5G時代來臨,射頻元件廠受惠最大

2018-05-25

近期市場開始討論5G議題,我們也在去年底舉辦的「2018年5G&IOT產業趨勢講座」中,提到5G時代來臨的三大關鍵技術:毫米波(mmWave)、大規模陣列天線技術(Massive MIMO)、小型基地台(Small Cell)。

關於5G三大關鍵技術,我們已經在講座上詳細介紹,並透過電子報持續為讀者們追蹤5G市場的最新發展,這邊將過去討論過的內容整理成文章,免費提供給各位讀者參考。

本文為「定錨產業週報(基本版) 2018/3/3、2018/3/10、2018/4/14、2018/5/20號」的內容節錄及補充資料,若對相關供應鏈的營運概況有興趣,歡迎以每日3元的價格訂閱「定錨產業週報(基本版)」,或以每日10元的價格訂閱「定錨產業週報(加值版)」,獲得更詳細的資訊。

首先,各位讀者必須瞭解,無線通訊傳輸的媒介為電磁波,且通訊兩端必須使用相同頻率的電磁波才能傳遞訊息,否則會相互干擾;而所謂「頻寬」,就是無線通訊傳輸的胃納量,將決定有多少裝置可以同時連線。

因為通訊兩端要使用相同頻率的電磁波才能傳遞訊息,就像是在寬闊的平地上放置火車軌道,平地的寬度就是「頻寬」,火車軌道為「頻譜」,火車就是訊息。一般我們在新聞上看到電信三雄搶標頻譜,指的就是NCC在平地上開放幾條軌道,電信三雄必須去搶標軌道,才能協助客戶傳輸訊息。

在過去4G時代,我們使用的頻譜大致落在700MHz~2.6GHz之間,但隨著連網裝置數量快速成長,頻寬漸漸不敷使用。為了提高頻譜使用率,也就是讓同一條軌道通行更多火車,產業界也研發出各種多工技術,包括分時多工接取(TDMA)、分頻多工接取(FDMA)、分碼多工接取(CDMA)......等,解決網路塞車的問題。

但在5G時代,因採用毫米波技術,將具有「大頻寬」、「低延遲」、「高傳輸速率」三大特性(詳見【圖一】)。「大頻寬」,亦即能同時容納更多連網裝置,有助推動物聯網及智慧城市等未來趨勢;「低延遲」,亦即資訊傳輸的反應時間極短,有助實現自駕車,減少道路行車風險;「高傳輸速率」,則有助推動大數據及AI雲端運算,以及雲端影音產業發展。

【圖一】5G三大特性及終端應用場景

以目前3GPP對於5G頻譜的規劃,未來5G可分為低頻(<1GHz)、中頻(1~6GHz)、高頻(28~39GHz)三個頻段,各位可以明顯看出,5G與4G在部分頻段會重疊,因此5G將分為獨立性與非獨立性兩種,其中非獨立性5G使用的頻段為Sub-6GHz,而獨立性5G使用的頻段為28~39GHz毫米波頻段。

可想而知,未來5G手機內部可能會有兩顆Modem晶片,一顆負責Sub-6GHz頻段,一顆負責28~39GHz頻段,手機可在4G、5G模式之間切換,確保最佳通訊品質。

以Qualcomm跨時代的新晶片Snapdragon 855為例,定錨研究團隊認為,該晶片應會整合Snapdragon X24、Snapdragon X50兩款Modem晶片,其中Snapdragon X24屬4G LTE Cat.20,支援7CA(載波聚合),以及在最多5CA上支援4x4 MIMO,傳輸速率高達2Gbps,主要使用頻段為2.5~4.9GHz;
而Snapdragon X50為真正意義上的5G Modem,主要使用28~36GHz毫米波頻段,傳輸速率高達2.3Gbps。

從以上資訊也可得知,外傳5G傳輸速率是4G的5~10倍,這個說法並不完全正確,因為在可預見的未來,4G並沒有被淘汰,而且傳輸速率也持續在進步。

至於5G手機何時會開始普及?根據Strategy Analystic預估,2019年5G手機出貨量達200萬支,並在未來幾年快速成長,2025年將達15億支,在智慧型手機市場滲透率達83%(詳見【圖二】)。

【圖二】5G手機出貨量預估

但毫米波的問題是,受限物理特性,波長短、傳輸損耗高、穿透性差,因此覆蓋率較低,因此產業界開發出大規模陣列天線技術與小型基地台,強化毫米波的能量與指向性,並提高5G網路的覆蓋率。

