5G核心器件基站滤波器行业专题爆发前夜关注主设备商的核心供应商机会20190819国信证券

5G核心器件基站滤波器行业专题：爆发前夜，关注主设备商的核心供应商机会证券研究报告证券分析师：程成证券投资咨询执业资格证书编码：S0980513040001E-MAIL：[e-mail]联系人：陈彤E-MAIL：[e-mail]2019年8月19日一、基站滤波器概述二、基站滤波器行业市场空间三、基站滤波器产业链上下游分析四、基站滤波器行业竞争分析五、推荐标的及风险提示目录爆发前夜，关注主设备商的核心供应商机会关键结论我们认为，5G时代基站滤波器行业市场弹性大。考虑到5G时期基站对小型化、轻量化、低损耗以及性价比的要求提升，陶瓷介质滤波器将是未来主流方案。•量价齐升，市场弹性大。国内5G滤波器市场空间为372亿元（是4G的1.73倍），全球市场约746亿元（是4G的1.71倍）。•陶瓷介质滤波器是未来主流趋势，技术革新背景下竞争格局面临洗牌，技术领先、优先通过主设备商批量供货资质认证的厂商有望赢得更多份额，业绩确定性更强。投资建议•推荐标的：重点推荐华为核心供应商大富科技和武汉凡谷，建议积极关注世嘉科技、灿勤科技、东山精密（艾福电子）•行业跟踪：行业重点事件催化、5G整体投资节奏、设备商产品价格和出货量边际变化与市场观点的差异•市场认为，1）牌照发放，利好落地；2）滤波器行业竞争激烈，担心价格可能快速下降，行业利润空间小。3）板块估值贵，下不了手。•我们认为，1）5G牌照提前发放超预期，华为等设备商出货量超预期，板块公司业绩上升空间大；•2）当前时点行业供需仍不均衡，主设备商压价力度缩小，各厂商处在产能爬坡期和产品优化期，毛利率仍将维持高位；陶瓷介质滤波器的产品良率依赖于厂商多年积累的经验和全流程自主生产能力，壁垒较高，后来者赶上需要一定时间。•3）滤波器厂商盈利能力边际改善明显，2020年5G基站数高速放量，较2019年大幅增长是确定性事件，5G投资期较长，因此当前时点是较佳的长期投资起点。一、基站滤波器概述基站滤波器概述滤波器是什么？滤波器是基站射频核心器件，滤波器过滤的是电磁波信号，只允许需要的信号通过，主要目的是为了解决不同频段、不同形式的无线通讯系统之间的干扰问题。目前，公司主要提供的三类滤波器分别是金属同轴腔体滤波器、金属腔体+陶瓷介质谐振杆滤波器和陶瓷介质波导滤波器，后两者的原材料均涉及陶瓷介质。3G/4G时代以金属同轴腔体滤波器为主。图2：金属同轴腔体、陶瓷介质谐振和陶瓷介质三种滤波器方案的比较资料来源：嘉兆科技，灿勤科技官网，大富科技官网，国华科技官网、国信证券经济研究所整理图1：天线射频原理图资料来源：中国产业信息网，国信证券经济研究所整理工艺流程采用高温烧结工艺，流程为：射频/结构设计—介质粉末制造—喷雾造粒—压制成型—烧结—研磨—金属化—制电极—调试等环节，其中，核心制造工艺主要包括粉体配方、压制成型及烧结、金属化和调试四大环节。技术创新3G到4G滤波器形态变化不大，主流产品是金属腔体滤波器。5G时代MassiveMIMO技术和有源天线的应用驱使滤波器小型化和轻量化，滤波器行业面临技术升级，金属腔体向陶瓷介质滤波器演进。华为在推进纯介质波导滤波器的应用上最为激进，其他主设备商以半介质或小型化金属滤波器为主。图3：陶瓷介质滤波器的制造工艺基站滤波器概述资料来源：北斗星通公告，国信证券经济研究所整理图4：陶瓷介质滤波器资料来源：泉州科技，国信证券经济研究所整理陶瓷滤波器的生产技术难点在于一致性，陶瓷粉体材料的配方、生产的自动化以及调试的良率和效率都是滤波器生产的难点所在。（参考公众号“艾邦陶瓷与粉末冶金展”）陶瓷介质滤波器的生产工艺关键环节粉体制备：自有配方是企业竞争力之一。陶瓷粉体配方是决定滤波器性能好坏的关键因素，只有拥有好的材料配方才能获得相应的高Q值介质陶瓷，酸碱控制不合理、杂质等因素都将损害粉体质量。干压成型：粉末干压成型设备的自主化和生产工艺是核心竞争力之一。