行業集中度高,話語權主要掌握在 日韓大廠手中。
天時地利人和,助力國內 MLCC 廠商積極擴產。一方面,《中國製造 2025》中提 出,要完善重點產業技術基礎體系,到 2020 年實現 40%的國產替代率,到 2025 年 實現 70%的國產替代率。另一方面,中美貿易摩擦不斷,致使我國企業在使用或開 始認可本土品牌,將本土品牌作為後續主力。「外部施壓+時代要求」促使國產替代的 需求激增,建議關注國內 MLCC 行業產業鏈。
1.3. 半導體:功率半導體供給側長期緊張,新能源車帶來純增量空間;大陸晶圓、存儲廠大規 模擴產,政策加持,引領設備持續受益
1.3.1. 全球小尺寸晶圓供給長期緊缺,新能源車帶來純增量空間
功率器件分三大類:Si、SiC、GaN。功率半導體器件目前主要基於三類材料:Si、 SiC、GaN。Si 功率器件是主流,最重要的原因在於成本。Si 材料的擊穿電壓是三 者中最低,而 SiC 和 GaN 屬寬禁帶半導體材料,具有更高的帶隙,更大的擊穿電壓。 高擊穿電壓的特性讓 SiC 和 GaN 在大功率、超高電壓控制方面的應用更有前景。但 是因為產業鏈協同發展的階段不同,與成熟的 Si 產業鏈相比,SiC 和 GaN 無論是 工藝水平還是供給規模都遠遠小於 Si 材料,造成 SiC 和 GaN 在成本上難以與 Si 產 業競爭,只能在一些特定的、非成本優先的專用領域才有應用,大體而言,SiC 和 GaN 器件多應用於高壓和高頻電路。從特性上分類,可以把功率器件分為可控和不 可控,不可控的器件無法控制信號的通斷;可控器件又分為部分可控和完全可控。 晶閘管(Thyristor)多屬於部分可控器件(註:完整的晶閘管系列中也有完全可控 型),MOSFET、IGBT、BJT 則可以完全按照需要實現信號的控制。
功率器件核心在於通斷控制,開關速度與擊穿電壓性質決定 IGBT、MOSFET、晶 閘管分工。功率器件的核心應用場景就是控制電路、信號等的通斷。但是因為電路 場景錯綜複雜,電流、電壓範圍很廣,因此每種功率器件都有一定的適用範圍。 MOSFET 的開關速度最快(ns 量級)而擊穿電壓/電流最小,因此 MOSFET 多應用 於高頻小電流的電路,比如伺服器、交換機、音頻設備等場景的電路通斷控制,這 些場景電路的頻率在 10 kHz 以上;IGBT 的開關速度居三者之中,主要應用於中頻 電路場景(10-10k Hz),包括電網、風電、鐵路、光伏、新能源車、UPS 等領域的 電路控制。晶閘管(Thyristor)的響應頻率/開關速度在功率器件中處於最低一檔, 但其電壓範圍廣,可應用於高中低各類功率場景。正因為如此,晶閘管仍然有穩定 的需求空間無法被更先進的 IGBT 和 MOSFET 替代,形成較穩定的市場。
1.3.1.1. 供給側:8 英寸及以下尺寸晶圓供給增長長期緩慢
12 英寸晶圓廠產能將優先滿足邏輯和存儲應用,8 英寸及以下尺寸晶圓將是功率器 件產能的主要貢獻者。從全球晶圓產能分布來看,12 英寸(300 mm wafer)的產能 主要由存儲和邏輯晶片的大廠佔據。三星、Micron、SK Hynix、Toshiba 等主要產能 被存儲晶片佔據;TSMC、Intel、Global Foundry、UMC、SMIC 主攻邏輯製程。相 較而言,6 英寸(150 mm wafer)及以下尺寸的晶圓廠大多生產功率器件以及分離 器件。從經營模式上看,6 英寸晶圓廠多為 IDM 公司,其中意法半導體(ST Micro) 的功率半導體營收佔其總收入的 35%(2018 年年報)。