胡紅梅

1 5G新材料迎來“5G商用+新基建”雙重機(jī)遇期

1.1 政策扶持，5G新基建迎來快速發(fā)展期

2019年以來，北京、江西、重慶等地就已陸續(xù)出臺(tái)了支持5G產(chǎn)業(yè)落地的行動(dòng)計(jì)劃或規(guī)劃方案，5G商用步伐不斷加快。2020年，新基建徹底火爆，作為新基建的重要組成部分，5G新基建迎來重大發(fā)展機(jī)遇。2020年3月，工業(yè)和信息化部專門召開加快5G發(fā)展專題會(huì)，提出加快以5G基站為代表的新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，各省、市、自治區(qū)積極響應(yīng)，針對(duì)5G基站建設(shè)提出了明確目標(biāo)（詳見表1）。

1.2 5G新基建，為5G新材料帶來巨大市場需求

由于5G通訊具有速率高、時(shí)延低、衰減大的特點(diǎn)，對(duì)材料性能要求也不同于4G通訊，如需要傳播介質(zhì)材料具有更低的介電常數(shù)和介電損耗、更強(qiáng)的電磁屏蔽能力、更好的導(dǎo)熱性等。各地5G基站建設(shè)如火如荼，對(duì)5G基站所需要的基站天線材料、印刷電路板（PCB）材料、濾波器材料、半導(dǎo)體材料、導(dǎo)熱散熱材料、電磁屏蔽材料等相關(guān)材料（詳見表2）帶來巨大需求。

2 關(guān)鍵5G新材料

氮化鎵（GaN）、液晶聚合物（LCP）、微波介質(zhì)陶瓷、聚四氟乙烯（PTFE）等新材料是5G基站建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，下文將針對(duì)上述4種5G新材料進(jìn)行重點(diǎn)介紹。

2.1 GaN：5G時(shí)代的第三代半導(dǎo)體材料

由于GaN具有禁帶寬度更大、臨界擊穿電場更高、飽和電子速率和電子遷移率更高、熱導(dǎo)率更高、化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定以及抗輻射能力更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，將成為5G重點(diǎn)材料之一，用以生產(chǎn)的射頻器件也將在5G時(shí)代得以廣泛應(yīng)用。

從GaN發(fā)展來看，美日歐走在技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品研發(fā)的前列，在該領(lǐng)域均已形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈條，并且擁有日本住友電氣和三菱電機(jī)、美國Cree、法國Exagan、荷蘭NXP等IDM（Integrated Device Manufacture）企業(yè)。我國在GaN領(lǐng)域目前已具備包括GaN材料襯底、外延、工藝加工、電路設(shè)計(jì)、封裝、測試、模塊、可靠性試驗(yàn)等完整產(chǎn)業(yè)鏈布局，部分產(chǎn)品已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。針對(duì)GaN射頻領(lǐng)域應(yīng)用的GaN襯底生產(chǎn)企業(yè)包括蘇州納維科技有限公司（以下簡稱“納維科技”）和東莞市中鎵半導(dǎo)體科技有限公司（以下簡稱“中鎵半導(dǎo)體”），外延企業(yè)包括蘇州晶湛半導(dǎo)體有限公司（以下簡稱“晶湛半導(dǎo)體”）和蘇州能訊高能半導(dǎo)體有限公司（以下簡稱“蘇州能訊”），另外，蘇州能訊還是國內(nèi)為數(shù)不多的IDM企業(yè)。我國GaN襯底主要生產(chǎn)企業(yè)詳見表3所示。

隨著5G時(shí)代到來，通訊頻段向高頻遷移，基站和通信設(shè)備對(duì)高頻性能的射頻器件需求旺盛，GaN的優(yōu)勢將更加凸顯，加之5G基站建設(shè)密度和數(shù)量較4G、3G都要高，未來GaN需求將快速增長。據(jù)Yole預(yù)測GaN射頻器件的市場規(guī)模將從2017年的3.8億美元增長至2023年的13億美元，復(fù)合年均增長率超過20%，其增量主要來自于基站的應(yīng)用。

2.2 LCP：5G革命性核心膜材

LCP是一種高性能特種工程塑料，熱膨脹系數(shù)低，耐高溫，具有良好的機(jī)械性能、光學(xué)性能、電性能、加工性能、阻燃性能等優(yōu)點(diǎn)。注塑級(jí)LCP樹脂可以用于PCB主板、SMT連接器等，薄膜級(jí)LCP樹脂可以用于高頻信號(hào)傳輸載體，如手機(jī)天線。

5G時(shí)代到來帶來5G手機(jī)產(chǎn)銷量不斷放量，帶動(dòng)LCP天線需求快速增長，并由此帶動(dòng)LCP材料需求實(shí)現(xiàn)快速增長。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，2020年LCP材料的全球需求量有望達(dá)到7.8萬t。隨著5G技術(shù)的深入推進(jìn)，LCP材料有望持續(xù)保持增長態(tài)勢。

從LCP行業(yè)競爭格局來看，美、日、中是全球LCP的主要生產(chǎn)國家，美國的塞拉尼斯和杜邦，日本的住友化學(xué)和寶理塑料，以及中國的沃特新材料股份有限公司（以下簡稱“沃特股份”）、上海普利特復(fù)合材料股份有限公司（以下簡稱“普利特”）、金發(fā)科技股份有限公司（以下簡稱“金發(fā)科技”）、寧波聚嘉新材料科技有限公司（以下簡稱“聚嘉新材料”）等均是LCP的供應(yīng)商（詳見表4）。目前全球的LCP主要由美國和日本生產(chǎn)，我國在LCP企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品主要用于國內(nèi)市場。

