近日，工業化和信息化部副部長劉烈宏在第六屆中國國際大數據產業博覽會上發表了講話。

 

他表示，目前我國已經建成5G基站81.9萬個，占全球的70%以上，覆蓋了全國所有地級以上城市。5G終端的業務超過了3.1億，占全球比例超過了80%。服務器在工業領域和經濟社會各領域的應用示范項目已經超過了1萬個。此外，大數據產業鏈也已初步形成，全國評選出400余個大數據典型試點示范項目，新產品新模式不斷涌現，大數據、政府、金融、醫療、交通等領域融合不斷深入。

 

國家對5G的重視程度史無前例，其重要性不言而喻。源起基金投資方向與中國經濟增長緊密聯系，發現真正具有創新價值的產品或服務，投資成長性行業中有科技和模式創新的、確立市場地位的“領頭羊”，探尋5G發展，深挖價值，精耕細作，開展系列研究。

 

射頻器件

 

（1）射頻器件是進行信號處理的關鍵部件：射頻器件由濾波器、功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）、模數轉換器及雙工器等組成，位于天線與收發機之間，主要負責將電磁波信號與射頻信號（二進制數字信號）進行轉換。電磁波信號即天線與天線之間傳播的無線電信號，這些信號頻率較高，需要經過濾波、移頻、放大等預處理，才能作為基帶芯片輸入端的信號；反方向看，基帶芯片產生的二進制數字信號也需要進行處理才能轉化為無線電信號。

 

圖 射頻器件構成

 

按信號的通路劃分，射頻主要分為發射通路和接收通路：

 

Ø 發射通路的器件主要包括功率放大器、濾波器、DA、射頻調制器等；

Ø 接收通路的器件主要包括低噪聲放大器（LNA）、濾波器、AD及混頻器等。

相關器件的作用為：

Ø 雙工器：異頻雙工電臺，中繼臺的主要配件，其作用是將發射和接收訊號相隔離，保證接收和發射都能同時正常工作；

Ø 功放：功率放大器，調制振蕩電路所產生的射頻信號功率很小，經射頻功率放大器一系列的放大（緩沖級、中間放大級、末級功率放大級）后獲得足夠射頻功率，饋送到天線上輻射出去；

Ø 低噪放：將接收自天線的信號放大，便于后級處理，一個好的低噪音放大器在放大信號的同時能產生盡可能低的噪音及失真；

Ø 濾波器：由電容、電感和電阻組成，可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。4G時代的濾波器主要以金屬腔體濾波器為主，優勢在于工藝成熟、價格低，但由于其體積大，發熱多，難以在高密集型天線中廣泛使用，產品將逐漸轉向介質濾波器為主，其擁有體積小、損耗少、介電數高等優勢；

Ø DA/AD：模數轉換器(ADC)，將模擬信號轉換為數字信號的器件；數模轉換器(DAC)，將數字信號轉換為模擬信號的器件；

Ø 數字上變頻：無線電發射鏈路中，數字信號轉換成模擬信號，再經混頻后得到比原始信號高的期望的射頻中心頻率，然后信號經過放大到適當功率，最后經過限制帶寬后經天線發射出去；

Ø 數字下變頻：在超外差式接收機中，如果經過混頻后得到的中頻信號比原始信號的頻率低，那么此種混頻方式叫做下變頻；

Ø 射頻調制器：分為鄰頻和隔頻調制器，其功能是把信號源，所提供的視頻信號和音頻信號調制成穩定的高頻射頻振蕩信號；

Ø 混頻器：利用非線性元件，例如二極管，把兩個不同頻率的電信號進行混合，通過選頻回路得到第三個頻率的信號的裝置。

 

（2）5G時代射頻器件將迎來量價齊升：由于5G基站引入Massive MIMO，以64信道的天線陣列為例，預計其未來將可容納64個功率放大器、64個低噪聲放大器和64個濾波器等器件。當中，濾波器及功率放大器等射頻組件的工藝需進一步升級，產品將更加的小型化。預期射頻器件的單價以及市場對射頻器件的需求將大幅提升。目前，國內僅在濾波器一項在全球的占比較高，達70%，主要生產商為春興精工、大富科技和武漢凡谷等；在低噪放、功放、AD/DA等領域的全球占比較低，介于0.5%-4%之間。

 

印制電路板

 

（1）基站PCB的價值量將大幅提升：印制電路板即Printed Circuit Board，簡稱PCB，主要由絕緣基材與導體構成，是電子元器件鏈接的提供者，在電子設備中起到支撐、互聯的作用，結合電子、機械、化工材料等而制成，是絕大多數電子設備產品必須的原件。PCB行業上游為覆銅板，下游涵蓋所有電氣電路產品。

