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解析手机七大技术升级背后的供应链供需变革

发布时间: 2017-07-11 10:11     来源: 智东西、东吴证券

由于基础层技术成熟,核心技术突破难,细节专利周期短,渠道下沉,智能手机从高端消费品变成快消品,进入第二轮替换升级期,也不过是五六年的时间。

而随着使用者开始延长购买周期,像2013-2015年那样单纯打价格战已经不是良策。与此同时,5G、人工智能(AI)和虚拟个人助理(VPA)等新技术的抬头为市场提供了新的驱动力。尽管短期而言,这些新兴技术对市场难以造成变革性的影响,但未来3到4年或成制胜关键。

本期的智能内参,我们推荐来自东吴证券的智能手机产业报告(来自东吴证券王莉团队),报告从消费市场升级和创新周期两个节点出发,剖析七大技术升级,阐述目前手机供应链的供需变革。

以下为智能内参整理呈现的干货:

趋势:消费升级创新成战略选择

*2011年到2014年中国智能手机销量增长情况

*全球智能手机前10大厂商

消费市场:变贵 变慢 变广

经过创业热和厂商洗牌之后,智能手机从增量市场进入存量市场,消费升级是智能手机行业来自需求端的期待。这一阶段的市场变化表现在单机价格走高,换机周期延长,以及渠道下沉拓宽三四线市场。

事实上,从2016年下半年开始,主流国产手机的价格区间就开始悄然上扬。恰如vivo副总冯磊所言:手机行业的竞争焦点,已经从传统的拼硬件配置和性价比,到了比拼产品本身的用户体验。

*2017年4月中国畅销手机TOP20价格分布

*2016年下半年新发售机型售价明显提升

尼尔森的数据显示,2016上半年,中高端智能手机的整体份额已达到47.59%,同比增加近4个百分点;而中低端智能手机的整体份额同比下跌1个百分点,在1000元以下机型整体份额跌幅更是达到3个百分点。同样,第一手机界研究院2017年4月的数据显示,中国市场排名销量前20位的手机机型明显呈现高单机价值量的特点。

*用户换机周期变化情况 (单位:月)

究其原因:一方面,市场结构替换,存量市场大部分消费者不是第一次购机,对产品设计、性能有更进一步的要求,换机周期延长;另一方面,价格战本身的目的是进行市场推广,加剧洗牌,微利状态并不符合技术创新、业务拓展等长远发展,因此厂商也有意识的加重中高端系列的权重;与此同时,国内整体消费市场繁荣也是一大利好因素。

*低线市场战略地位日趋重要,消费升级下沉

GFK 2015Q2-2016Q2 季度数据显示:四线城市(T4)及以下市场份额持续放大,月度同比增长率持续高于一二线城市市场,且市场消费升级特点更加突出。这可以说是渠道下沉的作用。

渠道下沉具体则表现为“两个跟随”:各大旗舰机型走在前端,中端机跟随;一二线城市率先发力,三四级城市跟随。这一稳定的结构特点使得手机产业消费升级可观测性上较好:跟踪各旗舰机型的变动,就能较好把握整个产业的变动趋势。

供应市场:崛起的中国厂商

如果说消费升级是来自需求端的结果,那么创新周期就是供给侧的选择。

*企业的两种竞争战略

一般对于企业而言有两种基本的战略可以选择:低价战略和差异化战略。在智能手机行业发展初期,也就是增量市场,低价战略成为厂商的杀手锏,其中,“千元机”主力军小米是其中的代表。

*2016年手机&智能手机普及率

4年的爆发期后,中国市场饱和度提高,厂商间的差距也在减小,手机普及率达到了97%,智能手机普及率达到了72%。根据Analysys数据,2016年中国智能手机市场不到5%的增长,且预计未来几年保持略高于零的增速,这与之前4年超过 20%的复合增长率形成鲜明的对比。

因此,存量市场里厂商纷纷选择了用创新供给需求端的期待,采取差异化战略,以应对存量博弈。

*凯度移动通信消费者指数报告:智能手机关键影响因素分析

东吴证券指出:背靠最大消费市场和大批高质量供应链资源,中国手机厂商正由创新的跟随者转变为创新的引领者。2012年苹果在iPhone5上首次采用金属机身,大约领先行业大规模使用这一方案一年以上。2013年iPhone5S首次采用指纹识别方案,同样引领了这一趋势。但进入新一轮创新周期后,双摄像头、OLED屏幕、3D非金属机身等行业的新一批技术创新点的引领者变成了中国厂商。2014年,华为在荣耀 6plus率先应用双摄;同年,vivoX5采用了AMOLED屏幕。