干压流程是将造粒好的粉料放入模具中，最终使其重排变形而被压实，形成具有一定强度和形状的陶瓷素胚。影响因素主要包括：粉体性质、粘结剂和润滑剂的选择、模具设计、压制过程中的压制力、加压方式、加速速度与保压时间等。烧结：烧结炉的自主化和生产工艺是核心竞争力之一。胚体在高温作用下，最终形成坚硬的具有某种显微结构的多晶烧结体。烧结工艺决定了陶瓷的晶粒大小和密度高低，进而影响陶瓷的机械强度和极化，工艺的改进能显著影响产品性能。资料来源：艾邦陶瓷与粉末冶金展，国信证券经济研究所整理资料来源：艾邦陶瓷与粉末冶金展，国信证券经济研究所整理资料来源：公司官网，国信证券经济研究所整理图5：陶瓷粉末图6：干压过程图7：烧结炉陶瓷滤波器的生产技术难点在于一致性，陶瓷粉体材料的配方、生产的自动化以及调试的良率和效率都是滤波器生产的难点所在。（参考公众号“艾邦陶瓷与粉末冶金展”）陶瓷介质滤波器的生产工艺关键环节CNC加工：生产工艺成熟的厂商可以跳过CNC加工环节，大幅提高生产时间。CNC加工即采用CNC数控机床进行磨削，精确陶瓷介质机体的尺寸精度。金属化：采用化学电镀、喷涂、溅射、丝网印刷等工艺在陶瓷介质基体上覆银层，经过烘银炉烧银，可使用激光设备调节镀银层。调试：传统腔体滤波器通过调节谐振杆进行调试，主要有回损参数、插损参数、带外抑制参数等。陶瓷滤波器的调试只能通过磨削，由于陶瓷打磨的不可逆性，产品的调试是影响产品良率和生产效率的关键环节。指标指标介绍回损即端口发射的信号经过滤波器返回后中间产生的损耗插损信号由一个端口发出经过滤波器由另一个端口接收后中间产生的损耗抑制指在工作频段外对信号的衰减表1：滤波器调试的几个主要指标图8：高速陶瓷精雕机图9：滤波器烧银炉资料来源：艾邦陶瓷与粉末冶金展，国信证券经济研究所整理资料来源：艾邦陶瓷与粉末冶金展，国信证券经济研究所整理资料来源：TS人生，国信证券经济研究所整理陶瓷介质滤波器在小型化、轻量化、低损耗、温度稳定性、性价比上存在优势5G时期滤波器用量成倍增加，对器件尺寸、重量、发热性能、价格提出更高要求。4GRRU重量在13-20kg之间，5GAAU重量在38-47kg之间，导致天面承重受到巨大挑战。陶瓷介质的品质因数Q值高，相对介电常数高，损耗小。根据电磁波的传播特性，当电磁波从高介电常数的介质进入低介电常数的介质时，会在介质分界面上发生发射和折射。当入射角大于或等于临界角时，电磁波会发生全反射。介质的介电常数越高，临界角越小，在介质表面容易形成磁壁，电磁场能量集中在谐振腔内，辐射损耗小。介质本身的损耗决定谐振器的Q值，Q=1/tanδ（δ是损耗角），Q值越高，电磁震荡更容易维持下去。陶瓷介质滤波器在5G应用中存在多方面优势表2：介质陶瓷介电性能参数性能参数影响相对介电常数εrεr越高，越利于器件小型化品质因数QQ值越高，介电损耗越小，以保证优良的选频特性和降低器件在高频下的插入损耗谐振频率温度系数τfΤf越小，则器件的中心频率随温度的变化而产生的漂移越小，器件稳定性越高资料来源：C114网，国信证券经济研究所整理陶瓷介质相对介电常数最高可达90以上，可大大缩小滤波器的体积和质量，且不会降低滤波的性能。滤波器的尺寸与谐振频率、材质的相对介电常数有关，谐振频率越高、相对介电常数越高，器件尺寸越小。介质滤波器几何尺寸为波导波长的一半。陶瓷介质材料比金属材料轻且便宜。行业壁垒高：认证壁垒。通过下游通信主设备商的认证并进行批量供货需要经过通信主设备商较长时间的考察、审核，供应商一旦通过主设备商的认证，主设备商不会轻易考虑更换，但若跟不上技术革新，则可能被淘汰。（对自主研发能力和快速响应能力要求高）技术壁垒。滤波器从设计到生产制造需掌握多种学科领域的关键技术，要生产出高性价比的产品，供应商需要长时间的积累。客户信任。5G和物联网时代，对万物互联的可靠性和安全性提出更高的要求和保障，系统集成商对供应商的能力认证和信任更重要，将会谨慎选用新进入者。