大規模陣列天線技術,亦即使用更多天線來提高訊號強度,所以未來基地台或終端裝置無線通訊模組,都會搭載更多天線,連帶提高RF元件的使用量,包括PA、LNA、交換器、天線、濾波器/雙工器......等。以4x4 MIMO無線通訊模組為例,使用的RF元件數量是單一模組的16倍,且體積不能增加太多,故單顆元件必須做得更小,墊高了廠商的進入門檻。

根據Yole Developpement預估,2016年5G射頻元件市場規模約101.2億美元,在2022年將成長至227.8億美元,CAGR=14.5%,其中以交換器、濾波器、天線成長動能較強(詳見【圖三】)。

【圖三】5G射頻元件市場規模預估

而PA元件,則因廠商開始導入MMPA(Multi-mode Multi-band Power Amplifiers)技術,將多顆PA的功能整合在一顆 PA 上,大幅減少PA的使用量。以iPhone 8為例,分為Qualcomm、Intel兩個版本,其中Qualcomm版本搭載2顆PAMiD(中高頻段1顆、低頻段1顆),1顆GSM PA。預期未來5G手機,將搭載5顆PAMiD,以及1顆GSM PA,總計6顆,遠低於先前媒體報導的15顆。

此外,2G、3G手機減少,也抵消5G手機對於PA需求的成長性,故PA產業的重點為材料從砷化鎵轉為氮化鎵,以及性能強化,帶動單顆PA價值提升,而非出貨量的成長。

要注意的是,大規模陣列天線技術不僅止用於5G,近期產業界也積極導入Wi-Fi領域,故IEEE下一世代標準802.11ax,與5G之間的競合,其實也非常值得期待。

而小型基地台的應用,則是因為目前毫米波基地台的傳輸距離只有約100公尺,與其說是基地台,反而比較像是Wi-Fi熱點,因此未來電信業者將大量鋪設小型基地台,提高5G網路覆蓋率。

對於微波/毫米波元件廠商來說,小型基地台的應用將是非常龐大的商機。過去微波元件只會用在基地台回傳核心網路系統(Back-haul),但在5G時代,基地台與小型基地台之間的聯繫,甚至小型基地台與終端裝置之間的聯繫(Front-haul),也須透過微波/毫米波,因此市場對於微波/毫米波元件需求將爆發性成長。

因此,定錨研究團隊認為,電信業者大量鋪設小型基地台,最大受惠者並不是網通模組系統廠商,而是微波、毫米波元件廠商。

總結以上,定錨研究團隊維持先前在講座上與各位分享的內容,認為昇達科、啟碁、立積,將是網通產業5G及802.11ax時代來臨的趨勢下,最有可能受惠的三家射頻元件公司,同時我們也看好PA族群,包括全新、穩懋......等公司,受惠5G時代及VCSEL消費端應用帶來的成長性。

但根據3GPP技術規劃及各國政府電信釋照的進度,電信營運商最快要在2020年才會開始進行大規模商用化,然目前市場上5G概念股評價普遍偏高,已提前反映未來利多,投資人務必留意評價風險。