8 英寸晶圓產能中,邏輯、 存儲、功率等應用都有一定佔比。整體而言,純代工的晶圓廠(如 TSMC、SMIC 等)更傾向於將大矽片(12 英寸)產能提供給工序更為複雜的邏輯業務,而將 8 英 寸產能提供給其他業務。另外,在 IDM 廠中,除 Infineon、OnSemi、Renesas廠擁有 12 英寸晶圓廠外,其他 IDM 功率半導體公司(如 CRM 華潤微、Silan 士蘭 微等)主要經營 8 英寸及以下尺寸的晶圓廠。由於 12 英寸相比 8 英寸,可以切出 的晶片數目更多(2.5 倍),晶圓廠更願意將 12 英寸產能優先提供給需求量更大的 邏輯和存儲業務。長期來看,8 英寸以及以下尺寸將是功率半導體產能的主要貢獻 者。
8 英寸晶圓全球 CAGR 僅 2.89%,6 英寸及以下晶圓 CAGR 僅為 1.18%,功率類 晶圓製造供給增長緩慢。IGBT、MOSFET 多使用 6 英寸或 8 英寸晶圓,而晶閘管 多使用 6 英寸及以下尺寸晶圓。根據 SEMI 的預測,全球 8 英寸(200 mm Wafer) 晶圓廠產能在 2019 年為 580 萬片/月,按照全球各晶圓廠以及 IDM 廠擴產計劃,全 球 8 英寸產能在 2022 年將達到 650 萬片/月,複合年增長率為 2.89%。根據和 Hexa research 的預測,全球 6 英寸及以下尺寸的晶圓年複合增速僅為 1.18%。
功率 IDM 大廠未來將持續提高外包晶圓製造比重。Infineon 在其 2019 年年報中披 露,將在未來五年,把公司所有領域晶圓的外包製造比重由現在的 22%提高到 30%。 其中,功率器件的晶圓產能由於全球晶圓廠產能規劃限制,Infineon 計劃將其功率 器件前端晶圓外包製造的比重提升至 15%。在晶圓廠將較多產能應用於邏輯和存儲 的大背景下,功率器件 IDM 龍頭公司對外包比重提升的策略,將一定程度上加劇功 率半導體供給側緊張。
1.3.1.2. 需求側:功率器件需求持續旺盛,需求增速長期高於供給增速
三大分立器件(不含模組)的全球市場規模:MOSFET 最大,IGBT 次之,晶閘管 較小。全球功率器件年複合增速將保持在 3.56%,2018 年的總市場規模為 2070 億 元人民幣,預計在 2022 將達到 2381 億元。PMIC 是功率器件最大的市場。IGBT 則 增速最快,增長率達 7.62%,但當前市場份額僅為 13.67%,預計在 2022 年市場規 模達 390.5 億元(含模組)。MOSFET 增速與全球功率器件增速接近,CAGR 達 3.42%, 佔據功率器件 22%的市場份額,長期來看仍將保持重要地位。全球 MOSFET 市場 規模在 2018 年為 470.7 億元人民幣(含模組),預計在 2022 年達到 523.5 億元。 晶閘管屬於利基市場,2018 年僅佔全球功率器件市場規模的 2.52%,且增速低於全 球功率器件市場增速,CAGR 達 2.01%。2018 年全球晶閘管市場規模為 52.6 億元, 預計在 2022 年增長至 57.7 億元。
晶閘管、MOSFET、IGBT 需求增速均領先對應晶圓供給增速。2018 年以後,預計 晶閘管 CAGR 為 2.01%,MOSFET 為 3.42%,IGBT 為 7.62%。由於 IGBT、MOSFET 多使用 6 英寸或 8 英寸晶圓,而晶閘管多使用 6 英寸及以下尺寸晶圓。根據上一章 節,全球 8 英寸晶圓產能年複合增長率為 2.89%, 6 英寸及以下尺寸的晶圓年複合 增速為 1.18%。因此,無論是晶閘管、MOSFET,還是 IGBT,其需求增速均大於供 給增速,供給側將保持長期緊張。
