射频测试设备行业市场分析

射频测试设备行业市场分析

一、5G进程加快,射频测试受益

射频测试设备主要由测试仪表、屏蔽箱、测试软件等部分构成.5G时代,射频测试变得愈发重要,且大规模天线阵列技术的使用使得5G时代射频性能测试难度和测试时间较LTE时代成几何倍数增加,而天线的测试必须在屏蔽箱里完成,因此将对屏蔽箱产生大量需求.1屏蔽箱介绍是利用导电或者导磁材料制成的各种形状的屏蔽体，将电磁能力限制在一定空间范围内，用于抑制辐射干扰的金属体。并对传导和辐射进行处理，以实现给被测无线通讯设备提供无干扰的测试环境的设备。其技术难点在于：1、密闭箱体内实现对外部信号的屏蔽效能，包括电缆线的专用接头；2、对内部信号的吸波设计，防止反射；3、夹具的多轴转动伺服电机，测试天线的方向性；4、温箱是一个专门的设备，其与屏蔽箱的整合技术难度较大。2测试仪表介绍其是射频测试领域技术含量最高的设备，包括两类，一种是纯粹检测射频指标的仪表；另一种是数字化且带有协议栈的仪表。两种仪表均具有较大技术难度，目前仍以日本和美国的公司为主，安捷伦（以子公司Keysight为主）、罗德施瓦茨和安立是全球代表。

开关器件和功率器件进行高精度测试有部分屏蔽箱需求.射频模组一般把功率器件（PA）和开关器件（ASM）进行统一封装,天线则是单独封装.测试时,PA和ASM先做纯电信号测试,使用两路电缆(cable)线接仪表,分别为为射频器件的输入和输出.测试仪表一般为两台,一台产生信号源输入,一台对射频器件的输出进行测量.PC上运行测试程序,控制仪表以及外围电路,测试是否能够达到性能指标要求.随着频段的升高,电路的等效电容和电感愈发明显,会产生等效天线效应,从而接收到空间中无线电信号,对原来的电信号产生干扰.因此,如果要求进行高精度测试则需要在屏蔽箱里完成,从而对于ASM和PA有部分屏蔽箱的需求.

天线器件的测试属于空口测试,过程需在屏蔽箱内完成.输入信号没有直接接到测试板上,而是通过天线辐射,由测试板上的待测天线进行接收.此时开放空间中的同频段无线电信号亦会被接收,从而对待测天线上的有用信号产生干扰,影响天线指标的计算,因此必须使用屏蔽箱完成测试.

5G建设分为非独立组网（NSA）和独立组网（SA）.建设初期,运营商一般会选择NSA方式,让5G和4G共用一个核心网络以节省前期投资,完成过渡和5G网络普及工作.但NSA的缺点在于无法支持低延迟等5G新特性,且用户手机必须同时连接5G和4G网络,增加手机耗电,SA独立组网方式则更符合用户对于5G的认知,即网速快、延迟低、功耗小,因此SA才是5G网络的最终发展方向

二、2020年将迎来5G投资大年.

目前,三大运营商均已表明5G独立组网的方向,其中,中国移动董事长杨杰表示,希望SA建设越早越好,从明年一月份开始,国内将不会有只搭载NSA模式的新手机入网；中国电信董事长柯瑞文表示,中电信将把握5G本质与核心,坚持SA的目标网方向,力争在2020年率先全面启动5GSA网络升级；中国联通也公布了5G部署方案,将以SA为目标架构,5G网络计划2020年正式商用.因此,2020年将迎来5G投资大年.三大运营商部分5G建设内容-中国电信中国移动中国联通发展策略①共同促进5G标准成熟②共同打造5G智能网络③共同创造5G应用模式④共同繁荣5G终端产业①5G+计划②5G+4G③5G+AICDE④5G+Ecology①开展5G规模试验，打造产业生态②进行5G配套资源的改造，研究推进5G的共建共享标准建设主导5G国际标准化项目及任务33项，申请5G发明专利197项牵头15个项目申请专利超千项牵头立项3个项目规模试验城市数量17个17个16个网络规划以独立组网为目标方向，初期同步推进非独立组网规模试验以独立组网为目标架构，同步推进非独立组网和独立组网发展主要地区4G/5G共存的核心网基本改造完成终端3月推出超过1200台5G终端进行测试上半年推出5G智能手机和首批自主品牌5G终端产品6款手机终端、5款行业终端和4款模组产品（一）、、2020年5G设备销量占比有望达到10%左右.

