10月12日,《日本经济新闻》对华为第五代无线网络核心基站进行拆解分析后发现,来自美国供应商的零部件占该公司产品价值的近30%。拆解还表明,该装置中的主要半导体器件是由一家台湾合同制造商(台湾积体电路制造股份有限公司)提供生产的。
报道指出,“Hi1382 TAIWAN”代码打印在华为5G网络基带单元的电路板上的一个重要半导体元件上。Hi代表的是海思,华为海思是是华为在芯片设计领域的子公司。通过代码显示,海思半导体为该设备开发的中央处理器的生产已经外包给了台积电(TSMC)。台积电是全球最大的芯片代工制造商,也是苹果的主要供应商。
《日本经济新闻》在东京一家拆卸实验室的帮助下,对华为第五代(5G)无线网络核心基站的基带单元尺寸为48厘米 9厘米 34厘米,重约10公斤。基带单元通常放置在建筑物的屋顶上,处理语音信号以便于移动电话进行传输,还可以处理和编码无线信号以用于移动通信。
日经通过确定这些基站组件的制造商,并预估了基站组件的市场价格。从而计算了来自每个国家或地区组件的总价值,并计算了这些组件所占的比例后发现。华为第五代无线网络核心基站生产成本估计为1,320美元,其中48.2%是中国制造的零部件。这高于华为Mate30 5G手机的比较值41.8%。
然而,仔细观察就会发现不同的情况。海思半导体在其所占中国制造的零部件总价值中占很大一部分。华为海思半导体在其设备的设计和制造中使用了美国的技术和软件。除去这些由于美国的新限制华为可能无法使用的部件,不到10%的零部件来自中国。
华为第五代(5G)无线网络核心基站中美国制造的芯片和其他部件占总成本的27.2%,而美国部件在华为最新款5G智能手机中仅占1%,而在前一款手机中占10%。
例如:华为第五代无线网络核心基站中使用的FPGA元件(现场可编程门阵列)由美国制造商莱迪思半导体公司(Lattice Semiconductor)和赛灵思公司提供。FPGA元件是基于可配置逻辑块矩阵的半导体元件,可在生产后重新编程以满足所需的应用或功能要求。在基站设备中,这些设备用于更新软件控制的内部通信模式。
用于控制基站重要电源的半导体元件来自美国德州仪器和美国供应商安森美。
其他美国制造的元件包括Cypress半导体存储元件、Broadcom电信交换机和模拟器件放大器。
电路板上的电路由德州仪器公司生产的许多电子部件组成。“尽管最重要的零部件是由中国制造商提供的,但它们在产品数量中所占的比例还不到1%,”这些设备仍然“严重依赖于美国制造的部件”。
继美国制造零部件之后,韩国制造零部件所在份额位居第二,其中,其存储芯片由三星电子提供。
日本制造的零部件并没有发挥突出的作用。TDK、精工爱普生和尼吉康是唯一被认可的日本供应商。
目前,华为已在全球3G和4G网络技术市场站稳脚跟,成为全球领先的电信基础设施设备供应商。该公司在全球移动基站设备市场占据了近30%的份额,超过了芬兰的诺基亚和瑞典的爱立信。
据《日经亚洲评论》(Nikkei Asian Review)此前报道,华为为了确保一些关键产品的出货量,华为已经为其关键的电信设备业务建立了庞大芯片库存,其中,英特尔服务器CPU和美国赛灵思可编程FPGA芯片等关键的美国芯片囤积了至多两年的库存。
报道指出,未来市场上华为产品供应量预计将减少,这将为竞争对手提供有利条件。
与此同时,一些日本企业正试图切断与华为的关系,而另一些企业则试图利用市场真空。
其中,原来使用华为产品建设网络的手机运营商软银(SoftBank),将不会在目前正在建设的基站上使用华为的设备。日本乐天移动计划使用NEC、美国合作伙伴Altiostar Networks和其他供应商的基站。
回答市场疑虑:在各种不确定性背景下如何继续发展 5G 产业
我们认为 5G 发展应该分国内、国外分别看待。 华为、中兴在 5G技术与商用能力上领先全球,贸易等外部问题很难撼动华为在通信设备上的领先优势。