1.3.1.3. 新能源車:IGBT、MOSFET 的純增量空間
動力構成大有別,功率模塊成能量轉換剛需。傳統燃油車的動力來源於燃油燃燒對 內燃機做功,將化學能轉化為機械動能並通過各轉軸齒輪傳動至整車。電動車的動 力來源於車載電池,電池只能提供直流電壓,但是汽車發動機馬達需要三相交流供 電(三相異步電機)。同時燃油車車載空調製熱是通過冷卻液傳導發動機溫度實現, 但電動車的空調製熱來源於主動發熱。電動車中的能量轉換涉及高低壓以及交流直 流間的轉換,必須使用大量功率模塊。總結而言,電動車區別於燃油車,存在以下 幾個主要的能量轉換場景:
將電池的直流轉換成交流供給發動電機:DC-AC 逆變器(Inverter)。逆變器的作用在於將直流轉換為交流。電動車中存在主輔兩種逆變器,主逆變器為發動電機提 供能量轉換,輔逆變器則服務於車載空調和動力轉向。就功率半導體而言,IGBT 和 SiC MOSFET 在逆變器中使用較多。特斯拉在 Model S 中為主逆變器配臵了 84IGBT,在 Model 3 中為主逆變器配臵了 24SiC MOSFET。
將電池 的標準電壓轉換為 適合其他直流負 載需要的電壓:DC-DC 轉換器 (converter)。DC-DC 轉換器包括兩種,一是 LV-HV 的轉換(low voltage to high voltage),即低壓轉換為高壓;另一為 HV-LV,即高壓轉換為低電壓。以特斯拉 Model S 電池為例,輸出電壓為 400 V,而車載主逆變器的輸入電壓通常在 650 V, 因此需要 LV-HV 的 DC-DC 轉換器,將 400 V 直流先轉換為 650 V 直流電壓,再通 過主逆變器將直流轉換為交流電壓,供給發動電機;車載輔助逆變器的輸入電壓小, 以及一些低壓直流的直接應用,需要 HV-LV 的 DC-DC 轉換器,將電池的 400 V 輸 出電壓轉換為低電壓。MOSFET 在 DC-DC 轉換器中應用較多。
充電樁以及極速充電樁配套 AC-DC 以及 DC-DC 系統。電動車對充電樁配套有明 確的需求。充電樁需要內臵多套 AC-DC 以及 DC-DC 轉換系統,以實現不同的充電 速度適配。這些能量轉換系統需要內臵多顆 MOSFET 和 IGBT 功率模塊,而越是高 速的充電樁,則需要搭配更多數量的功率模塊。
車載充電器(OBC:On-Board Charger)集成 IGBT 和 MOSFET 模塊。電動車的 充電速度對其推廣有一定的制約,提高電動車充電速度一直是新能源車技術領域的 重要課題。快充是電動車的發展趨勢之一,快充帶來的大電流需要用功率器件來調 控,越是更快速的充電配臵,越需要集成更多的 IGBT 和 MOSFET 模塊。
1.3.1.4. 功率器件的國產自給率情況
功率器件國內自給率: IGBT 最低,晶閘管與 MOSFET 有國產技術基礎。從我國 功率半導體各細分領域的自給率來看,IGBT 模塊在 2017 年自給率僅 33%,是所有 功率器件中最低, MOSFET 的自給率為 39%,晶閘管的自給率為 36%。整體而言, 我國的晶閘管和MOSFET 的基礎較IGBT 略好。我們認為,國產的晶閘管和MOSFET 有一定的技術基礎,同時替代難度低於 IGBT,有望率先實現自給率的提升。
1.3.2. 大陸晶圓、存儲廠大規模擴產,政策加持,引領設備持續受益
……
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