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深度|2018年手机产业链企业必须了解的四大技术方向

iPhone X 是苹果公司为纪念iPhone 诞生十周年所推出的纪念产品,是开启智能机新时代的标志性产品,达到了目前技术储备所能实现的巅峰。iPhone X 主要包括四大创新点:OLED 全面屏、3D Sensing、无线充电和非金属后盖,将在未来一段时间内引领手机创新方向。

▲iPhone X全视图

iPhone 作为消费者心目中“完美”的代名词,是智能手机行业的标杆, 其创新通常会被安卓厂商跟进。预计安卓旗舰机会在2018 年上半年开始配备无线充电和非金属后盖,从2018 年下半年开始配备OLED 全面屏和3D Sensing 功能。供应链企业有望继续受益于终端产品的这四大升级主题, 龙头企业有望强者恒强。

OLED 全面屏:零组件迎来发展新机遇

全面屏具有强烈的视觉效果和完美的操作体验。由于其极高的屏占比, 使屏幕所呈现的图像极具视觉冲击力。大屏手机给消费者带来更佳的体验, 但此前大屏手机难以操作,而OLED 可以在保证显示面积的情况下缩小整体体积,给消费者带来更好的体验。

全面屏将使OLED 加速成为主流显示技术。LCD显示屏用于全面屏时面临诸多困难:需要重回双芯片(Touch IC 和Driver IC)控制;芯片封装需要用COF(Chip on Film)代替COG(Chip on Glass);背光模组的导光板需要重新设计;异形切割时良率有限。OLED 显示屏可以避免上述问题, 将加速成为主流选择。

OLED 在智能手机领域持续升温,2020 市场渗透率预计达到54%。据IHS 及BOTMKT 数据,2016 年全球AMOLED 显示市场规模预计达157 亿美元,其中手机产品136亿美元,占比87%。未来几年AMOLED 市场将以13.3%的年复合增长率稳步上升。

▲全球智能手机OLED市场规模(百万美元)

从产业链来看,OLED 主要包括上游的设备与材料、中游的面板制造以及下游的终端应用三个环节。在上游设备与材料环节,蒸镀机、高精度金属掩膜版、有机发光材料、光掩膜版、光刻胶等较为关键。在中游制造环节,包含背板段、前板段和模组段三个步骤, 背板段的关键在于驱动电路制造的极高精细度与电气性能的均一性,前板段的关键是蒸镀过程的对位精度和封装气密性,而模组段的整体难度较低。在下游应用环节,则是智能手机、电视、智能手表、VR 等终端设备。

▲OLED产业链结构

我国企业已成功参与到OLED 显示屏制造过程的诸多环节中。京东方的绵阳OLED 产线已于2017 年10 月量产,是全球除三星外的首条小尺寸柔性OLED 产线,首批客户将主要为国内手机厂商。目前,京东方、深天马、华星光电等仍有多条柔性OLED 产线在建,产能将在2019 年后陆续开出, 将是柔性OLED 普及的重要受益者之一。大族激光在面板激光切割上面技术领先,同时背靠全球最大的柔性OLED 生产地,也将深度受益。

▲大陆地区AMOLED 生产线投资计划(亿元)

▲国内OLED产能占全球比例提升

无线充电:巨头引领新潮流,无线充电市场规模快速扩大

2017 年9 月苹果发布的新一代iPhone 共包括iPhone X、iPhone 8 和iPhone 8 Plus 三款新品,均配备了无线充电功能,而三星早在2017 年2 月就发布了同样搭载无线充电的Galaxy S8。

苹果和三星作为手机行业标杆,其创新将成为其他厂商学习的方向。目前索尼Xperia Z4v、谷歌Nexus 6、摩托罗拉Droid Turbo、诺基亚Lumia 930、YotaPhone 2、OPPO Find 9 均已采用了无线充电功能,未来,华为、小米等更多的主流手机厂商都有望搭载无线充电功能。

▲目前已经搭载无线充电的智能手机

无线充电标准逐渐融合,从三足鼎立到两强格局。目前市场上主流无线充电路线有电磁感应方式、磁共振方式、无线电波方式、电磁耦合方式等,最常用的是电磁感应方式和磁共振方式。当前手机上应用最多的是磁感应和磁共振,但微波方式可能是面向未来世界的无线充电方式。