由于5G基站天線的集成度要求顯著變高，AAU需要在更小的尺寸內集成更多的組件，需要采用更多層的PCB技術，因此單個基站的PCB用量將會顯著增加，其工藝和原材料需要進行全面升級，技術壁壘全面提升。5G基站的發射功率較4G大幅擴大，要求PCB用基材全面升級，需符合高頻高速、散熱功能好等特性，如介電常數、介質耗損小而穩定，與銅箔的熱膨脹系數盡量一致，吸水性低，其他耐熱性、抗化學性、沖擊強度、剝離強度好。PCB的加工難度也會顯著提升，高頻高速的物流和化學性質與普通PCB不盡相同，導致加工過程不同，同一塊PCB上需要實現多種功能，將不同材料進行混壓。因此，PCB價值量也將進一步提升。

 

（2）5G網絡將對高頻高速的印制電路板需求較大：根據Prismark，2016年通信設備、計算機和消費電子對PCB的需求量分別占總需求的28.8%、26.5%和14.3%，合計近70%，是對PCB需求最高的三大領域。預計2017年到2021年四年內，通信設備和汽車電子有望成為驅動PCB行業發展的新動能，二者的年復合增長率將分別達到7%和6%。通信網絡建設本身對PCB的應用主要在無線網、傳輸網、數據通信以及固網寬帶等領域。5G建設初期，對于PCB的需求增量體現在無線網和傳輸網上，對PCB背板、高頻板、高速多層板的需求較大。目前，PCB龍頭公司以臺灣和日本企業為主，國內發展較好的有深南電路、滬電股份、景旺電子等，但國內企業在高頻PCB領域的出貨量的全球占比僅約為4%。

 

小基站

 

（1）小基站相較傳統室內分布系統的優勢突出：小基站主要專注熱點區域的容量吸收和弱覆蓋區的信號增強，信號覆蓋范圍從十幾米到幾百米。此前，小基站的應用并不廣泛。因5G頻段上移，使網絡覆蓋能力下降，僅憑宏基站難以滿足巨大的設備連接數密度、毫秒級的端到端時延等技術和服務需求。目前，80%的數據流量來自室內的熱點區，包括辦公場地、商場、廣場和公交地鐵等場景。如營運傳統室內分布系統進行室內覆蓋則成本太高，且其難以支持3.5GHz及以上的高頻或Massive MIMO的要求。由于小基站結構簡單、部署和擴容方便，可根據不同的場景（購物中心、校園、公寓、地鐵、機場、隧道等）靈活選擇不同的商業模式，且其產業鏈成熟有助于降低部署成本。

 

（2）小基站將逐漸成為5G網絡中不同于宏基站的重要增長點：在商業區、景點、交通樞紐類的熱點價值區域，用戶話務集中、流量需求高，但宏基站難進入。在城中村、別墅區等居民區，基站偽裝要求高、部署困難，宏基站的進場也是挑戰。在體育場、會展中心等低頻熱點區域，用戶需求具有突發性和不連續性，宏基站覆蓋和運營成本較高。小基站體積小、功耗低、部署便捷的特點，非常適合以上三類場景網絡覆蓋。5G時代“宏基站為主，小基站為輔”的組網方式可望有效解決網絡覆蓋問題，小基站將成為5G網絡后期的一個增長點。目前，小基站市場的主要供應商包括華為、中興通訊、愛立信、諾基亞、邦訊技術、京信通信等。

 

承載網產業鏈解析

 

1.光纖光纜

 

（1）光纖光纜及光纖預制棒簡介：光纖，完整名稱叫做光導纖維，是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導工具。目前通信用的光纖，基本上是石英系光纖，其主要成分是高純度石英玻璃。光纖通信系統，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波，以達到通信的目的。

 

光纜是以一根或多根光纖或光纖束制成符合化學、機械和環境特性的結構。不論何種結構形式的光纜，基本上都是由纜芯、加強元件和護層三部分組成。

 

光纖產業鏈可歸總為光纖預制棒-光纖-光纜，光纖預制棒拉絲制成光纖，光纖加上保護套制成光纜。其中，光纖預制棒是以鍺礦石和多晶硅為原料，加入氫氣、氦氣等，制成的高純度石英玻璃棒，在產業鏈利潤占比高達70%，是光纖制造的核心，目前我國光纖光纜制造企業超150家，但實現光纖預制棒、光纖及光纜一體化企業僅10家，包括長飛光纖、亨通光電、中天科技、烽火通信等。

 