*历代iPhone创新点

*中国手机厂商正由创新的跟随者转变为创新的引领者

国产手机厂商在某种程度上对新技术的应用有着更大的偏好。从Samsung 和 iPhone 的角度看,两大品牌手机由于出货量较大,需要较为成熟的新技术以保证其供应链需求。

苹果公司将平台生态发挥到极致,形成了硬件、系统、应用、内容三者完美结合的封闭式全生态系统,iPhone作为主要营收,产品的创新往往围绕“硬件+系统+应用+内容”生态平台去布局。

相比于苹果,三星的智能手机产品线要广的多。历代Galaxy 旗舰机配置性能的提升,得益于三星在Super AMOLED屏幕、处理器、内存等方面的不断进步。智能手机的核心零配件从处理器、闪存、显示屏、CPU 到电池,三星都处于市场领导地位,甚至具有控制市场的能力。可以说,Galaxy S/Note系列的创新引领,凸显了垂直一体化的优势。

*Galaxy S/Note系列创新点

从其他竞争者角度来看,两个大品牌在生态建立、品牌形象等方面存在既有优势,其他品牌要与其竞争,就更需要创新驱动,寻找差异化战略的落脚点。

供需共振衍生七大方向

智能手机供需两方面的特质,在商业环境下形成一个大循环。

*消费升级与创新周期循环促进,产业链趋势明晰

存量市场环境是此循环的外生因素。存量市场的特性决定了智能手机市场需要创新驱动换机周期。创新驱动就要求手机配置升级,随之带来的就是手机 BOM 成本的提升。成本上涨,厂商不得不增加价格以转嫁成本、保持利润。维持利润就需要手机厂商突出差其异化,吸引消费者的购买。支撑差异化的也就回到了差异化战略和创新驱动。

循环叠加的输出结果就是供给端配置升级、BOM 成本提升的趋势得到确立和不断加强。通过创新吸引消费者更新机型,提高单机价值、拉升品牌形象是 2017 年智能手机厂商最核心的任务。产业链上的电子硬件供应商迎来了以创新为承载力的新时期。

需求决定供给,智能手机厂商需要朝七大升级方向努力: 更高的颜值(非金属化)、更好的通讯体验(射频器件变革)、更好的视觉体验(OLED 显示、全面屏等)、更好的拍摄体验(双摄)、更强大的能源管理(无线充电、快充、双电芯)、更多样化的应用场景(无孔化、三防)、更好的声学体验(立体声、音射频一体化)。

*智能手机创新七大方向

颜值趋势:非金属化背后的逻辑

2017年是国产手机拼颜值的一年,国产手机在功能创新上尚无法做到引领市场的情况下,在新版 iPhone 发布出来之前,功能创新出现了短暂的真空期。前面的显示屏都是在OLED上面做文章,后面的后盖则采用更绚丽的曲面玻璃机身或者陶瓷机身来吸引消费者。

*5G 天线需放在最优位置

而金属手机壳外观靓丽、手感和散热好、抗摔,但容易出现信号屏蔽的问题,随着 5G、无线充电等新型传输方式的临近,无线频段越来越复杂,金属机壳屏蔽将成为重大瓶颈。现有手机终端的天线布局已满,要想再布局严格要求的 5G 天线,需要变换现有的金属机壳材质,陶瓷和玻璃都将成为可选方案。可以说,自2016年起,智能手机后盖去金属化趋势开始冒头,2017年陶瓷和玻璃后盖渗透将加速。

*三星 S7采用玻璃后壳实现无线充电AppleWatch则采用陶瓷

此外,要实现无线充电,手机后盖最好也是非金属材质。目前大多数无线充电技术的原理都相差无几,均采用电磁波原理。但是金属对于电磁波会造成干扰,使得充电的效率大大降低。

*塑料/ 金属将成为过去,陶瓷&玻璃将是未来的可选材质

*玻璃机身材料应用发展过程

因此,“金属中框+非金属新材料”是智能机机壳未来的发展方向。玻璃因为其工艺成熟、成本较低,是行业当下渗透率最高的非金属材料。玻璃材料厂商着力点可由前置玻璃延伸至前后双面玻璃。陶瓷因为其极佳的材料特性,待产能和成本问题解决后,将引领趋势。