▲磁感应无线充电

▲磁共振无线充电

无线充电市场将实现快速扩张。预计到2024 年,无线充电市场规模达150 亿美元。据IHS 数据,2016 年全球无线充电接收端产品出货超过2 亿件,其中与智能手机相关的接收端出货超过1.6 亿件,超过8000 万件无线充电发射端与其配售。预计2017 年将有3.25 亿无线充电产品,其中智能手机约有3 亿,而其无线充电功能都用到了Qi 技术。另外,发射端约有0.75 亿规模。预计到2020 年,无线充电接收端出货量将突破10 亿件,发射端在2021 年也将达约5 亿件的规模。根据IHS的预测,全球无线充电市场规模将从2015 年的17 亿美元增长至2024 年的150 亿美元,年复合增长率达到27%。

▲全球无线充电市场规模(亿美元)

无线充电分为发射端和接收端,发射端包括芯片、振荡器、功率放大器、线圈、PCB、被动器件、电子变压器、结构件等。接收端又可以分成芯片和模组两个大部分。

▲三星无线充电发射端拆解图

▲无线充电接收端模组构成

无线充电产业链主要包括方案设计、电源芯片、磁性材料、传输线圈、模组制造。电源芯片、磁性材料以及传输线圈是整个无线充电产品最为关键的三大零部件,不管是技术含量还是产品附加值都相对较高。而相比之下,模组制造环节的技术含量相对较低,与其他电子零部件的制造工艺相差不大,国内厂商在这一环节向来具有优势,能够快速切入。

▲无线充电产业链竞争格局(2017)

无线充电产业主要的利润中心是方案设计公司和电源管理芯片厂商。其中方案设计公司利润占比达到了32%,电源管理芯片公司利润占比达到了28%, 磁性材料公司利润占比达到了20%,传输线圈公司利润占比为14%,而模组制造厂商的利润占比只有6%。如果以发射端和接收端来计算的话,那么利润则主要在于发射端,发射端的利润占比超过60%,而接收端利润占比只有30%左右。

▲无线充电产业链受益环节

3D Sensing:光学新升级,开启全新使用体验

iPhone X 搭载的3D Sensing 技术可以获取拍摄对象深度信息,有效提高了手机对拍摄对象的特征识别,给手机带来了人脸识别、AR 等新功能, 将是苹果未来内容战略的重要硬件载体。3D Sensing 是靠iPhone X 顶部一小块没被屏幕覆盖的区域实现的,该区域整合麦克风、扬声器、前置镜头、环境光感测器、距离感应器、红外线镜头、泛光感应元件、点阵投影器等八个部件,苹果将整个系统称之为原深感镜头(True Depth Camera System)。

▲iPhoneX的Face ID集成了多个元器件

3D Sensing 目前主要的实现手段有三种:(1)单目结构光,代表产品有苹果iPhone X、微软Kinect-1、英特尔RealSense、Google Project Tango 等;(2)双目可见光,代表产品为Leap Motion;(3)飞行时间法(TOF), 代表产品为微软Kinect-2。

▲3DSensing的TOF方案原理

iPhone X 的3D Sensing 主要由5 大部分组成:(1)红外线(IR)发射模组:用于发射经过特殊调制的红外光至拍摄物体。(2)红外线(IR) 接收模组:接收由被拍摄物体反射回来的红外光,通过计算获取被拍摄物体的空间信息。(3)镜头模组:采用普通镜头模组,用于2D 彩色图片拍摄。(4)图像处理芯片:将普通镜头模组拍摄的2D 彩色图片和IR 接收模组获取的3D 信息集合,经算法处理得当具备3D 信息的彩色图片。(5)算法与系统集成。

从产业链来看,3D 传感器包括发射端和接收端两部分,发射端主要包括VCSEL 激光源、DOE 扩散片、WLO 准直镜头以及模组等,接收端主要包括窄带低通滤光片、特制红外CMOS 传感器以及模组等。