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2017-12-27

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2018年2月27日,MWC 2018在巴塞隆納(Barcelona)開幕,今年廠商展出的重點,圍繞在5G、IoT、AI三大趨勢,定錨投資隨筆為您整理最新資訊。 本文為「定錨產業週報(基本版) 2018/3/3號」的內容節錄及補充資料,若對相關供應鏈的營運概況有興趣,歡迎以每日3元的價格訂閱「定錨產業週報(基本版)」,獲得更詳細的資訊。 Android手機設計趨勢 在MWC 2018展場上,主要手機品牌廠,包括Samsung、LG、SONY、華為,以及重出江湖的HMD(前身為Nokia),分別推出新款旗艦機,其中以Samsung Galaxy S9/S9+、SONY XZ2/XZ2 Compact最具特色。 觀察這些旗艦機種的功能設計,大致可歸納幾項趨勢: 1. 主相機功能持續強化 Samsung Galaxy S9/S9+搭載1,200萬畫素雙鏡頭,主打全球首創雙光圈(F/1.5、F/2.4)設計,也支援720P/960fps慢動作錄影、陷阱快門……等功能;SONY XZ2/XZ2 Compact則採用新一代CMOS IMX 400,搭載1,900萬畫素鏡頭,支援1,080P/960fps慢動作錄影、4K HDR錄影。 2. 全屏、窄邊框設計 Samsung Galaxy S9/S9+分別搭載5.8”、6.1” AMOLED螢幕,採18.5:9全屏、窄邊框設計;SONY XZ2/XZ2 Compact分別搭載5.7”、5” 4K HDR螢幕,採18:9全屏、窄邊框設計。 3. 指紋辨識功能 因應全屏、窄邊框設計,取消實體Home鍵,指紋辨識器都改至機身背面,位於主相機下方的區域,意味著Android陣營並沒有因為iPhone X帶動人臉辨識風潮,而放棄指紋辨識功能。 4. 臉部辨識功能 Samsung Galaxy S9/S9+導入臉部辨識、虹膜辨識功能,使用者可在兩者之間擇一使用,象徵Android陣營已開始具備臉部辨識的技術能力。 5. 無線充電 Samsung Galaxy S9/S9+、SONY XZ2皆導入無線充電功能。 通訊廠商備戰5G元年 通訊晶片大廠Qualcomm,不僅在4G時代獨占鰲頭,在5G時代也搶佔先機,率先推出全球首款5G晶片Snapdragon X50,包括小米、中興、OPPO、vivo、HTC、夏普、索尼移動、LG、富士通、HMD……等手機品牌廠,都名列合作夥伴名單,共同開發終端產品。 Intel近年在Modem晶片積極追趕Qualcomm,在本次MWC也展現對5G市場的野心,不僅與HP、Dell、Lenovo、Microsoft合作,運用Intel XMM 8060 Modem晶片,打造5G連網PC平台,展出首款支援5G連網的2-in-1概念機,同時結合旗下展訊、銳迪科開發行動運算晶片,預計在2019年上市。 手機品牌廠華為也不落人後,在MWC展出5G行動運算晶片Balong 5G01,號稱是全球首款符合商用標準的5G晶片,意味著華為也將成為Qualcomm在5G晶片市場的重要對手。這款晶片不僅傳輸速率高達2.3Gbps,涵蓋Sub-6GHz及毫米波頻段,並同時支援獨立性與非獨立性5G組網。 而因應5G高傳輸速率、毫米波技術……等特性,以及5G時代,微波/毫米波技術將從基地台回傳核心網路(Back-haul)、衛星通訊系統,延伸至終端裝置回傳基地台(Front-haul),且天線結構有所改變,射頻元件廠及天線廠商,也積極在MWC會場上展出支援5G的新產品。 半導體廠商搶攻AI商機 Qualcomm在本次MWC發表AI引擎,軟體核心為NPE(神經處理引擎),將支援Snapdragon 845、835、820、660,協助處理器能更有效率地運作AI程式。 Qualcomm表示,包括小米、Oppo、Vivo、華碩、中興通訊,都會利用Qualcomm提供的AI引擎,優化裝置內AI深度學習的效率,而Snapdragon 845更獲得Samsung青睞,搭載於Galaxy S9/S9+。 而聯發科在本次MWC發表新產品Helio P60,內建多核心AI處理器(Mobile APU),大幅強化AI運算效能,並導入NeuroPilot AI技術,能優化CPU、GPU、APU之間的運作,讓手機執行AI應用程式時,能運作得更順暢,並降低功耗。 市場樂觀預期,Helio P60可望獲得Oppo、Vivo、小米青睞,在中國手機市場反攻Qualcomm,並挽救聯發科近期持續低迷的毛利率表現。