国内方面 ,工信部宣布近期将发放 5G商用牌照,体现了我国 5G建设进度没有受到明显影响。在牌照之后,运营商即可进行 5G商用,相比此前 2020年商用的目标,甚至会有所提前。网络的提前建设有利于华为,华为目前商用准备较充分,单月出货基站数已达 2万左右。而中兴也有望受益于国内 5G建设。诺基亚、爱立信在国内的 5G 建设中由于准备相对较慢,份额可能较低。
干货研报注: 本篇研报是6月5号发表的,但就在6月6号,我国直接发布了4张5G商用牌照,而不是4G时最初的试运营牌照,这将说明我们直接跳过5G试运营,直接进入大规模商用。这一个超预期的动作,也看出来了我们5G突围的决心。
国外方面 ,部分运营商如欧洲抉择是否采用华为 5G 设备将导致 5G 建设放缓,而日本等国放弃使用华为设备有可能导致华为 5G 份额下滑。 另外, 4G 网络由于海外存量较大,性价比高,替换成本高,因此华为在海外 4G 份额短期将不会明显下滑。
但 5G 网络的第一批建设主要围绕中美日韩,而欧洲等国家的 5G 本身并不紧迫,因此我们认为目前时点,我国 5G 的牌照对华为、中兴存在利好。但应跟踪美对于我国 5G 牌照可能做出的进一步反应。
图表 1: 通信基站结构
但5G 也带来了机遇与挑战,核心是:技术变革带动市场规模提升,半导体自主可控为突围重点
通信基站建设主要风险来自于 客户 与 供应链 两方面。我们认为中国5G 进展快于海外,利好国内产业链。但目前我国在半导体领域(芯片等)仍存在短板, 亟待自主可控。
机遇与挑战1:半导体领域自主可控为突围的主要方向。供应链角度,半导体领域存在短板,自主可控为解决方案。
中国大陆供应商在1)天线环节实力较强,2)在 PA/LNA、滤波器等射频前端拥有一定的市场地位、但仍有较大的进口替代空间。
3)国产替代空间较大的环节主要处于半导体领域,包括 PA、基带芯片、数字芯片、模拟芯片、电源芯片等。5G 相比 4G 的性能提升很大程度上依赖于芯片的设计和选用,我们认为芯片领域的自主可控是我国 5G 基站建设突围的重点。
机遇与挑战2:5G 特性带动 PCB、天线振子、PA、介质滤波器等基站器件需求提升。
5G 高频高速特点带动 PCB/CCL、天线、PA、滤波器的 材料与工艺发生变化 ,多通道/大带宽则主要带动 PCB、天线、PA、开关、滤波器等 用量显著提升。
全球通信设备市场规模随着技术的换代升级呈现波动趋势,而目前全球无线电信网络正在经历从 4G 向 5G 发展的转折点。随着 5G 建设期到来,市场规模出现提升趋势。
以基站及无线通信设备市场为例,Gartner 预测,从 2018 年起,全球无线设备市场规模将呈现提升趋势。根据 Gartner 的数据显示,2018 年通信设备市场中我国厂商华为、中兴市场份额排名领先,其中 华为排名第一,份额达到 27% 。
从技术方面来看,华为、中兴经过了 4G 时代的专业积累,在 5G 实现了技术反超。专利层面, 华为、中兴在 5G 专利比例方面排名全球第一和第五 。在商业化方面,中国企业也领先全球。19 年 5 月,华为宣布已经出货 5G 基站超过 10 万,中兴通讯 4 月也曾表示 5G 基站累计出货量超过 1 万站。
根据 GSA 统计,截至 4Q18,全球 4G 用户数达到 39.9 亿。全球 4G 在各洲的渗透率不同。而真正早期布局 5G 的国家主要将为韩国、美国、中国、日本、中东和欧洲部分国家等4G 渗透率较高国家。GSA 预测到 2023 年,全球预计有 13 亿 5G 用户。
截至 2019 年 4 月初,全球 4G 运营商 720 家,准备提供 4G 服务的运营商 116 家。5G 方面,88 个国家的 224 家运营商开启了 5G 网络的测试、试验、试商用或商用。其中试商用或商用的运营商达到 39 家,商用的运营商为 15 家。
