2019年中國(guó)手機(jī)天線發(fā)展趨勢(shì)分析、2019年無(wú)線充電市場(chǎng)發(fā)展接收端、發(fā)射端發(fā)展趨勢(shì)分析[圖]

天線王密 2019-10-16 05:51 來(lái)源：智研咨詢

手機(jī)天線主要負(fù)責(zé)接收和發(fā)射電磁波，如果沒(méi)有天線，手機(jī)將無(wú)法通信。從天線的設(shè)置方式來(lái)看，分為內(nèi)置和外置。最開(kāi)始的手機(jī)天線是外置的，隨著技術(shù)的進(jìn)步以及通信頻段往高頻發(fā)展（頻率越高，波長(zhǎng)越短，天線業(yè)績(jī)?cè)蕉蹋?，手機(jī)天線從之前的外置變?yōu)楝F(xiàn)在普遍流行的內(nèi)置。在內(nèi)置的手機(jī)天線中，除了主通信芯片用于訪問(wèn)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，還包括了Wi-fi天線、GPS天線、NFC天線以及無(wú)線充電芯片。

從內(nèi)置天線的工藝來(lái)看，主要有FPC、金屬中框以及LDS天線工藝。FPC天線是用塑料膜中間夾著銅薄膜做成的導(dǎo)線當(dāng)做手機(jī)天線。以iPhone3GS為例子，該款手機(jī)采用了FPC天線，依靠銅箔輻射信號(hào)，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單并且生產(chǎn)成本較低，缺點(diǎn)是比較容易受到五金件及裝配精度影響，而且在此款手機(jī)上出現(xiàn)過(guò)連接不牢固的情況。

金屬中框天線是直接把手機(jī)金屬中框的一部分當(dāng)做天線來(lái)用，iPhone4就采用這個(gè)方案。該款手機(jī)的金屬邊框采用了CNC不銹鋼工藝，這個(gè)邊框不僅起到了機(jī)身框架的作用，同時(shí)還是手機(jī)的無(wú)線天線。并且這個(gè)邊框左側(cè)和頂部的兩條縫隙將其分為兩段，兩段中的左半部分起到了WiFi、藍(lán)牙和GPS天線的作用，右半段則是UMTS/GSM手機(jī)網(wǎng)絡(luò)天線。

LDS（LaserDirectStructuring，激光直接成型）天線是利用特殊的激光將設(shè)定好的線路圖雕刻在塑料器件表面，經(jīng)過(guò)化學(xué)電鍍等步驟后，在塑料表面形成一層金屬層電路的工藝。這種方法讓天線可以“寄生”在其他塑料元件上，不再需要單獨(dú)的放置空間。蘋果公司從iPhone6開(kāi)始采用LDS天線，在金屬后蓋上注塑，看似一體成型的金屬后蓋被切分成A/BCD/E三段，其中A、E分別為上部分天線和下半部分天線，中間BCD部分是相互導(dǎo)通的，充當(dāng)天線接地部分。

與傳統(tǒng)的天線的相比，LDS天線性能穩(wěn)定，一致性好，精度高，并且由于是將天線鐳射在手機(jī)外殼上，不僅避免了手機(jī)內(nèi)部元器件的干擾，保證了手機(jī)的信號(hào)，而且增強(qiáng)了手機(jī)的空間的利用率，滿足了智能手機(jī)輕薄化的要求。

從目前的實(shí)際運(yùn)用來(lái)看，F(xiàn)PC和LDS方案是主流，其中FPC方案主要用在中低端手機(jī)，LDS方案用在高端手機(jī)上。

隨著5G的到來(lái)，手機(jī)天線的設(shè)計(jì)會(huì)迎來(lái)新的變化。在5G低頻范圍（低于6GHZ的頻段），天線的長(zhǎng)度和4G相差不大，但是為了提高速度，天線數(shù)量上將有大幅的提高，MIMO（Multiple-InputMultiple-Output）多天線技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。以4×4MIMO為例，它擁有4根發(fā)射端天線和4根接收端天線，1x1MIMO只有1根發(fā)射天線與1根接收天線。從傳輸速度來(lái)看，4x4MIMO在傳輸速率上遙遙領(lǐng)先1x1MIMO。目前來(lái)看，4G手機(jī)中，4x4MIMO天線只用在部分旗艦機(jī)中，主流還是2x2MIMO。未來(lái)新出的5G手機(jī)，至少需要4x4MIMO，8x8MIMO將成為標(biāo)配，手機(jī)天線數(shù)量有望大幅提升。