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2018-03-04

車用晶片需求,半導體業者意見分歧

根據SEMI最新報告,受惠車用MOSFET、IGBT需求暢旺,以及第三代半導體材料氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)即將成為未來主流,預估2017~2022年,全球將興建16座功率及化合物半導體晶圓廠,每月投片量增加120萬片8吋約當晶圓(詳見【圖一】)。此外,英飛凌(Infenion)、恩智浦(NXP)......等IDM業者,在產能吃緊的情況下,為提高廠房使用效率,將會把晶圓薄化製程大量委外代工,帶給相關供應鏈成長契機。 【圖一】全球八吋晶圓廠產能 繼台積電宣布睽違15年再度擴增8吋產能後(詳見「台積電擴建八吋廠,瞄準車用市場商機」獨家產業報告),聯電、世界先進、中芯也相繼公布2019年資本支出計畫,且不約而同將8吋廠列為擴產重點項目之一。 聯電董事會近期通過資本預算執行案,將投資274億元,擴增蘇州和艦8吋產能1~2萬片,以及台灣8吋產能去瓶頸,並擴增廈門聯芯12吋產能,從1.7萬片提高至2.5萬片。 世界先進規劃2019年投入資本支出36~38億元,較2018年資本支出21億元大幅增加,公司預計擴增月產能2.5~3.0萬片,佔目前月產能20.6萬片的12~15%,並在2019年中旬正式量產GaN-on-SiC。 相對於晶圓代工業者樂觀看待車用、功率元件市場需求,積極擴增8吋產能,封測廠則是態度保守,例如主要承接車用、通訊MCU訂單的欣銓,近期在法說會上表示,因半導體庫存水位偏高,導致2018Q3以來訂單能見度不佳,且中美貿易戰也影響客戶下單信心,根據晶圓代工客戶產能調整狀況判斷,預期半導體產業景氣最快要到2019Q2才有機會回溫,車用MCU在連續兩年成長後,在2019年將出現小幅修正,故2019年資本支出將從30億元下修至16~17億元,顯示經營層對明年景氣持保守看法。 而在前述提及的晶圓薄化製程,國內相關企業包括茂矽、精材、宜特、頎邦、昇陽半導體......等,各家廠商近況如下: 1. 茂矽:以6吋製程為主,2018年產線剛建置完畢,進行風險性試產,規模不大。 2. 精材:以8吋製程為主,產品主要是CMOS Sensor,少部份MOSFET是承接台積電訂單,月產能約1~2萬片。 3. 宜特:以8吋製程為主,2018年正式投產,主要客戶為世界先進,月產能約2~3萬片,經營策略朝向整合後段製程一站式服務。目前良率有待改善,且擴產幅度過大,初期產能利用率偏低的情況下,恐難以攤平折舊費用。 4. 頎邦:以8吋製程為主,供應自家使用,部份訂單會委外昇陽半導體。 5. 昇陽半導體:以8吋製程為主,產品主要是MOSFET,客戶主要是歐美IDM廠商,月產能約8萬片,居國內最大,2019年將受惠Infenion、NXP持續擴大委外訂單量,營收可望維持double-digit成長幅度。 然而,台系晶圓薄化業者的訂單,主要是國際IDM大廠釋出的低階訂單,這些訂單的製程難度相對於晶圓製程來說並不高。雖然我們看好8吋晶圓代工產能吃緊,以及車用、功率元件需求強勁,有助台系晶圓薄化業者營收持續成長,但對於製程難度低、技術護城河不深的產業,在評價上我們會抱持較謹慎的態度。

