文丨天風天睿，作者丨龔卿
在我國新基建（新型基礎設施建設）的戰略部署中，5G建設作為支撐經濟社會數位化、網絡化、智能化轉型的關鍵因素，在穩投資、助升級、培植經濟發展新動能等方面作用突出、潛力巨大。現階段，我國處在5G新基建的初期，上遊行業首先擁抱發展紅利，從事高端原材料供應、晶片升級與研發、光模塊研發與生產的三類上遊製造產業有望乘風而起。
5G新基建的核心是建設並升級無線通訊的三大關鍵要素——通訊基站、光網絡、核心網，那麼其對應的上遊行業及產業賽道可依此進行分類：
現階段，國內5G領域的企業大部分為設備廠商及部件和材料廠商。2019年6月，工信部向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電四家企業發放了經營「第五代數字蜂窩移動通信業務」的許可證，這為設備廠商的發展提供了新契機。
華為作為我國5G設備廠商的領軍企業，儘管在2019年面臨著巨大的國際貿易壓力，其年度整體業績對比2018年仍有大幅增長，這在很大程度上得益於新一輪5G的建設對設備商業績提升的助力。2020年3月31日，中國移動披露了2020年5G二期無線網主設備集中採購的中標候選人。在本次招標中，中國移動採購超23萬5G基站，華為將近六成份額收入囊中，繼續佔據領先地位。由此可見，在推進5G新基建的戰略進程中，國家政策對國內企業的支持十分堅決，對設備廠商的業績拉動作用十分顯著。
華為2019年年報披露的5年財務概要
如果說通訊運營商是5G建設的「開發商」，那麼像華為這樣的設備廠商就是5G建設的「包工頭」。在「包工頭」設備商借勢發展紅利的同時，設備商上遊產業細分市場的企業也隨之迎來憑風而起的契機。
高端原材料供應商有望脫穎而出
能適應5G建設要求的高端原材料企業將獲得較大成長。
5G高頻高帶寬的特徵，要求基礎材料具備高介電常數和低介電損耗的特性。為了滿足上述要求，天線振子、高速背板、高速連接器、高速PCB和FPC的基材等器件必須進行材料替換和升級。能夠抓住5G通訊電子材料國產化機會的企業，如具備PPS 、PPE、PTFE等特種工程塑料、LCP聚合物等新型工程塑料及薄膜材料的企業，將有機會在5G高頻通訊領域脫穎而出。
壓鑄振子— LCP單元—PPS多合一振子
以基站中的天線振子為例，天線振子是發射和接收高頻振蕩信號的一段金屬導體。振子的結構設計較為複雜，傳統生產製造工藝是採用金屬材料壓鑄成型，或是鈑金件、塑料固定件和電路板組合的方式。金屬的好處是製造工藝簡單、便宜，缺點是重量重、體積大。進入5G時代之後，由於通信質量要求更高，Massive MIMO(大規模天線陣列)技術的應用，振子的數量將大幅提升——從原來的一個天線單扇面2-18個振子，提升到64個、128個，甚至更多達到256個。而單個基站的扇面，通常為3面，多則達到6面。在這樣的場景下，如果繼續使用金屬材料，就會使天線變得極其沉重，成本也較為昂貴，安裝更是複雜。所以，在新的天線振子的設計中，改為採用LCP+LDS工藝及PPS高性能工程塑料後電鍍等不同的方案。
因此，我們認為，隨著5G設備商業績的不斷增長，其上遊供應鏈中能進行上述新型基站材料生產，包括高頻高速PCB中所需要的超薄銅箔和高性能PCB基材，能進行上述進口材料替代和批量供貨的國內材料企業，將會迎來強勁增長。
晶片製造商穩步擴張
在高端原材料的供應達到5G建設標準後，下一環節的重中之重是晶片的設計與製造。
以基站設備為例，基站系統包含兩個部分：
第一部分是基帶處理單元，其主要功能是協議編解碼、協議處理、信號的調製和解調等功能，同時提供與對外網元的接口（如對核心網的光傳輸接口、電源、控制維護告警等）。這部分功能在5G系統中分為DU（分布單元）和CU(集中單元)，在4G系統中為BBU（基帶處理單元）。CU單元的功能是將高層協議(PDCP/RRC)分離出來成為獨立的邏輯單元集中由CU處理，DU部分則負責處理底層協議（MAC/PHY），該架構有利於實現5G通訊多連接、高低頻協作、簡化切換流程的特性，並利於平臺開放。
第二部分是射頻和天饋單元，即5G系統中的AAU（有源天線處理單元），4G系統中的RRU（射頻拉遠單元）+天饋單元。射頻單元是無線通信系統中的「皇冠」，是基站單元的核心部分。涉及到最基本的無線射頻信號的接收處理功能，其完成無線信號收發、濾波、編解碼轉換等工作。
左圖為RRU的原理框圖，右圖為某全球領先的半導體公司的RRU解決方案
射頻單元中使用的晶片種類繁多，其中最重要的是濾波、功放、高精度數模轉換等晶片，其他晶片還包括數位訊號處理、電源、時鐘晶片等。