华为 预计 2025 年全球将有 650 万个 5G 基站 、28 亿用户,覆盖全球 58%的人口。我们基于对产业链的调研和判断,认为 2019 年是 5G 基站出货的元年,而中国将成为未来三年5G 建设的主力。
► 中国: 三大运营商在全国各地的 5G网络建设热情高涨。北京截至 5月下旬建设了4700个 5G基站建设,年底将实现五环内 5G覆盖;上海电信 2019年将建设超过 3000 个 5G基站,到 2021年底建设 1万个 5G基站;广东截至 5月已建 5G基站超 14,200 个,其中广州 5G基站超过 7100个。广东移动在全省 21个地市已开通 5G网络;湖北移动 2019 年将在全省投资 10 亿元人民币,建设 2000 个 5G 基站;山东联通年内宣布在全省 16 地市正式开通 5G 试验网。
► 韩国: 三大运营商 KT、SK、LGU+ 2019年 4月 3日起开启了全国 5G运营,单月用户数突破 26 万。当时 LG U+共架设约 1.18 万个 5G 基站,主要供应商包括 华为 。而KT 和 SK 供应商包括 爱立信和三星 。
► 美国: 5G采用 28GHz、24GHz、37GHz、39GHz和 47GHz进行 5G部署。5月末美国完成了第二次频谱拍卖。目前美国的 5G主要用于家庭无线宽带接入。而近期美国FCC表示将批准国内第三大、第四大无线运营商 Sprint和 T-Mobile的合并。合并后的运营商在中频段将活动 130MHz带宽,可考虑用于 5G部署。美国目前 5G设备的提供商包括 爱立信、诺基亚和三星 。
► 日本: 5G 也在建设中,《朝日新闻》报道称,预计 2020年春天将提供服务。根据朝日新闻,日本三大运营商 NTTDocomoInc.,KDDICorp., SoftBankGroupCorp.以及新兴运营商乐天移动 RakutenMobileInc.将主要选择 爱立信、诺基亚、三星和本土公司 的 5G设备。
► 欧洲、中东: 部分运营商在进行 5G的试验和试商用过程。如欧洲运营商 Telia将在1-2个欧洲国家开展 5G服务。中东运营商 Etisalat1H19将会在 300个城市推出 5G 服务。
华为的角度, 通信设备产业链属于软硬件联合开发,目标是将板卡组合形成系统,通过测试实现商用。 而在板卡的设计制造中,原材料主要包括各类芯片和 PCB 板,通过代工的方式加工成商用板卡,而在 PCB 设计和芯片的设计过程中,需要使用 EDA 等软件开发环境。
目前国产替代空间较大的产业环节
►芯片环节: 基站通信系统的性能和稳定性的要求导致了其芯片选用十分苛刻。
►EDA等开发环境环节: 我们认为华为将主要通过现有已购软件实现生产。
►测试环境环节: 类似于 EDA 等开发环境,测试仪器仪表主要由海外厂商提供,但其中部分厂商如罗德史瓦茨等公司为非美国企业。
中国厂商如何应对
►短期依靠存货。 华为的芯片设计公司海思已经十分成熟,EDA、测试环境等规模已经可以支持现有研发。而芯片短板短期难以解决,需要通过存货的方式短期应对。但经历了 2018年中兴事件,华为在存货的准备上更加从容,原材料规模从 2017年末的 190 亿元提升至 2018 年末的 354亿元。以 FPGA为例,华为通过渠道不断积累FPGA 存货,导致 4FQ19,FPGA 提供商 Xilinx 通信板块收入达到 历史 最高水平。
►长期依靠国产化。 芯片的设计需要不断的投入和试错。而国内产业链也已经涌现出了一批可以在相关产业链提供备选方案的公司,通过不断打磨,国产化存在较大可能性。
4G 份额难以撼动