2.3 微波介質(zhì)陶瓷：5G核心器件濾波器材料

微波介質(zhì)陶瓷是一種作為介質(zhì)材料的多功能陶瓷材料，是一種新型電子材料，具有小型化、高穩(wěn)定性、低損耗等優(yōu)點(diǎn)，可用作濾波器、諧振器、介質(zhì)基片、介質(zhì)天線、介質(zhì)導(dǎo)波回路等，其中介質(zhì)濾波器是其主要應(yīng)用領(lǐng)域。

5G時(shí)代濾波器在原材料、產(chǎn)品形態(tài)、生產(chǎn)工藝等方面與4G時(shí)代相比，有了質(zhì)的變革。陶瓷介質(zhì)濾波器在小型化、輕量化、低損耗、溫度穩(wěn)定性、性價(jià)比等方面存在優(yōu)勢，陶瓷介質(zhì)濾波器有望成為5G時(shí)代主流。隨著國內(nèi)5G基站建設(shè)，2020年5G濾波器市場規(guī)模有望超過110億元，2021年這一數(shù)據(jù)將達(dá)到140億元，由此將帶動(dòng)對(duì)微波介質(zhì)陶瓷的大量需求。

國內(nèi)外微波介質(zhì)陶瓷的研發(fā)和生產(chǎn)水平差距不大，但從市場來看，日本居絕對(duì)的霸主地位，日本富士鈦、日本化學(xué)等企業(yè)供應(yīng)了國際市場的90%以上。目前，山東國瓷功能材料有限公司（以下簡稱“國瓷材料”）是我國在該領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，占有80%以上的國內(nèi)市場份額。2019年，國瓷材料成立5G項(xiàng)目部，憑借在納米級(jí)電子材料方面積累的技術(shù)優(yōu)勢，開發(fā)出一系列滿足客戶需要、能夠替代進(jìn)口的5G用新材料，并陸續(xù)投放市場。江蘇燦勤科技股份有限公司（以下簡稱“燦勤科技”）在微波介質(zhì)材料和介質(zhì)濾波器領(lǐng)域深耕多年，是技術(shù)國產(chǎn)化進(jìn)程中的領(lǐng)頭企業(yè)，也是全球首家量產(chǎn)5G陶瓷介質(zhì)濾波器的生產(chǎn)商，產(chǎn)線覆蓋從陶瓷粉料到元器件成品的整個(gè)過程。另外，廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司（以下簡稱“風(fēng)華高科”）也在微波介質(zhì)陶瓷等電子材料領(lǐng)域具有較強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)能力，并在高頻微波介質(zhì)陶瓷方面形成了系列產(chǎn)品。我國微波介質(zhì)陶瓷主要相關(guān)企業(yè)詳見表5所示。

2.4 PTFE：5G時(shí)代最優(yōu)的PCB基材

PTFE樹脂是以四氟乙烯作為單體聚合制得的聚合物，具有抗酸抗堿、抗各種有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，用作電源和信號(hào)源的絕緣層，可制薄膜，是最符合5G時(shí)代要求的覆銅板基材，此外還被用于射頻電纜、天線濾波器以及5G所涉及的領(lǐng)域中各類連接器，是5G時(shí)代最重要的基礎(chǔ)新材料之一。

5G基站建設(shè)及下游終端設(shè)備將對(duì)PCB產(chǎn)生巨大需要。Prismak曾預(yù)測2021年全球PCB產(chǎn)值將達(dá)到703億美元，另據(jù)深南電路預(yù)測，僅5G宏基站對(duì)PCB的需求就將達(dá)到582億元。作為最適合高頻覆銅板生產(chǎn)的樹脂材料，將隨著5G通信的快速發(fā)展而迎來巨大的市場空間。一般而言，5G基站的PCB使用量0.8m2左右，按照PTFE單價(jià)600元/m2、我國將建設(shè)5G基站500萬座計(jì)算，那么 PTFE僅在我國5G基站領(lǐng)域的市場規(guī)模就可達(dá)到20億元以上。

目前，我國PTFE年產(chǎn)能13萬t左右，約占全球總產(chǎn)能的40%，但我國以生產(chǎn)的PTFE多屬于中低端產(chǎn)品，高端PTFE絕大部分產(chǎn)能掌握在美國和日本。目前昊華化工科技集團(tuán)股份有限公司（以下簡稱“昊華科技”）、浙江巨化股份有限公司（以下簡稱“巨化股份”）、沃特股份、山東東岳集團(tuán)（以下簡稱“東岳集團(tuán)”）等多家國內(nèi)大型PTFE生產(chǎn)企業(yè)正積極布局高端PTFE，有望緩解我國嚴(yán)重依賴進(jìn)口的被動(dòng)局面（表6）。

3 結(jié)語

綜合來看，上述幾種5G新材料我國已經(jīng)具備一定生產(chǎn)能力，部分GaN產(chǎn)品已達(dá)到國際領(lǐng)先水平，微波介質(zhì)陶瓷研究與生產(chǎn)技術(shù)水平也與國際水平相當(dāng)，PTFE產(chǎn)能更是占到全球產(chǎn)能的四成左右。但是，在這些新材料領(lǐng)域我國與美日歐之間仍然存在一定差距。今后，我們要不斷提升5G新材料技術(shù)研發(fā)能力，特別集中發(fā)力研發(fā)一批美日歐對(duì)中國的“卡脖子”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的進(jìn)口替代；對(duì)于LCP、微波介質(zhì)陶瓷等具有國際領(lǐng)先水平的新材料產(chǎn)品要積極拓展國際市場，提升國際市場占有率；對(duì)于PTFE等產(chǎn)品要通過技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)工藝改進(jìn)，提高產(chǎn)品附加值，提升產(chǎn)品的國際競爭力。