4x4MIMO天線示意圖

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從近期手機(jī)廠商發(fā)布的5G手機(jī)來(lái)看，新款手機(jī)天線數(shù)量明顯比4G手機(jī)有大幅提升。8月22日，vivo子品牌iQOO發(fā)布新品iQOOPro和iQOOPro5G，iQOOPro5G手機(jī)采用了“5G6天線”設(shè)計(jì)，把普通的4根5G天線增加到了6根。9月19日，華為發(fā)布Mate30系列，該系列采用了最尖端天線系統(tǒng)，內(nèi)部集成了21顆天線，其中14根天線用于5G連接，支持8頻段5G和雙5GSIM卡連接，采用金屬中框和LDS相結(jié)合的方案，天線數(shù)量相比4G手機(jī)有了大幅提升。

到了5G高頻范圍，波長(zhǎng)開(kāi)始進(jìn)入了毫米波范圍，手機(jī)天線設(shè)計(jì)從單天線且波束固定的天線設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)變?yōu)樘炀€陣列（多天線單元）的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在手機(jī)毫米波天線陣列比較主流方向一般是基于相控陣（phasedantennaarray）的方式，相控陣毫米波天線陣列實(shí)現(xiàn)的方式主要包括以下三種：

AoB（AntennaonBoard，天線陣列位于系統(tǒng)主板上)；AiP（AntennainPackage，天線陣列位于芯片的封裝內(nèi))；AiM（AntennainModule，即天線陣列與RFIC形成一模組)。從目前業(yè)界的選擇來(lái)看，AiM方式為業(yè)界普遍接受，AiM天線一般會(huì)以輻射波束互補(bǔ)的天線種類（片天線和準(zhǔn)八木天線）進(jìn)行搭配設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)更廣的空間覆蓋。采用陣列天線的設(shè)計(jì)方式，不僅手機(jī)天線的數(shù)量大幅提高，而且手機(jī)天線設(shè)計(jì)的難度也將大大增加，有望帶動(dòng)手機(jī)天線價(jià)值進(jìn)一步提高。

2018年，全球智能手機(jī)天線市場(chǎng)規(guī)模達(dá)152億元，同比增長(zhǎng)2.7%。受智能手機(jī)出貨量減少影響，近三年全球智能手機(jī)天線市場(chǎng)增速呈現(xiàn)一定下滑趨勢(shì)。

2014-2019年全球智能手機(jī)天線市場(chǎng)規(guī)模及增速趨勢(shì)

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一、天線趨勢(shì)

5G不僅對(duì)天線的數(shù)量提出了要求，對(duì)天線的材料也有更加高的要求。傳統(tǒng)天線軟板是以PI為基材，這種材料在高頻的時(shí)候會(huì)遇到比較嚴(yán)重的傳輸損耗，難以適應(yīng)5G高頻的需求。為了克服PI材料的缺陷，業(yè)界提出了LCP（液晶聚合物）材料作為新的天線材料。與PI基材相比，LCP材料擁有更多的優(yōu)秀特質(zhì)能更加適應(yīng)5G高頻的需求，主要體現(xiàn)在：（1）介電常數(shù)更低，阻抗帶寬較寬，無(wú)明顯表面波；（2）操作頻帶范圍較寬（操作頻段<100GHz），在5G高頻的毫米波段下能穩(wěn)定工作；（3）損耗正切角較?。?.002-0.0045）,電介質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)每單位體積中將電能轉(zhuǎn)化為熱能（以發(fā)熱形式）而消耗的能量小；（4）優(yōu)異的低吸水性（吸水率<0.004%），相對(duì)介電常數(shù)和損耗正切角在各種環(huán)境下保持穩(wěn)定；（5）熱可塑性，可無(wú)需額外黏合層而實(shí)現(xiàn)疊層。