基站本身在中国移动等运营商的采购体系中被认为是非充分竞争领域,一个重要原因是现网基站需要不断维护、升级,难以更换现网基站供应商。华为在 4G基站领域排名前二, 服务运营商客户覆盖全球。目前情况难以判断持续性,现有 4G客户如更换供应商需要投入大量资本开支。对于华为的现有客户而言,客观上替换华为的基站存在一定难度。
另一方面,华为的产品在业内以高性价比闻名,在现有全球运营商增长乏力的背景下, 运营商客户主观上也不愿意放弃华为设备。一个典型的例子是沃达丰。沃达丰在其全球网络中选择了华为基站和核心网设备。但在贸易不确定性背景下,沃达丰不得不放弃华为的核心网设备,但保留其基站设备供应商资格。
对比 4 家主要无线厂商运营商板块各地区的业务结构,这里华为、中兴和诺基亚运营商业务不仅限于基站,光网络设备、IP 网络设备等产品也在其中。如果仅对比基站业务, 由于爱立信主要产品为基站产品,因此海外厂商占比应该略高。
中国区域 :市场规模为全球 31%。华为 2018 年占比 65%,市场稳定。
► 5G进度: 中国将于 2020年开启 5G建设,按照运营商最新的反馈 2020年正式开启5G商用的目标没有变化。而工信部表示,近期预计中国的 5G商用牌照将落地。随着年内 5G牌照的发放,我国网络建设将进入新阶段。中国移动 2019年即将在 40 个城市建设 5G网络。因此我国的 5G牌照发放没有受到华为事件的影响。
► 份额: 华为和中兴通讯作为本土供应商,2018年获得运营商市场份额超过 80%。而2018年中兴通讯二季度曾被美国发出 DenialOrder。然而爱立信、诺基亚的份额没有明显的提升。我国运营商和华为、中兴在研发等方面保持了紧密的合作,在 5G 领域的份额有望进一步提升。我国的 5G牌照近期发放,对技术领先厂商如华为、中兴进一步有利,因此牌照发放后如果建设速度加快,国内厂商的份额可能进一步提升。
亚太(不包括中国)区域: 市场规模为全球的 17%,华为 2018 年占比 45%,市场存在竞争。
► 5G进度: 不同国家 5G进度不一,领先者如日韩正在进行 5G建设,大部分国家正在进行 4G网络的建设和推广。5G建设需要等待时间。部分国家在 5G建设中可能考虑在华为事件落地后再进行 5G建设。此次事件无形中对 5G建设造成了影响。
► 份额: 可能由于贸易不确定性的影响,日本软银近期没有选择华为、中兴合作 5G 网络。因此日本没有同中国厂商合作。而韩国只有 LGU+选择了部分华为设备,其他运营商 SK、KT均没有和国内厂商合作,但韩国厂商并没有排斥华为的设备。两国基站的主要供应商为爱立信、诺基亚和三星。其他国家中,爱立信、诺基亚在澳大利亚、新加坡、越南等国份额较高;而华为、中兴通讯在柬埔寨、泰国、缅甸、孟加拉国等国份额较高。目前这些国家中没有明显受到华为事件的影响。目前这些国家还没有 5G 需求,4G 的选型部分原因在于华为和中兴设备的性能优异和价格适中。而长期发展中,这些国家的 5G 网络也预计将采用华为和中兴的设备。
其他区域: 市场规模为全球的 52%,华为 2018 年占比 39%,市场存在激烈竞争。
► 5G进度: 美国是 5G建设的先锋;欧洲的 5G建设类似于部分亚洲国家,存在因为贸易不确定性而短暂观望的情况,因此将对部分国家的 5G进度造成影响。部分国家如英国、德国、荷兰等欧洲国家仍然没有最后决定。近期英国运营商 EE采用华为5G设备进行了无线直播,获得良好效果。
► 份额: 华为在欧洲、中东和非洲市场 2018年营收 2045亿元人民币;美洲市场营收479 亿人民币。以上营收包含消费者业务和政企业务。华为事件有可能导致其中部分运营商在 5G 建设选择非华为的设备。 但由于华为在现网中的应用,部分国家难以瞬间转换。
注:标*公司为中金覆盖,采用中金预测数据;其余使用市场一致预期收盘价信息更新于北京时间 2019年 6月 4 日
半导体:5G 推动射频前端及基带芯片发展