通讯变革:5G射频器件抬高技术壁垒

5G 通信时代渐行渐近,通信连接从人与人通信延伸到物与物、人与物智能互联,从而实现真正的“万物互联”。5G 通信将支持 1000 亿+的连接、10GB/s 的最高速度、1ms 以下的延迟,这对射频器件提出了更高的要求,大规模阵列天线(Massive MIMO),射频器件数量剧增,高频器件的应用等等将应运而生。

1、天线将采用大规模天线系统

*苹果手机采用多天线并集成

由于手机中的射频信号通道越来越拥挤,天线的复杂度越来越高,预计未来将覆盖 5-6 个甚至更高频段,所有这些信号工作在不同的带宽,而且都需要接入天线,为取得最优的性能和较轻薄较集成化的外形尺寸,设计测试及工艺难度越来越高。

因此,5G 及大数据无线传输时代到来更是对天线产业带来了颠覆性的挑战,行业的技术壁垒越来越高。目前的5G天线解决方案是大规模天线系统(Massive MIMO),即在发射端和接收端分别使用大规模发射天线和接收天线阵列,使信号通过发射端与接收端的大规模天线阵列传送和接收。

*毫米波天线阵列体积小,安装至手机

5G通信的波长将在毫米级,可以多个毫米波天线集成到手机上,实现毫米波频段的波束成形;天线的基材也寻找对相应频段吸收效应好的射频材料。一些厂商已经提出将射频天线集成到芯片里面的想法。总之,材料能力至关重要。

2、射频前端器件

*射频前端系统组成及其功能描述

在目前的通讯协议中,不同频带间的频率差越来越小,因此需要非常好选择性,也就是高性能滤波器,让通带内的信号通过并阻挡通带外的信号。仅手机用 SAW/BAW 滤波器市场规模就达百亿级美元,加上全球联网设备前景,市场广阔。

*滤波器在智能手机的射频前端价值量占比越大

SAW 滤波器集低插入损耗和良好的抑制性能于一身,不仅可实现宽带宽,其体积还比传统的腔体甚至陶瓷滤波器小得多。但SAW一般只适用于 1.5GHz 以下的应用,也易受温度变化的影响。高于1.5GHz 时,TC-SAW和BAW滤波器则更具性能优势,其尺寸还随频率升高而缩小,还具有极低的插入损耗和非常陡峭的滤波器边缘,这使得它非常适合要求非常苛刻的3G、4G以及5G应用。

SAW 滤波器主要供应商为 Murata、TDK、太阳诱电等几家日本厂商,而 BAW 滤波器则为 Avago (收购 Broadcom)以及 Qorvo 占据几乎全球超过 95% 以上份额。与国外厂商比较,我国声表技术大幅落后。

此外,把发射机的信号功率放大到足够大,也是射频系统中的重要部分。功率放大器(PA)是手机射频发射机的关键模块,噪声系数低放大能力强。智能手机里面 PA 的数量随着 2G、3G、4G、5G 前向兼容以及由此带来的频段的增加而增加,4G多模多频手机所需的PA芯片增至 5-7 颗,Strategy Analytics预测,5G 时代手机内的PA或多达16颗之多。

视觉体验:OLED和它的全面屏

*LCD与OLED功能参数的对比

*5寸全高清 AMOLED与LTPSLCD成本对比(美元)

AMOLED 全称为有源矩阵有机发光二极体面板,其可柔性、色彩亮丽、低功耗等优良特性得到智能手机的青睐。随着消费者对移动智能终端设备的个性化需求越来越高,柔屏AMOLED将快速增长,预计2020 年出货量将达7.11 亿片,出货量接近硬屏的 2 倍。

除了 AMOLED 显示屏外,高屏占比也是手机厂商追寻的亮点。手机厂商通过屏幕比例的创新调整和窄边设计,让手机给予消费者新的视觉体验,重新吸引消费者的眼球和需求。正如第162期智能内参所述,全面屏将带动手机零组件巨变,面板、天线、指纹识别、受话器、摄像头均需做出改变。

目前,三星 S8 系列配置全面屏(屏占比高达 83%),预计三星 Note8、苹果 iPhone8 都将搭载全面屏,意味着全面屏成为高端旗舰机配置趋势。

双摄大势:量价齐升

*双摄像头四大细分技术路径

拍摄是用户使用智能手机的刚性需求,更好的拍摄体验是手机厂商一直追求的效果。从低像素到高像素,从单摄到双摄,从软件变焦到光学变焦,智能手机摄像头的性能不断提升。双摄像头作为厂商解决用户对拍摄体验高要求的成熟解决方案,还可以实现双目立体视觉效果,已经在各大旗舰机型里得到应用,部分甚至采用前后双摄。