（2）中國光纖光纜產能增速高于全球，2019年出現產能過剩現象：伴隨著2014-2018年中國4G網絡和光纖寬帶的高速發展，中國光纖光纜產業鏈也迎來一輪產能擴張。根據CRU統計，2013-2018年，全球光纜產量復合增長率排名，中國高達18%，超過全球平均水平。光棒、光纖、光纜產能規模不斷擴大，結束了2016-2018年持續兩年多的光纖需求緊張的局面。在全球5G大規模建設啟動之際，呈現出產能過剩的情況。截至2019年底，中國企業光纖光纜市場占有率為46%，美國企業市場占有率為15%，日本企業市場占有率為19%。

 

（3）5G對光纖需求的增長或能夠帶來光纖光纜行業的改善：隨著中國光纖寬帶家庭覆蓋率超過90%，2018年底以來，中國光纖市場需求回落，光纖市場出貨量和價格同步下降，光纖光纜行業為期三年的景氣周期結束。2020年，隨著中國三大運營商加大5G網絡建設投資力度，5G成為全球光纖市場增長的一個積極因素。中國工程院院士鄔賀銓預測，5G時代所需基站數量將是4G時代的約4-5倍，帶寬是4G時代的10倍，5G基站的密集組網需要應用大量的光纖光纜，對光網絡提出了更大的需求和更高的標準。國泰君安證券預測，5G對光纖光纜的需求未來3年內至少為4G的3-4倍，將達到6億芯公里，5G需求將能改善光纖光纜行業周期向下的狀況。此外，根據CRU報告，預計2020年全球和中國總的光纜需求量分別為5.1億芯公里和2.5億芯公里；至2021年這一數據分別上升至5.6億芯公里和2.9億芯公里。

 

（4）具有“棒纖一體化”能力的公司將更有利于在行業中生存：在目前光纖光纜產能過剩的狀況下，短期5G建設對于光纖光纜的需求影響并不大。不管是中國還是全球，預計未來2-3年的光纜需求同比增長均為個位數，市場供大于求的情況將繼續維持2-3年的時間。國內市場在光纜價格方面將持續面臨一定挑戰，雖海外市場有一定的發展機遇，但鑒于新冠疫情和中美摩擦影響，且國內光纖光纜企業價格優勢不明顯，海外市場的拓展仍有難度。總體而言，具有“棒纖一體化”能力的公司將有利于在行業中生存。

 

光模塊

 

（1）光模塊簡介：光模塊是用于交換機與設備之間傳輸的載體，是光纖通信系統中的核心器件。光模塊的主要功能是在光通信網絡中實現光電信號的轉換，主要包括光信號發射端和接收端兩大部分。光端機、光纖收發器、交換機、光網卡、光纖路由器、光纖高速球機、基站、直放站等設備的光口板都配置有對應的光模塊。

 

光模塊發射端的主要作用是將電信號轉化為光信號，接收端則將光信號轉換成為電信號。同時，發射端與接收端均需與傳輸介質——光纖對準耦合，才能實現光電信號的收發、轉換，這就要求發射端、接收端以特殊工藝分別封裝成TOSA（Transmitter Optical Sub Assembly，光發射組件）和ROSA（Receiver Optical Sub Assembly，光接收模塊）。一般ROSA中封裝有分光器、光電二極管（將光壓裝換成電壓）和跨阻放大器（放大電壓信號），TOSA中封裝有激光驅動器、激光器和復用器等。

 

圖 光模塊結構（上）及其簡易原理圖（下）

 

TOSA、ROSA和電芯片是光模塊中成本比重最高的三個部分，分別占35%、23%和18%。TOSA和ROSA中的技術壁壘主要在于兩方面：光芯片和封裝技術。TOSA和ROSA中的光芯片是光模塊的核心元件，成本占比接近50%，且有提升趨勢。光芯片分為有源光芯片和無源光芯片。有源光芯片包括發射端的激光器芯片和接收端的探測器芯片。其中，激光器芯片價值占比大，技術壁壘高，是光模塊核心中的核心。

 

 

圖 光模塊成本拆分

 

激光器主要分為EML（電吸收調制激光器，基于磷化銦）、VCSEL（垂直腔面發射激光器，基于坤化鎵）、DFB（分布式反饋激光器，基于磷化銦）三種類型。其中VSCEL是面發射型激光，主要用于500米內短距離傳輸。而EML、DFB均為邊發射型，兩者區別在于EML為外調制光（由外電路控制激光的通斷），而DFB為直接調制（直接控制激光的開關）。EML主要用于遠距離高速率傳送，DFB主要用于接入網、傳輸網、無線基站和數據中心等中長距離傳輸。

 

