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5G天线材料的变革与发展

国开联 2020.09.01

5G作为我国新基建的重要任务和核心基础是人工智能云计算大数据等颠覆性技术赋能各行各业的重要支撑已经进入了快速发展阶段天线作为5G通信的重要一环无论是在5G终端还是5G天线都是信号与发射接收的关卡天线性能的好坏直接影响通信的质量随着5G基站数量的爆发天线5G网络中的作用将越来越重要

5G天线核心技术变革驱动相关材料革新

5G天线材料的更新来自于5G天线技术的革新升级2G到5G5G天线一直延续着轻量化、小型化、多频段、高频率的特性。5G天线主要分为基站天线和终端天线,在基站天线方面,为提高数据传输速度、减缓传输延时、增加移动性,5G采用Massive MIMO(大规模天线)技术使天线从4/8通道上升至了64通道、128通道,同时也提升了设备的运行功耗,原有的器件材料已难以满足5G的需求从而推动了材料的革新而在终端方面5G频段的增加也使得终端设备单机天线的数量有所提升相应核心零部件的材料需求量也有所增加同时5G设备耗电量的大幅提升也相应对天线的材料提出了更高的要求

五大核心零部件领域相关材料将迎爆发性增长机遇

5G天线中,天线、天线阵子、PCB射频滤波器功率放大器是影响5G天线性能的核心所在,为匹配5G高频高速的需求相关材料也不断革新

天线天线的性能直接决定了通信的质量,4G时代的天线材料由于介电性能相对较差、吸水性强且其高频传输损耗较大,无法满足高频、高传输的5G天线LCPMPI逐渐成为主要材料

天线阵子:5G采用Massive MIMO的技术,单面的天线阵子数量由8个上升到64128个甚至更多的天线阵子,天线阵子趋向于轻量化,塑料替代金属板材/钣金成为天线阵子的主要材料之一;

PCB由于天线阵子主要集中于PCB上随着天线阵子数量的提升PCB的面积和层数也不断提升,传统的PCB板难以满足高频高速的5G信号传输需求,介电性能优异的PTFE将取代FR-4成为5G时代PCB基板的重要材料;

射频滤波器5G的每一条通道都需要滤波器构成完整的通路因此5G时代对滤波器的数量需求不断上升也对滤波器的体积和质量提出更高要求陶瓷介质基于高稳定性、高Q值、高介电常数的特点成为5G射频滤波器的重要材料

功率放大器PA):5G对高功率、高性能、高密度的射频元件需求不断增加,GaN功率放大器以其高击穿电压、高功率、大带宽、高效率等优势符合新技术要求,逐渐成为LDMOS的最佳替代者。

相关材料潜在市场规模不断扩大高端领域国产化仍需突破

当前我国已加快对5G基站的布局根据中国工信部未来5G宏基站的数量将是4G基站的1.25倍约为450万整体投资额将达到7050亿元5G宏基站数量的快速增长将驱动天线以及相应材料的市场规模同步扩大5G终端方面随着5G的大规模商用将带动智能手机智能平板智能可穿戴设备等终端设备出现新一轮更新换机潮终端天线的市场规模也相应扩大,相关材料的潜在市场存在进一步扩大的空间。

   

但从目前市场竞争格局来看5G新材料的国产化率仍然不及预期由于材料特殊性且技术壁垒较高我国5G天线关键材料主要集中在低端产能部分高端产能电子级的材料多依赖于进口。以LCP为例目前LCP的电子级材料市场行业集中度较高主要被塞拉尼斯、宝理塑料、住友化工等日美企业所垄断,2019年三家企业的产能市场占比达60%,而目前国内只有沃特新材料突出重围。

  当前全球主要发达国家针对5G已经拟定了明确的计划我国也制定了5G的发展计划,并加快5G商用的步伐。我国在5G技术的领先将推动我国成为5G最大的领先市场天线作为5G网络构建关键的一环在核心关键材料领域仍需突破而滤波器和天线一体化将成为主要发展趋势未来全球5G天线的市场规模将达690亿美元为相关材料市场的增长带来海量增长空间


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