国内智能手机终端产量从17年陷入低迷,根据消费电子2-3年换机周期,判断已逼近换机边缘.2020年苹果迎5G商用大年,此外国内安卓厂商新机型密切发布,设备供应商核心受益.据预测,未来5年全球5G手机渗透率将从0.9%提升至51.4%,2023年5G手机出货量将达7.7亿部.

2019-2023年全球5G手机出货量及渗透率走势预测

目前,国内手机厂商中,除了华为巴龙50005G芯片以外,已推出的5G手机大多数采用高通X50外挂基带,仅支持“4G核心+5G基站“的NSA组网模式,无法在SA网络覆盖的地区使用5G信号.在明年5GSA网络大规模部署的背景下,5G基础设施的快速搭建将迅速扩大5G网络的覆盖范围,对于手机厂商推出支持SA网络的5G手机起到巨大的催化剂作用,预测2020年,5G手机销量将迎来爆发,5G设备销量占总销量比例将由2019年的不到1%提升至2020年的10%左右.部分5G基带芯片对比厂商型号工艺模式商用情况华为巴龙50007nm多模已商用高通Ｘ5028nm单模已商用高通Ｘ557nm多模未商用联发科Ｍ707nm多模未商用紫光展锐春腾51012nm多模未商用三星Ｅxynos510010nm多模未商用全球手机销量按网络制式划分

5G时代助推射频检测需求提升.无线通信设备的发射和接收性能决定着其在通信网中的表现.在设备研发和生产阶段对设备进行性能测试显得尤为重要.从2G、3G时代,到LTE及今后的5G,无线设备性能测试会变得愈发重要.且大规模天线阵列技术的使用使得5G时代射频性能测试难度和测试时间较LTE时代成几何倍数增加.从4G开始,各手机终端厂商开始逐渐重视空口OTA(Over-the-Air)测试,不仅因为国内成了终端辐射性能测试标注,也因为OTA测试更能反映设备在实际应用中的表现.OTA测试技术也从仅为了通过终端认证过渡被广泛应用到研发和生产的各个环节.前文已分析,天线的测试属于空口OTA测试,过程必须在屏蔽箱里完成,5G时代大规模天线阵列技术的使用将对屏蔽箱产生大量需求.公司5G高隔离技术已经应用于5G测试屏蔽箱,且产品已实现小批量生产,有望迎来需求暴增.

（二）、可穿戴设备爆发引领3C行业复苏,引致相关模组测试和组装设备需求

Airpods开启TWS耳机新时代.TWS耳机又叫真无线立体声（耳机）,是一种以蓝牙为基础,利用无线立体声的技术组成的立体声系统,配备了兼具充电和收纳功能的便携时充电盒.2016年苹果首次发布Airpods成为市场引爆点,短短一个月时间内成为美国最受欢迎的无线耳机,根据相关数据,Airpods发布后短时间内已有26%的市占率,超过Beats和Bose耳机的份额.

AirPods发售后迅速获得26%的市占率

2017-2019年Airpods出货量情况

2017-2019年Airpods营收情况

（三）、2019年TWS耳机迎来爆发

苹果开创了TWS耳机这个全新的消费电子品类,其第一代产品发布采用的监听技术,功耗低、抗干扰强,但是申请了专利,仅能苹果.直到今年年中,联发科、高通和华为等,分别实现了技术突破.总体上来看,高端市场,苹果第三代耳机提高了高端TWS耳机价格上限,低端市场,借助联发科高性价比的TWS耳机解决方案,华强北低价产品打开了安卓渗透率空间,从而导致今年二季度无线耳机市场的爆发.师预测,耳机将会是增长最快的可穿戴设备,2018年到2022年复合增长率达56%.2018年Q3全球耳机市场规模相比2016年Q3增长26%,达到55亿美元.其中AirPods占据40%左右的市场份额.蓝牙技术、芯片方案等核心技术升级,手机结构变化和系统支持,伴随AI和传感器技术的成熟,有望推动TWS耳机实现快速持续发展,预计未来三年TWS耳机销量将有望实现翻倍以上增长,将成为耳机市场的主流.

2019Q1TWS耳机市场份额

2016-2020年全球TWS耳机市场有望快速增长（亿美元）

2018-2020年全球TWS耳机出货量走势（百万只）

（四）、3C行业营收持续增长,2019年利润增速由负转正.