表 光模塊激光器對比

 

（2）國內優勢在于器件封裝，短板在于高端光芯片和電芯片：國內設備廠商依靠器件封裝優勢在全球份額世界領先。但目前在技術門檻較高的高端光芯片領域依然落后于國際領先水平，仍由國外廠商主導。高端光通信芯片與器件國產化率不足10%，25Gbps及以上高速率光芯片國產化率更是僅3%左右。目前國內僅擁有10Gbps速率及以下的激光器、探測器、調制器芯片的量產能力，10Gbps速率及以下的國產化率約50%。VCSEL、DFB、EML等高速率芯片仍然嚴重依賴進口，主要由美國、日本廠商主導。電芯片更是完全依賴進口。

 

在集成后的光模塊市場，頭部企業的全球市占率較為分散，菲尼薩領先，其2017年的市占率為14.8%；目前國內領先的企業是光迅科技，全球市占率約5.6%，該公司公司10G的DFB和EML均已量產，25G的DFB有望近期實現量產。

 

圖 2017年光模塊及光、電芯片國產化率情況

 

（3）光模塊需適應場景要求進行選擇，前傳需采用工業級光模塊，需求量預計將達數千萬量級：由于5G前傳、中傳和回傳在速率容量、傳輸距離、工作環境、光纖資源和同步特性等方面對光模塊的需求不同，同時5G光模塊在傳輸距離、調制方式、工作溫度和封裝等方面存在不同方案，因此光模塊需結合應用場景、成本等因素適需選擇。前傳光模塊由于涉及室外應用，需要工業級光模塊（-40-85℃）；中傳和回傳光模塊應用于散熱條件好的機房環境，可采用商業級光模塊。

 

由于5G基站密度高于4G，5G光模塊總需求量預計超過4G，尤其DU可以星型方式連接多個AAU，前傳光模塊預計將產生數千萬量級的需求。

 

核心網產業鏈解析

 

1.交換設備

交換設備是核心網的基礎構件，是IP報文轉發的核心，按應用領域可劃分為電信網中的路由器和以太網中的交換機，長期以來以交換機和路由器為主的交換設備市場格局穩定，以軟硬件一體化的品牌機為主，準入門檻高，客戶黏性強，缺乏開放性。

 

2.SDN/NFV

5G核心網最大的變化是引入了SDN/NFV技術，以滿足網絡切片的應用需求。SDN/NFV把核心網的功能分拆成不同的模塊，實現設備的軟硬件解耦，以及網絡功能的虛擬化和軟件化，進而通過軟件實現對網絡硬件的管理。總的而言，SDN使數據轉發和控制設備分離，實現控制面集中管理，將網絡變為可編程的開放式設備，可對硬件進行分離管理，提高運營效率。NFV通過X86服務器將各個節點硬件的功能進行虛擬化處理，變為軟件化，從而提高數據中心的靈活性，加快部署和升級效率。二者重構了網絡架構，改變了網絡中設備的表現形態。引入SDN/NFV技術后，5G網絡將具備全面的統一管理調度能力，可靈活配置和調整網絡資源實現靈活互聯，進一步增強面向客戶的個性化、定制化服務能力。

 

（1）SDN：即軟件定義網絡（Software Defined Network），它的重要組成部分來自兩個方面：控制面（Control Layer）和數據轉發面（Data Layer）；其設計理念是將網絡的控制平面和數據轉發平面進行分離，將網絡管理權限交由控制層的“控制器”負責，從而通過控制器中的軟件平臺實現對底層硬件的控制和編程，令資源靈活調配。SDN的主要供應商包括華為、思科、Juniper、新華三、Arista、Intel、IBM等。

 

SDN網絡中，網絡設備僅負責單純的數據轉發，而控制面則通過獨立的網絡操作系統。這樣集中管理的方式，能大幅提升網絡資源的分配效率。

 

 

圖 傳統網絡架構和SDN網絡架構比較

 

具體看，SDN的核心技術主要集中在三個方面。一是數據轉發和控制分離；二是控制邏輯集中；三是網絡能力開放。控制邏輯集中主要是在數據轉發于控制分離之后，推動控制面向集中化管理發展。網絡能力開放主要是集中管理后，采用規范化的北向接口為上策應用提供按需分配的網絡資源機服務，進而實現網絡能力開放。網絡能力開放化可以令網絡可編程，使得網絡功能向服務化發展。

 