资金壁垒。滤波器的生产设备包括模具加工设备、压铸机、数控加工中心、网络分析仪等高价值设备，批量生产前期投入资金较多。应对客户的付款信用期也需要充裕资金。基站滤波器行业壁垒主设备商5G基站滤波器供应商华为大富科技、武汉凡谷、灿勤科技、东山精密（艾福电子）、北斗星通（佳利电子）等中兴通讯国华新材料、永达、摩比发展、世嘉科技（波发特）等爱立信或诺基亚大富科技、武汉凡谷、国人通信、春兴精工、鸿爱斯、灿勤科技、东山精密（艾福电子）等资料来源：调研信息，国信证券经济研究所整理表3：四大主设备商的5G基站滤波器供应商二、基站滤波器行业市场空间5G时代基站滤波器的挑战和机遇5G相比4G时代的基站结构变化，对基站天线射频端带来增长空间1）天线和射频一体化集成AAU（天线+RRU=AAU）；2）BBU拆分为CU（集中单元）和DU（分布单元）；3）MassiveMIMO天线的广泛应用要求射频通道数大幅增加（从4G时代的平均2发2收变成未来主流的64发64收，以及32发32收或16发16收）5G时代滤波器技术革新，新产品前期毛利率较高图10：基站结构变化资料来源：5G白皮书，国信证券经济研究所整理图11：滤波器形态变化资料来源：大富科技，国信证券经济研究所整理5G宏基站容量测算电磁波在空间中的传输遵循如下公式：传输损耗=20LogF+20LogD+32.4其中，F是电磁波的频率，D是传输距离。核心假设：（1）4G频率按2.4GHz，5G频率按3.5GHz测算（2）基站是通过蜂窝的形式覆盖的，近似以圆形来模拟（3）5G信号达到4G相同的覆盖主要结论：（1）4G基站覆盖距离是5G基站的1.5倍（2）4G基站覆盖面积是5G基站的2.1倍（3）达到4G相同的覆盖，5G基站数量是4G的2倍基站滤波器市场空间详细测算：量价齐升假设前提：基于国信证券对未来几年5G基站建设数量的预测2018年是4G建设的第6个年头，4G建设高峰期发生在2014-2016年，每年建设基站近百万。按照三大运营商合计口径，2018年4G基站数已超过450万个。2019年为5G建设元年，预计2021至2023年达到高峰期，每年新增5G基站超过100万，仅基站侧投资就达到2000-3000亿元资料来源：公司公告、国信证券经济研究所整理表4：三大运营商4G基站建设统计表5：三大运营商5G基站建设预测资料来源：公司公告、国信证券经济研究所整理及预测基站滤波器市场空间详细测算：量价齐升市场空间推算：5G时代滤波器的市场空间=基站数x单基站滤波器用量（即单基站通道数量）x单通道滤波器价格4G时代滤波器的市场空间=基站数x单基站使用滤波器的价格（天面数x单天面对应价值量）基站数：国内4G基站数约450万个，全球4G基站数约为国内2倍，约900万个。按1.2倍保守计算，5G国内基站总数约540万个（建设周期2019-2025年），同期全球基站数约1080万个。按1.5倍计算，5G国内基站总数约675万个，同期全球基站数约1350万个。4G滤波器市场空间：单基站3面天线，每面天线对应的滤波器价值量目前为800-1000元，假设前期每年降价幅度20%，算得，国内4G滤波器市场空间约214.83亿元，全球市场空间约429.66亿元。5G滤波器市场空间：5G高容量热点场景的主流方案是64T64R，即64个通道，则一个基站3面天线，192个通道。预计当前价格约50元/单通道，且随着工艺水平和调试水平的进步，价格有望进一步下降，假设在5G滤波器供应期间的滤波器单价每年降幅10%。算得，国内5G滤波器市场空间为372.21亿元（是4G的1.73倍），全球市场约735.50亿元（是4G的1.71倍）。基站滤波器市场空间详细测算：量价齐升市场空间推算资料来源：公司公告、国信证券经济研究所整理资料来源：公司公告、国信证券经济研究所整理及预测2013201420152016201720184G基站数（万个）13.983.1103.91