PI基材由于具有介電常數(shù)相對(duì)較大，操作頻帶范圍窄，高頻傳輸損耗嚴(yán)重等缺點(diǎn)，已難以滿足未來(lái)5G時(shí)代數(shù)據(jù)傳輸高頻高速的需求，LCP天線能較好克服上述缺陷，未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)對(duì)PI的替代。雖然LCP材料在性能上顯著領(lǐng)先于PI基材，然而LCP也有一定的缺陷，主要體現(xiàn)在LCP天線工藝復(fù)雜，成本較高，良率較低，供應(yīng)商少等。為了解決LCP材料的缺點(diǎn)，業(yè)界提出了MPI材料來(lái)作為PI向LCP材料過(guò)渡期間的選項(xiàng)。MPI是PI的一種改進(jìn)方案，由于是非結(jié)晶性的材料，所以操作溫度寬，在低溫壓合銅箔下易操作，表面能夠與銅較易接著，且價(jià)格較親民。隨著工藝的改進(jìn)，在中低頻范圍內(nèi)，MPI性能已經(jīng)和LCP材料非常接近，并且在價(jià)格、產(chǎn)能上均有較大優(yōu)勢(shì)，未來(lái)或?qū)⑿纬蒑PI運(yùn)用在5G的中低頻范圍，LCP運(yùn)用在高頻范圍的局面。

LCP、MPI和PI材料對(duì)比

材料	傳輸損耗	操作溫度	熱膨脹性	吸濕性	成本
PI	損耗多	很寬	很小	較高	低
MPI	損耗一般	較寬	很小	一般	較低
LCP	損耗少	較窄	很小	很低	高

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LCP除了運(yùn)用在替代傳統(tǒng)的PI基材的天線，減少高頻信號(hào)傳輸損耗，也可以運(yùn)用于替代同軸電纜，從而減少該部件的體積。傳統(tǒng)同軸電纜傳輸損耗小，可用于高頻信號(hào)傳輸，但由于體積太大，在智能手機(jī)內(nèi)部零部件越來(lái)越多，可用空間越來(lái)越少的背景下，同軸電纜的體積難以滿足廠商輕薄化的設(shè)計(jì)要求。與同軸電纜相比，LCP軟板體積只有傳統(tǒng)同軸電纜的65%，用LCP軟板替代同軸電纜可以為手機(jī)電池等組件節(jié)約大量空間。另外，LCP軟板在做到體積減小的同時(shí)保證了極低的傳輸損耗，能給手機(jī)內(nèi)部空間帶來(lái)更高的利用率。

從目前LCP材料的實(shí)際運(yùn)用情況來(lái)看，主要是蘋果在推動(dòng)。iPhoneX首次使用了LCP天線，該款手機(jī)共使用了2組LCP天線，iPhone8／8Plus局部使用了1組。其中每組LCP天線價(jià)值約4-5美元，而此前的iPhone7使用的PI天線約0.4美元，ASP提高了將近20倍。除了用于天線，iPhoneX將LCP軟板用于中繼線和攝像頭模組，替代同軸電纜從而減少空間占用。到了iPhoneXR/XS/XSMax，蘋果增加了LCP天線的數(shù)量，三款手機(jī)均使用了6根LCP天線（由于新增了4×4MIMO，天線數(shù)量增加到6組），較上一代有大幅提高。

未來(lái)隨著5G的到來(lái)，高頻高速的需求將越來(lái)越迫切。在蘋果的推動(dòng)下，LCP天線有望接替LDS天線，成為天線行業(yè)下一個(gè)重要增長(zhǎng)點(diǎn)。

二、無(wú)線充電市場(chǎng)

無(wú)線充電技術(shù)（Wirelesschargingtechnology）源于無(wú)線電能傳輸技術(shù)，傳統(tǒng)的充電方式需要使用線纜連接電路和終端設(shè)備，這會(huì)對(duì)終端設(shè)備使用的靈活性造成一定的限制。無(wú)線充電技術(shù)能使終端設(shè)備和充電器等擺脫線路的限制，實(shí)現(xiàn)電器和電源完全分離，大幅提升設(shè)備使用的靈活性。