（2）NFV：即網絡功能虛擬化（Network Function Virtualization）,是通過使用X86服務器和虛擬化技術將傳統網絡硬件進行軟件化處理，以替換各個節點上昂貴的通信硬件。這是將各個節點上實體設備軟件化的一個過程，這些實體硬件設備有路由器（Router）、防火墻、負載均衡器（Load Balancer）等將其虛擬化。將網絡功能從專用設備遷移到通用X86服務器上運行的虛擬機中，能加速網絡服務的部署效率和降低購置硬件費用。NFV的主要供應商包括思科、愛立信、華為、VMware、諾基亞、HPE、DELL EMC、Juniper、中興等。

 

（3）伴隨著SDN/NFV的引入，交換設備將向白牌化方向發展：SDN/NFV的引入將打破傳統交換設備軟硬一體化的特性，拉低交換設備的進入門檻，有利于引入新進者。同時，運營商也可以通過對設備供應的規范化，提升在設備產業鏈中的技術主導能力和議價能力。

 

交換設備白牌化分化出了交換芯片、白盒硬件和網絡OS軟件三類廠商，提升了SDN控制器和操作系統方案的整體要求，是新進廠商實現彎道超車的重要契機。其中，網絡OS廠商在開放體系中具備承上啟下的關鍵地位，將逐步把握產業定價權，純粹硬件廠商的地位將逐步削弱。

 

5G網絡產業市場規模預測

 

（一）5G無線接入網市場規模預測

 

天風證券根據Costa鏈路衰減模型測算，5G宏基站將至少為4G的1.7倍，微小基站將達2000萬座。截至2020年底，國內4G基站達544萬座，其中約85%為宏基站，由此預測，整個5G周期，5G宏基站的規模有望達到786萬座。2019年，根據工信部數據，全國建成5G宏基站超13萬座；2020年，中國移動計劃投資新建25萬座5G宏基站，中國電信和中國聯通計劃共建共享25萬座5G宏基站，此外，業界預測中國廣電有望部署5萬座5G宏基站。結合4G周期建設經驗，預測5G宏基站將達786萬座，各年度新增情況如下：

 

 

圖 國內5G宏基站年度新增規模預測（單位：萬座）

 

5G宏基站單站價格2019年約30萬元，隨著產業鏈成熟，2020年大幅降至約18萬元，預計此后仍將逐年遞減，但降幅將縮小。由此預測，國內5G宏基站市場空間約為10760億元。其中，各年度市場空間情況如下：

 

表 國內5G宏基站年度市場空間預測

 

其中濾波器部分，假設每個基站有3面天線，每面天線有64只濾波器，預計5G時代我國共需要15.1億個濾波器。根據市場數據，介質濾波器2019年單價約為60元/個，假設隨著規模量產單價逐年下降10%，到2029年約為21元/個。結合濾波器所需數量和當期單價，預期到2029年，建設5G基站所需的濾波器市場空間約為584億元。

 

表 國內5G宏基站濾波器年度市場空間預測

 

PCB部分的市場規模為377億元：

 

表 國內5G宏基站PCB年度市場空間預測

 

5G小基站約2000萬座，以1萬元/座價格計算，5G小基站市場規模有望達2000億元：

 

表 國內5G宏基站年度市場空間預測

  

（二）5G光通信市場規模預測

 

光模塊方面，結合前述宏基站預測數量，以及光模塊的價格、采用的各類型光模塊的行業經驗等，預計前傳市場光模塊的需求規模為4716萬個，市場空間255億元；中回傳市場光模塊需求量1258萬個，市場空間384億元。

 

表 國內5G前傳光模塊市場空間預測

 

表 國內5G中回傳光模塊市場空間預測

 

光纖光纜方面，國泰君安證券預測，2020-2022年國內5G對光纖光纜的需求至少為4G的3-4倍，將達到6億芯公里。參考中國移動2020年7月的光纜集采價格（40元/芯公里），預計2020-2022年5G帶動光纖光纜的市場規模將為240億元。

 

（三）SDN/NFV市場規模預測

 

綜合CCW Research、ABI Research等機構預測，我國SDN 2020年市場規模約27.1元，至2023年將增至63.1億元，CAGR=32.5%；NFV 2020年市場規模約44.1億元，2022年將增至93億元，CAGR=45.2%。

 

從宏觀角度來看，在政策、市場等利好因素驅動下，中國5G應用有望保持領先。源起基金相信，唯有與產業鏈上下游合作伙伴攜手，才能打造良好的5G產業生態，為數字經濟發展注入新動能。

 

源起基金順應時代潮流，抓住發展機遇，把目光投向了未來產業集聚發展的新高地，充分發揮自身優勢，精選5G產業投資賽道，構建多元化、覆蓋廣的服務體系，以尋求對產業格局及產業生態環境帶來改變，為社會創造價值。

 

已投項目