華為某型號基站拆解圖，該基站包含多種晶片
濾波、功放、高精度數模轉換等核心晶片，決定了基站能處理無線信號的頻段、無線信號中通信信號的處理能力和噪聲信號的抑制能力，基站的負荷能力等性能。射頻器件的具體功能介紹如下：
主要的射頻晶片功能
5G系統中大部分的射頻晶片現階段仍主要由美國和日本公司把持，國內只有少量企業在射頻低端領域有所涉獵。雖然國內企業在射頻晶片領域亟鬚髮展，但在部分數字處理晶片及信號處理晶片上已經能夠完全自主研發和生產。可以預期，隨著華為自研天罡基站晶片組實現量產和國內對半導體行業的投入持續加大，國內企業在基站射頻晶片的市場佔有率會穩步提高。
華為基站晶片組天罡發布會
綜上，我們認為基站晶片領域的投資機會在於已經有量產能力的低端射頻晶片的國產替代，如海外巨頭晶片公司中研發人員回國創立的初創企業；在PA功放、高功率GaN原料和器件，濾波器等行業的晶片製造商產業中，存在值得關注的賽道。
傳輸組網升級帶來光模塊公司的發展空間
5G通訊各部分元器件準備就緒後，需要通過承載網進行勾連和傳輸，那麼5G新基建中的傳輸光網絡建設會帶來光傳輸設備、光模塊和光纖建設數量的成倍增長。
4G到5G承載網演進對比
以基站端的傳輸網為例，5G網絡架構相對4G網絡架構增加了很多光纖線路，原有4G網絡中基站側的AAU光纖拉到BBU，BBU光纖直連核心網則完成組網，而5G網絡中將BBU的功能分解成了實時性要求高的DU單元和實時性要求不高的CU單元。因此除了基站建設帶來的5G AAU及5G帶寬增長導致的光纖鏈路的自然增加，還另外新增了AAU和DU、CU之間前傳和中傳的物理鏈路，這些均由光模塊和光纖及施工管路組成，從而構成新的經濟增長點和價值放大空間。
5G前傳的典型方案
5G前傳的典型方案包括光纖直連、無源WDM和有源WDM。運營商和設備商需要綜合考慮站點的光纖布線、光模塊及傳輸設備的綜合成本，選擇不同的站點傳輸網建設方案。
光模塊是光網絡中非常重要的組網要素，主要作用是實現高速的光電信號的轉換，將電信號轉換成光信號後，通過光纖傳輸到遠端設備，再由遠端設備將光信號轉換成電信號。 同一種光模塊的外形和物理接口包括傳輸協議都是標準化的，這樣才能讓不同廠家的光模塊能夠適配不同廠家的光纖和光網絡設備，完成上述信號轉換和互聯互通的工作。
左圖為各類光模塊的不同形態，右圖為光模塊內部結構
光模塊雖然體積不大（最常見的25G前傳光模塊體積和一次性打火機類似），但技術含量非常高。各類光模塊具有不同的形態，但每種光模塊內部的結構比較類似，主要包括雷射發射模塊和光電檢測模塊兩個最重要的光學元器件，其他還包括跨組放大器、時鐘及雷射驅動，甚至會有微型的MCU等電晶片來做各種光通信協議的適配工作。
光學元器件佔光模塊總成本的50%以上，電晶片等大概佔30%以上的成本，現階段我國的光模塊企業大部分仍以集成組裝業務為主。核心晶片製造領域，10G及以下光收發晶片部分已經實現了較大份額的國產替代，但25G以上高端的光收發晶片仍然大部分依賴進口,高速電晶片的研發能力與國際水平存在較大差距，基本上是採購國外廠家的產品。
在上述背景下，光模塊行業龍頭企業的晶片國產化研發和批量出貨進度值得關注。我們認為純組裝集成性質的光模塊公司，未來將獲得市場規模擴大帶來的增長機會；而具有自主高端光電晶片產品的光模塊公司，則會有比較大的價值成長空間和更加長遠的發展。
隨著5G新基建的逐步推進，通訊運營商不斷加大開發力度，體量龐大的投資持續流入，基站建設所需原材料及關鍵設備需求都會得到進一步拉升。在大的宏觀背景下，我們認為在5G產業鏈中光網絡及核心網細分領域具有長期投資價值。5G的普及也會帶動下遊相關產業的變革，對推動我國科技創新、提高經濟高質量發展體現更加顯著的作用。
未來，伴隨5G成為經濟建設新的基礎設施，可能會有新的產業應運而生，也可能會對現有產業產生翻天覆地的變革，或許也將改變我們的生活方式。下期分享，我們將就5G會在應用端帶來什麼樣的變革和機遇，與大家繼續暢想。
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作者介紹：
龔卿，天風天睿戰略新興投資部副總經理
畢業於武漢大學電子工程專業，擁有12年通信行業經驗，熟悉通信網絡建設及電子行業規律。擁有5年中早期投資從業經歷，對光通信、雷射、新能源、新材料等領域有比較豐富的投研經驗，了解醫療行業。參與投資的重點項目有：翔豐華、路德環境、宏韌科技等。