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2018-12-22

波音737即將復飛,航太股訂單看旺

2019年3月10日,衣索比亞航空一架Boeing 737 MAX 8型飛機,在起飛階段墜毀,機上人員全數遇難。由於該空難與2018年10月印度尼西亞獅子航空610號班機空難,有較多共同之處,包括肇事機型都是機齡不足半年的Boeing 737 MAX 8型,且均為在起飛階段失事,使得多國民航主管機關及航空公司開始質疑該機型的安全性,目前全球374架Boeing 737 MAX系列客機全數停飛。 根據專家研究,Boeing 737 MAX 8失事的主因,主要是飛機結構設計時採取更大直徑的涵道,這個設計的好處是推進力量大、省油,但飛行時對於俯仰角更靈敏,尤其在仰角飛行時,往往會使角度不斷加大,甚至逼近臨界值的問題。但在節省成本的考量下,波音(Boeing)並未針對設計進行改良,而是加裝了一套「操控特性增益系統」(MCAS),當仰角過大時,系統會自動壓低仰角。因此,在這兩起空難之中,都有飛行員不斷拉高仰角,又被系統自動壓低的情況,以致於發生憾事。 經過一段時間的檢測,波音公司也坦承是「操控特性增益系統」無法模擬「防失速系統」出現失靈的困難狀況(參考連結),目前已針對該軟體進行更新。儘管今日美國航空宣布,將延長Boeing 737 MAX機型停飛期間至2019年9月3日,引發昨日台灣航太供應鏈重挫,但航空界對於Boeing 737 MAX復飛仍具信心,Boeing 737 MAX系列客機的在手訂單也並未下修(詳見【表一】),僅交機時程遞延,加上台灣航太供應鏈原本的產能規劃,皆落後於Boeing公司對Boeing 737 MAX系列客機的交機計畫,恰好可以利用這個機會進行調整。 【表一】Boeing在手訂單及飛機交付量 若Boeing 737 MAX無法順利復飛,航空業者向Boeing公司取消訂單,則同為單走道客機設計的Airbus A320 NEO可望成為最大受惠者。 根據Boeing公司預估,2018~2037年,民用客機交付量將達42,700架,產值約6.3兆美元,其中單走道客機(Single-aisle)受惠於新興國家航空公司崛起,以及歐美廉航的需求,出貨量達31,360架,產值3.48兆美元(詳見【圖一】)。 【圖一】2018~2037年民用客機交付量 【圖二】2018~2037民用客機產值 由於單走道客機的引擎,多數是採用美國奇異航空公司(GE Aviation)與法國賽峰公司(Safran)共同開發的CFM-LEAP系列,其中Boeing 737 MAX系列客機全數採用CFM-LEAP-1B型號,而Airbus A320 NEO系列客機採用的引擎也有半數以上是CFM-LEAP-1A型號,市場預期,以出貨量計算,CFM-LEAP引擎在未來10~15年民用航空市佔率將達70%以上。 根據專業機構研究,民用客機的成本結構,包括機體結構32%、引擎20%、整體組裝28%、系統(起落架...等) 11%、航電配備3%、內裝6%。其中,引擎是技術難度最高,成本結構佔比相對高,且產品生命週期較長的關鍵零組件。一般來說,引擎的生命週期可長達30年以上。 以前一代單走道客機引擎CFM-56為例,該款引擎在1985年首度獲得Boeing 737採用,並在1988年首度獲得Airbus A320採用,為史上最暢銷的引擎,產品生命週期即將屆滿35年。而新一代單走道客機引擎CFM-LEAP,在2010年首度獲得Airbus A320 NEO採用,並在2011年獲得Boeing 737 MAX採用,2018年CFM-LEAP出貨量已正式超越前一代產品CFM-56(詳見【圖三】),未來CFM-56將逐漸走入後裝維修市場。截至2018年底,CFM-LEAP在手訂單量高達17,275具,以每年交貨2,000具計算,未來8~9年內出貨量都不是問題。 【圖三】CFM-LEAP出貨量預估 由於台灣業者初次切入航太供應鏈,是在上一代產品CFM-56的中後期,協助原廠降低成本,且多數業者須透過漢翔整合,附加價值較低,進而反映在利潤率;然而,在CFM-LEAP時代,為提高對原廠的附加價值,部份業者如漢翔、豐達科(詳見「豐達科(3004):營運簡評」)、長亨(詳見「長亨(4546):營運簡評」)、駐龍(詳見「駐龍(4572):營運簡評」),在引擎設計初期就已經與原廠合作共同開發,隨CFM-LEAP產量在2018下半年正式超越CFM-56,經濟規模將逐步顯現,利潤率有機會持續優化。 此外,航太股也符合我們在「台股觀察週報 2019/5/19」提到的「外銷傳產股」,訂單不受華為事件影響,且直接客戶都是歐美大廠,收入幣別以美元為主,帳上也有許多美元計價應收帳款,可望在2019Q2享有匯兌利益。 2019/6/27更新 今日美國聯邦航空總署(FAA)指出,Boeing 737 MAX系列發現新的潛在問題,恐影響飛機在自動駕駛時壓低機鼻,機師是否能很快地拿回控制權。FAA表示,在Boeing公司解決這項問題以前,不會核准Boeing 737 MAX系列復飛,原先預期6月底進行測試,恐遞延至7月中旬。 因應這項問題,西南航空(Southwest Airlines)於今日宣布,將延長Boeing 737 MAX系列停飛至2019年10月1日,亦即原先業界對於Boeing 737 MAX系列將於2019Q3季末復飛的期待落空,實際復飛時間點可能會往後遞延至2019Q4。 定錨認為,只要Boeing公司在手訂單沒有遭到取消,復飛早晚只是時間問題,若供應鏈股價因此利空而下殺,應視為長線的買進機會。 2019/8/13 近期國內航太龍頭漢翔指出,先前因CFM-LEAP引擎產量不足,導致部份Boeing 737 MAX機身結構組裝完成後,在等待引擎裝機,但目前CFM-LEAP引擎產量已逐漸充足,Boeing要求供應鏈針對部份引擎料件減產5%,若Boeing 737 MAX未能在2019Q4復飛,則有可能會衝擊CFM-LEAP引擎供應鏈。 如果Boeing確定要求引擎供應鏈減產,則定錨先前介紹的航太零組件廠,包括漢翔、長亨、駐龍、豐達科,下半年營收動能都有可能會受到影響。然而,前陣子Boeing法說會,經營層仍對Boeing 737 MAX在年底前復飛充滿信心,建議投資人可以再觀察一下。 此外,由於Airbus A320 NEO同樣採用CFM-LEAP引擎,如果Boeing 737 MAX未能在年底前復飛,台系航太零組件業者仍有機會接到來自Airbus A320 NEO的轉單,所受衝擊應在可控範圍之內。

(詳全文)

2019-06-11