半导体是基站的核心部件,是基站价值量占比最大的组成部分 。5G 宏基站主要以 AAU+ DU+CU 的模式呈现,其中 AAU 是原本的射频部分 RRU 叠加有源天线所组成,同时基带部分 BBU 分立成 CU 中央单元以及 DU 分布处理单元。
其中 AAU 主要半导体芯片隶属于模拟大类,如射频芯片(滤波器、功率放大器、射频开关等),而DU/CU主要以数字芯片为核心(如基带处理芯片等,具体形态为ASIC或FPGA)。DU/CU/AAU都配以电源管理芯片以保证供电持续稳定。基站内光纤传输,光电接口芯片同样必不可少。
随着 5G 基站的建设强度提升,基站用半导体市场也将迎来高速成长期。而根据 STMicro 的预测,2021 年单个基站内,射频相关/数字相关半导体价值占总半导体元素比重均达到32%,而高性能模拟及光电/功率及传感器价值占比分别为 26%/10%。
基站相关半导体国产化进展现状: 目前国内厂商在基站相关半导体器件实现了部分“自主可控”。
数字部分来看,1)国内主要的通信设备商华为、中兴在基站领域有多年经验, 已经均拥有 ASIC 自行设计能力,可以通过台积电等合作伙伴代工生产,
2)对于基带处理/接口用的 FPGA 芯片,目前主要依靠海外厂商供应,但设备商华为也在先前进行了大量的存货积累。我国 紫光同创、安路信息、高云半导体 分别都有商用产品推出,但产品性能及出货规模与 Xilinx、Altera、Lattice 等头部厂商仍存在巨大差距;虽然部分国内厂商有布局功率放大器业务,如苏州能讯(未上市)、三安光电(600703.SH),但基站供应商采购核心器件领域中国与海外仍然存在较大差距;
滤波器方面,风华高科(000636.SZ)、武汉凡谷(002194.SZ)生产的陶瓷介质滤波器已可以用于 5G 基站;
数模转换/电源管理芯片方面,随着技术实力的不断提高,圣邦股份(300661.SZ)在未来有望进一步切入基站侧市场。
光器件方面,目前低速(100G 以下)芯片已经实现国产替代,主要厂商涉及光迅 科技 (002281.SZ),昂纳光通信(0877.HK)等,但高速芯片仍然空缺。
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你好!你问的是在通信基站中的应急供电系统,该应急供电系统一般由柴油或汽油发电机和电力电子变换器构成,发电机发出的三相交流电,变换为48V直流电给基站负载供电。
## 设计变换器主电路方案
要求方案中的半导体器件仅使用二极管和全控型器件,推荐的方案是使用双极变压器作为核心处理单元,将输入的三相交流电(90V有效值,400Hz频率)由变压器变换为高压直流电,再经全控型器件调节输出的电流和电压至48V,然后 再将输出的48V直流电给基站负载供电。另外,应当采用定子绕组与调节磁极的方式,来改变变压器的输出电压和电流,从而满足基站不同负载的需求。
## 提升变换器效率
针对该变换器,可以采取以下几种方法来提升它的效率:
1. 采用尽可能高效的变换器结构,如采用双半桥结构或三半桥结构,以达到高效率的要求;
2. 采用高效的控制算法,比如改进的PWM控制技术,即利用控制算法优化变压器的工作时间,以达到最优的输出电压;
3. 采取一些电路设计手段,比如使用反馈电路等,以减少变换器的内部损耗;
4. 正确选择变换器的尺寸、结构和磁芯材料,以减少变换器的损耗和磁耦合损耗。
总之,设计变换器主电路方案,可以采用双极变压器作为核心处理单元,并利用定子绕组与调节磁极的方式来改变输出电压和电流,提升变换器的效率,可以采用改进的PWM控制技术、反馈电路、较高效的结构以及其他电路设计手段。我的回答对您有帮助吗?祝您取得成功!
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