從無(wú)線充電的技術(shù)類型來(lái)看，主要包括四種，分別為電磁感應(yīng)、磁場(chǎng)共振、微波方式、電場(chǎng)耦合式，其中電磁感應(yīng)當(dāng)前手機(jī)市場(chǎng)中用得最多的技術(shù)，磁共振技術(shù)未來(lái)潛力巨大，有望成為主流技術(shù)。

電磁感應(yīng)的原理是在充電底座以及手機(jī)終端分別內(nèi)置了送電線圈和受電線圈，當(dāng)兩者靠近，發(fā)射線圈（送電線圈）基于一定頻率的交流電通過(guò)電磁感應(yīng)在手機(jī)接收線圈（受電線圈）中產(chǎn)生一定的電流，從而將電能從發(fā)射端轉(zhuǎn)移到接收端，從充電座向手機(jī)進(jìn)行供電。電磁感應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，是目前手機(jī)中最主流的方案，主要存在的問(wèn)題是傳輸距離受到嚴(yán)重限制。

磁感應(yīng)無(wú)線充電只能支持1對(duì)1的無(wú)線充電，并且存在充電功率低，充電距離短等缺陷，為了能實(shí)現(xiàn)一對(duì)多無(wú)線充電，提高功率以及擁有更彈性與自由的充電距離，磁共振的無(wú)線充電開(kāi)始受到業(yè)界的關(guān)注。

磁共振無(wú)線充電的原理是通過(guò)頻率共振進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，能夠一對(duì)多進(jìn)行充電，其中磁振器是由一個(gè)小電容并聯(lián)或串聯(lián)的大電感線圈構(gòu)成，通過(guò)相同的共振頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。

比如兩個(gè)線圈作為共振器，如果發(fā)射端以10MHz頻率振動(dòng)向周圍散出電磁場(chǎng)，那么接受端需要以10MHz頻率振動(dòng)才能接收到這個(gè)傳遞過(guò)來(lái)的能量。與電磁感應(yīng)相比，磁共振無(wú)線充電具備長(zhǎng)傳輸距離，大功率，支持一對(duì)多充電的優(yōu)點(diǎn)，主要缺點(diǎn)是接收端和發(fā)射端需要同時(shí)在同一共振頻率，電路調(diào)頻很重要的，這個(gè)問(wèn)題目前比較難解決。

無(wú)線充電技術(shù)的應(yīng)用使得人們不再需要頻繁地更換數(shù)據(jù)線，避免了線多混亂的情況，符合現(xiàn)在簡(jiǎn)化移動(dòng)設(shè)備接口的需求，受到手機(jī)廠商和可穿戴設(shè)備廠商的追捧。截至2019年8月，市面上已經(jīng)有超過(guò)155款手機(jī)和多款智能手表、TWS耳機(jī)具備無(wú)線充電功能。

目前來(lái)看，無(wú)線充電市場(chǎng)仍處于爆發(fā)的前夕，2018年支持無(wú)線充電的手機(jī)數(shù)量?jī)H比2億部略多，且?guī)缀跞慷际谴鸥袘?yīng)的方式，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年無(wú)線充電將得到迅速普及，2024年支持無(wú)線充電手機(jī)數(shù)量將突破12億部，且磁共振方式的無(wú)線充電將逐步替代磁感應(yīng)的方式成為主流。

2018-2024年智能手機(jī)無(wú)線充電接收端出貨量及預(yù)測(cè)

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1、接收端

無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)分為接收端和發(fā)射端，發(fā)射端包含接收端不論從價(jià)值量還是技術(shù)壁壘來(lái)看，均要高于發(fā)射端。從無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)來(lái)看，主要分為方案設(shè)計(jì)、電源芯片、磁性材料、傳輸線圈、模組制造等幾個(gè)環(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)的主要情況如下：

方案設(shè)計(jì)：方案設(shè)計(jì)一般由終端廠商提需求，方案廠做設(shè)計(jì)，難度和附加值最高，該環(huán)節(jié)主要由國(guó)外大廠如蘋果、高通、特斯拉等主導(dǎo)，國(guó)內(nèi)廠商如中興通信、信維通信、萬(wàn)安科技等均有布局，其中中興通訊和萬(wàn)安科技布局汽車無(wú)線充電，信維通信主要專注于手機(jī)無(wú)線充電。

