5G天線材料的變革與發(fā)展

國開聯(lián) 2020.09.01

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5G作為我國新基建的重要任務和核心基礎，是人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等顛覆性技術賦能各行各業(yè)的重要支撐，已經進入了快速發(fā)展階段。天線作為5G通信的重要一環(huán)，無論是在5G終端還是5G天線，都是信號與發(fā)射接收的關卡，天線性能的好壞直接影響通信的質量。隨著5G基站數(shù)量的爆發(fā)，天線5G網(wǎng)絡中的作用將越來越重要。

5G天線核心技術變革驅動相關材料革新

5G天線材料的更新來自于5G天線技術的革新升級，從2G到5G，5G天線一直延續(xù)著輕量化、小型化、多頻段、高頻率的特性。5G天線主要分為基站天線和終端天線，在基站天線方面，為提高數(shù)據(jù)傳輸速度、減緩傳輸延時、增加移動性，5G采用Massive MIMO（大規(guī)模天線）技術使天線從4/8通道上升至了64通道、128通道，同時也提升了設備的運行功耗，原有的器件材料已難以滿足5G的需求，從而推動了材料的革新。而在終端方面，5G頻段的增加，也使得終端設備單機天線的數(shù)量有所提升，相應核心零部件的材料需求量也有所增加，同時5G設備耗電量的大幅提升，也相應對天線的材料提出了更高的要求。

五大核心零部件領域相關材料將迎爆發(fā)性增長機遇

5G天線中，天線、天線陣子、PCB、射頻濾波器、功率放大器是影響5G天線性能的核心所在，為匹配5G高頻高速的需求，相關材料也不斷革新。

天線：天線的性能直接決定了通信的質量，4G時代的天線材料由于介電性能相對較差、吸水性強且其高頻傳輸損耗較大，無法滿足高頻、高傳輸?shù)?/span>5G天線，LCP、MPI逐漸成為主要材料。

天線陣子：5G采用Massive MIMO的技術，單面的天線陣子數(shù)量由8個上升到64、128個甚至更多的天線陣子，天線陣子趨向于輕量化，塑料替代金屬板材/鈑金成為天線陣子的主要材料之一；

PCB：由于天線陣子主要集中于PCB上，隨著天線陣子數(shù)量的提升，PCB的面積和層數(shù)也不斷提升，傳統(tǒng)的PCB板難以滿足高頻高速的5G信號傳輸需求，介電性能優(yōu)異的PTFE將取代FR-4成為5G時代PCB基板的重要材料；

射頻濾波器：5G的每一條通道都需要濾波器構成完整的通路，因此5G時代對濾波器的數(shù)量需求不斷上升，也對濾波器的體積和質量提出更高要求，陶瓷介質基于高穩(wěn)定性、高Q值、高介電常數(shù)的特點成為5G射頻濾波器的重要材料。

功率放大器（PA）：5G對高功率、高性能、高密度的射頻元件需求不斷增加，GaN功率放大器以其高擊穿電壓、高功率、大帶寬、高效率等優(yōu)勢符合新技術要求，逐漸成為LDMOS的最佳替代者。

相關材料潛在市場規(guī)模不斷擴大，高端領域國產化仍需突破

當前我國已加快對5G基站的布局，根據(jù)中國工信部，未來5G宏基站的數(shù)量將是4G基站的1.25倍，約為450萬，整體投資額將達到7050億元，5G宏基站數(shù)量的快速增長將驅動天線以及相應材料的市場規(guī)模同步擴大。在5G終端方面，隨著5G的大規(guī)模商用，將帶動智能手機、智能平板、智能可穿戴設備等終端設備出現(xiàn)新一輪更新?lián)Q機潮，終端天線的市場規(guī)模也相應擴大，相關材料的潛在市場存在進一步擴大的空間。

但從目前市場競爭格局來看，5G新材料的國產化率仍然不及預期，由于材料特殊性，且技術壁壘較高，我國5G天線關鍵材料主要集中在低端產能部分，高端產能、電子級的材料多依賴于進口。以LCP為例，目前LCP的電子級材料市場行業(yè)集中度較高，主要被塞拉尼斯、寶理塑料、住友化工等日美企業(yè)所壟斷，2019年三家企業(yè)的產能市場占比達60%，而目前國內只有沃特新材料突出重圍。

當前全球主要發(fā)達國家針對5G已經擬定了明確的計劃，我國也制定了5G的發(fā)展計劃，并加快5G商用的步伐。我國在5G技術的領先，將推動我國成為5G最大的領先市場，天線作為5G網(wǎng)絡構建關鍵的一環(huán)，在核心關鍵材料領域仍需突破，而濾波器和天線一體化將成為主要發(fā)展趨勢，未來全球5G天線的市場規(guī)模將達690億美元，為相關材料市場的增長帶來海量增長空間。

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