整体来看,3C行业营收及净利润在过去近二十年实现连续增长,2018年因中美贸易纠纷影响,利润下降幅度较大,2019年3C行业利润的正增速有望提振整体信心及投资动力.

计算机、通信和其他电子设备制造业营收（亿元）

计算机、通信和其他电子设备制造业利润总额（亿元）

3C行业营收增速逐渐高于存货增速,产能利用率较高,扩产有动机.

整体来看,在2014-2018年存货增速高于营收增速,2016年开始这一差额逐渐减小,至2019年,行业营收增速持续高于存货增速；同时产能利用率自2016年以来基本上处于80%水平,至2019年底增加至82.6%,通常制造业80%-85%的名义产能利用率为合意值.存货增速低于营收增速,或反应3C行业产能趋紧.

计算机、通信和其他电子设备制造业存货及营收增速

制造业及计算机、通信和其他电子设备制造业产能利用率（%）

二、相关设备市场空间测算

（一）、射频测试设备市场容量：

2016年全球射频测试设备市场规模为23.2亿美元,预计到2023年将达到32.1亿美元,2017-2023年期间的复合年增长率为4.92%.2020年全球对应28亿美元规模.

1、行业需求：中国2019年手机的产量是17亿台,假设基本满产,即对应年手机产能为17亿台；

2、4G屏蔽箱市场空间：单个屏蔽箱测试1台传统4G手机的时间是5分钟,考虑到上下料时间以及稼动率因素,预计单台屏蔽箱每小时测试手机6台,每天按照20小时,一年360天计算,单台屏蔽箱的测试产能为4.32万台/年.按照17亿台手机的产能计算对应屏蔽箱需求为4万台（根据调研,4G时代的综测仪需求约为2万台,通常1台综测仪配2台屏蔽箱,与理论测算数据基本一致）.4G手机屏蔽箱单台价格为2万元,对应屏蔽箱市场空间约为8亿元.同时,屏蔽箱属于易耗品,因为每次使用都是开合的状态,使用次数增加后连接处的屏蔽系数就会衰竭,当屏蔽系数衰减到要求的指标下,设备就需维修或更换,更新周期约为2年左右.因此在耗材属性的制程下,4G屏蔽箱设备市场空间为4亿元/年.

3、5G屏蔽箱市场空间5G射频检测较4G射频检测时长有所增加,主要原因为：一是5G的频段数增加.4G时代有100多个频段,常用的是30多个频段.而Sub-6GHz又增加了40个频段,常用的是19个频段.毫米波频率在30—300Ghz之间,5G使用的频段一般是28GHz和60Ghz.频段的增加带来射频验证和校准也会越多,4G手机的射频测试时长约为150秒,5G平均每个频段的检测都需要30-40秒,目前增加Sub-6GHz测试需要额外增加100多秒（因为现在Sub-6GHz支持的频段不多）,增加毫米波测试需要增加100秒.二是5G的频点增高.频点增高因此波长更短,穿透性差,导致天线必须越来越多.从4G开始,各手机终端厂商开始逐渐重视空口OTA(Over-the-Air)测试（天线的测试属于空口测试）,5G时代多天线阵列技术需要天线的定向传输,因此5G的天线测试将越来越多.4G一般一个频段是2天线,因此一个频段只要测试2个接收通路,5G一个频段一般是4个天线,因此一个频段要测试4个接收通路.天线数量的增加带来测试时长的提升.三是5G的检测类型更多、更复杂,因此时长更长.一方面是蓝牙和wifi的通讯协议升级,测试时间略有提升；二是高端手机的射频检测需求本身就在提升,如4*4mimo载波聚合检测在4G时代仅有少量手机需要检测,但在5G时代成为标配,将进一步提升射频检测需求.

目前5G的射频检测时长约为4G的4倍（仅指Sub-6GHz,随着Sub-6GHz支持频段的增长,还有上升空间）.从长期来看,随着毫米波技术的应用以及天线数量的增加,其检测时长在Sub-6GHz的基础上还将呈现倍数级别的增长.基于此,在5G手机全渗透的假设下,5G屏蔽箱需求约为16万台.考虑到5G屏蔽箱性能更优,产线采购价格约为4万元/台,按照2年的更新周期,对应5G屏蔽箱市场空间约为32亿元/年.综上,稳态下4G、5G屏蔽箱市场空间分别为4亿元/年、32亿元/年

（二）、3C整机测试和组装产线市场容量：

主要对2020-2021年智能手机、TWS耳机以及智能手表更新换代及产能扩