非金属后盖:曲面玻璃迎来发展新机遇,陶瓷扩展应用新空间

目前市面上大部分手机采用金属后盖,但是随着无线充电和5G 通讯的推广,金属后盖的电磁屏蔽影响已经不容忽视,非金属材料成为手机后盖的必然选择。而在玻璃、陶瓷、塑料三大非金属材料中,塑料物理性能较差, 大概率将主要用于低端机中,而玻璃和陶瓷则有望成为主流选择,有望打开成长新空间。

苹果和三星已选择玻璃方案。在2017 年发布的iPhone 8、iPhone 8 Plus 以及iPhone X 上,苹果使用了2.5D 玻璃方案。2015 年,三星Galaxy S6 开始采用玻璃机身,2017 年发布的Galaxy S8/S8+采用3D 玻璃方案。玻璃后盖配合柔性OLED 显示屏,大幅提升手机的外观表现力。

▲三星成熟的3D玻璃应用

与2D 玻璃和2.5D 玻璃相比,3D 玻璃加工主要增加了热弯环节。热弯是将平面玻璃加热至600 摄氏度左右,待玻璃软化后经热弯机压制成型。在热中,经常出现难以控制温度和精度的现象,使得玻璃不同部位受热不均而出现破裂。同时在操作热弯机时,需要引进专业的成型工艺工程师进行模具、板材、工艺参数调整,缺乏熟练工程师的企业将难以掌握热弯技术。

▲2D 、2.5D、3D玻璃的区别

▲3D 玻璃制程工艺

陶瓷后盖加工难度大,粉体和烧结是关键。氧化锆陶瓷从纳米级粉体、配方、浆料再到成型、烧结、后加工,产业链条非常长,制程复杂,任何一个环节都可能影响到产成品的良品率,不同厂商良率差异较大。

3D 玻璃加工的高壁垒给龙头厂商带来了较深的护城河,龙头厂商将有望强者恒强。蓝思科技作为玻璃加工环节的巨头,在全球具备很强的竞争力,并给苹果、三星等国际大客户供应产品,2017 年8 月客户需求集中释放,预计2018 年底产能达5000 万片左右。

陶瓷后盖拓展应用新空间。陶瓷更美观精致、更高档、更抗摔、更耐磨、品质感显著好于其他材质,这些属性恰好符合目前高端化的发展趋势。2017 年发布的小米MIX 2 获得了大量消费者青睐,完成了向高端手机的冲击。华为P9 也采用了陶瓷后盖,P9 的陶瓷白采用5 层镀层工艺,让金属手机表面呈现出陶瓷般质感和晶莹光泽。

▲使用陶瓷后盖的小米MIX2广受欢迎

随着氧化锆陶瓷后盖的产能和良率的逐步提升,未来华为、OPPO、VIVO、小米都有可能采用陶瓷方案。目前苹果虽然没有推出陶瓷版iPhone,但已推出Apple Watch Series2 高端陶瓷版,也展现苹果对陶瓷材料作为消费电子外观件材质的认可。

▲陶瓷机壳在主流手机商的市场份额变化情况

陶瓷后盖市场广阔,预计2020年消费电子陶瓷外观就市场规模有望超过300 亿元。陶瓷作为高端机型后盖材质已进入主流手机厂商的视野,成本较高和产能不足成为陶瓷后盖的主要瓶颈,随着产能和良品率不断提升,供货瓶颈消除后产业爆发潜力大。而在可穿戴设备领域,Apple Watch 出世就采用陶瓷后盖,这为其它厂商树立了典范,再加上智能手表长期佩戴在手腕上, 也对后盖材料的亲肤性要求高,陶瓷恰好符合这一特性。

▲2015年-2019年全球3D 曲面玻璃渗透率(占有率)

▲2016年-2021年全球3D曲面玻璃市场规模(亿元)

随着陶瓷后盖市场渗透率的提高,整个产业链条如粉体、毛坯、后加工等厂商都将受益,目前国内具备高度垂直一体化能力的厂商三环集团存在较明显的竞争优势,在陶瓷后盖的粉体及后盖生产产能已远超日本竞争对手,成品后盖的抗摔能力也已好于日本厂商在内的其他竞争对手。国瓷材料通过大规模扩产,已经大幅降低粉体价格,成为苹果Apple Watch 背板陶瓷材料作为主供应商。

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