在现有的技术条件和设计规格下,镜片产商已经将镜片厚度做到了极致,但是镜头模组突出在手机之外,影响整体流畅度和美观。双摄能够有效的平衡智能手机性能需求和摄像头工艺之间的矛盾,将由原来单摄所承担的功能分摊到两个摄像头身上,达到智能手机外观设计和性能设计的完美统一。

电池:大容量+无线快充

*智能手机电池续航成为智能手机发展的一块短板(分钟)

手机续航能力的难以为继,对此,厂商主要通过两种途径来解决:一是在充电方式上做文章,例如采用快充方式让充电时间短,或者采用无线充电方式让充电无处不在;二是在电池容量上做文章,通过提升电池容量提升续航能力,例如采用双电芯电池。

1、无线充电迎来拐点

*目前已经搭载无线充电的智能手机

无线充电又叫感应充电,是利用电磁感应原理在发送和接收端用相应的线圈来发送和接收产生感应的交流信号来进行无线缆的充电的一项技术。

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。WPC和AirFuel已构成无线充电标准的两强格局。从技术、标准和市场接受度来看,无线充电已经迎来拐点。预计到2020年,无线充电接收端出货将突破10亿件。

从无线充电产业链上下游来看,主要包括电源芯片、磁性材料、传输线圈、模组制造。其中电源芯片、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。

2、快充技术的三大主流

*快充的三种模式

*三大主流快充技术

快速充电是指通过提高充电功率,缩短充电时间的一种充电方法,是充电方式改进续航问题的另一突破点。在目前的技术条件下,电池的尺寸难以压缩,增加额外的电池容量容易使手机变厚,而且还会引起安全和发热问题。所以,快充成为改善手机续航体验的重要方向。到具体的技术执行上,国内有三大主流快充技术:高通 Quick Charge技术、联发科 Pump Express 技术以及 OPPO VOOC 闪充技术。

3、双电芯技术在尝试中

*双电芯电池技术的优势

从电池容量本身的角度出发,目前比较热的一个解决方案则是双电芯。多电芯就是将多个电池通过串并

联的方式提高容量(双电芯就是 2 个电池串并联),该技术在充电宝、笔记本以及新能源汽车中都得到了广泛的应用。目前,金立已经验证了双电芯方案的可行性,未来将有更多厂商采用双电芯方案。

场景:无孔化及三防体验

为了增加更多的使用场景如下雨天、洗澡、游泳、潜水时使用,以苹果为代表的手机厂商也正在向手机无孔化趋势演进,耳机插孔取消,无线耳机的需求大幅增加。此外,智能手机三防(防尘、防震、防水)也是消费者的关键痛点。

目前,防水防尘解决方案包括:在主流潜在进水口采用硅橡胶密封,或者改变零组件,即实现无孔化。目前,eSIM逐渐成为发展趋势:无需物理的SIM卡槽,相较于实体 SIM 卡可以减少高达 90%的空间,因为它已经在制造过程中被嵌入了设备之内。

立体音效:开启新一轮升级

*智能手机上声学器件的升级方向

好音质一直是用户的喜好,智能手机不断改善音质效果。iPhone7/Plus 在声学器件的一大亮点就是立体音效。当 iPhone7/Plus 横置时,iPhone7/Plus 的立体声扬声器支持左侧/右侧扬声器单独发声,当用户翻转手机时能够智能识别并调节。

除此之外,HTCM8、M9,VIVO 等手机也都采用过立体音效。VIVOY37 通过两颗五磁路扬声器,配合 YAMAHA 功放组成,并与 Waves进行了深度合作,基于 MaxxAudio 技术打造出 SuperAudio 音效。除了智能手机内置扬声器外,与之配套的耳机也可以通过立体音效提升音质。

除了立体音效的实现,基于防水薄膜的声学防水,和解决音频与射频之间的干扰的音射频一体化设计也是进一步提高声学模块场景应用和集成化/空间布局的方向。

智东西认为,经过增量时期的价格战和营销战,智能手机市场在趋近饱和的前提下,存量替换成为厂家的主要赢利点,品牌形象和用户体验就很重要了。目前,消费市场繁荣,以及市场的价格接受度提高,对于厂家进行技术、设计创新是利好的;加上虚拟助手、人工智能等新兴技术抬头,以及国内5G运营商的推动,智能手机品牌市场即将开启新一轮竞争,抓生态的苹果和抓产业的三星虽然势大,却也未必就胜过技术创新快,反馈周期灵活的国内厂商。

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