電源芯片：電源芯片包括發(fā)射端和接收端，發(fā)射端按照特定頻段的無(wú)線電信號(hào)輸入電源，接收端將無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)化成電能，從而完成充電。無(wú)線充電芯片目前主要被國(guó)外芯片巨頭掌控，主要包括高通、博通、TI、IDT、NXP、MTK等，其中IDT目前占據(jù)主導(dǎo)地位，產(chǎn)品應(yīng)用在三星、華為、小米等主流手機(jī)廠商中。

磁性材料：磁性材料主要用于屏蔽功能，消除磁場(chǎng)對(duì)電池和其他零組件影響，目前主流用的磁性材料有鐵氧體和納米晶。在此領(lǐng)域國(guó)內(nèi)有較多廠商進(jìn)入，包括信維通信、橫店?yáng)|磁、合力泰等。信維通信在鐵氧體和納米晶均有布局，其中鐵氧體是通過(guò)公司旗下的綿陽(yáng)九所提供，納米晶材料方面公司產(chǎn)品已經(jīng)在無(wú)線充電上面大量使用，產(chǎn)品性能在一致性和散熱性上的做到了行業(yè)領(lǐng)先。

傳輸線圈：傳輸線圈需要按照客戶需求定制，該領(lǐng)域的進(jìn)入壁壘在于廠商的精密加工水平以及與上下游的銜接能力。目前該領(lǐng)域的廠商主要包括村田、TDK、松下、立訊精密、東尼電子、信維通信、碩貝德和順絡(luò)電子等。

模組制造：模組制造環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘相對(duì)較低，參與的廠商主要包括立訊精密、安潔科技、信維通信。

從各個(gè)環(huán)節(jié)所占據(jù)的利潤(rùn)分布來(lái)看，方案設(shè)計(jì)、電源芯片和磁性材料是利潤(rùn)最大的部分，分別占據(jù)無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)鏈32%、28%、20%的利潤(rùn)。

無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)鏈利潤(rùn)分布

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2、發(fā)射端

汽車無(wú)線充電是目前無(wú)線充電應(yīng)用的一個(gè)非常好的場(chǎng)景，可以讓車主無(wú)需頻繁拔插電源線，直接將手機(jī)往車上一放就可實(shí)現(xiàn)充電，有效地增加了行車安全以及提高了車主生活，極大的改善了車內(nèi)手機(jī)使用和充電的體驗(yàn)。

車載無(wú)線充電分為前裝和后裝，前裝是汽車在出廠前帶有無(wú)線充電裝置，一般位于中央儲(chǔ)物盒、扶手箱等位置，車主直接把手機(jī)放到無(wú)線充電裝置上即可實(shí)現(xiàn)充電。后裝是在汽車出廠后安裝的，一般是在汽車上額外加裝一個(gè)車載支架等從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電，安裝位置可選擇安裝于空調(diào)通風(fēng)口、汽車中控臺(tái)等位置。前裝市場(chǎng)由于滿足嚴(yán)苛的車規(guī)級(jí)硬件標(biāo)準(zhǔn)，并且對(duì)工作溫度范圍、防水防塵等也有比較高的要求，準(zhǔn)入門檻比較高。

車載無(wú)線充電給車主帶來(lái)的便利性以及良好的市場(chǎng)前景吸引了各大車企紛紛入局，根據(jù)汽車之家的數(shù)據(jù)，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)累計(jì)有1238個(gè)車系，其中支持手機(jī)無(wú)線充電的有161個(gè)車系，占比約為13%。從車載無(wú)線充電的滲透率來(lái)看，仍然較低，未來(lái)隨著手機(jī)無(wú)線充電的普及，車主對(duì)于車載無(wú)線充電的需求有望進(jìn)一步提升，進(jìn)而推動(dòng)車載無(wú)線充電市場(chǎng)的發(fā)展。

2019年車載前裝無(wú)線充電市場(chǎng)