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LCP行業深度研究報告:扼住5G咽喉的關鍵材料

2020-03-02 09:04:47 來源:上海聯凈

和 4G 相比,5G 最重要的變化在于高頻和高速,但頻率越高,信號的衰減越大,對低損耗的天線材料的需求越迫切。傳統材料已經無法適應新的挑戰。LCP(液晶高分子材料)將成為 5G 天線的首選材料。

但目前全球范圍內成熟的產業化技術被日本和美國所掌握,因此包括華為在內的中國企業,必須掌握材料的主導權,否則將被國外企業扼住咽喉。LCP 的國產化勢在必行,產業鏈的投資機會巨大。

液晶高分子(Liquid Crystal Polymer, LCP)是一種新型的高分子材料。液晶聚合物是一種介于晶體和液體之間的中間相態聚合物,在受熱熔融或者被溶劑溶解后會由剛性固定轉變為具有流動性的液體物質,同時又保持著晶態物質的取向有序性,從而形成兼具液態流動性和晶態分子有序排列特征的液晶態。從分子結構看,LCP 具有剛性棒狀分子鏈結構,分子鏈可高度取向排列,結構堆積緊密,大分子間作用力較大。因此,與其他有機高分子材料相比,LCP表現出優異的性能如耐高溫、高強度機械性能、優越的電性能和加工性能等。

根據生成液晶的條件不同,LCP 可以分為溶致性液晶(LLCP)、熱致性液晶 (TLCP)、壓致性液晶。其中,壓致性液晶比較少見;溶致性液晶需要在溶液中加工, 一般用作纖維和涂料;熱致性液晶可在熔融狀態加工, 可生產注塑級、纖維級和薄膜級材料,目前應用最為廣泛。

 2002 年,全球 LCP 市場需求量僅為 1.6 萬噸,2016 年總需求量達 5.4萬噸,規模達 9.5 億美元。根據 Zion MarketResearch預測,2023 年全球 LCP 市場規模將達 14.5 億美元,2016-2023 年復合增速為 6.2%,LCP 下游應用十分廣泛。最初,美國發明 TLCP 材料后將其主要用于微波爐或其他爐具等耐高溫材料,由于利潤不高美國逐漸退出生產領域,而日本廠商則對 LCP 材料的生產和研發持續關注。隨著工程領域對特殊性材料的需求日益增長,LCP 因其特有的物理性能而被重新納入大眾的視野。根據 Prismane consulting 統計,從產品應用上看,電子電器及消費電子、工業、汽車是主要的下游應用領域,分別占據 80%、7%和 6%,其中連接器用量近 2/3。

 LCP 在電子電器中的應用主要為高密度連接器(SMT)、天線、線圈、開關、插座等;在工業領域用于泵零件和閥零件,如化學裝置中使用的閥門、泵、蒸餾塔填料、耦合器等裝置;在汽車領域應用于汽車燃燒系統元件、燃燒泵、隔熱部件、精密元件、電子元件等。其他功能應用也很廣泛,如消費材料類用于電磁爐灶容器、包裝材料以及體育器材;醫療器材類用于外科設備、插管、腹腔鏡和齒科材料等;體育器材用于網球拍、滑雪器材等;視聽設備用于耳機開關、揚聲器振動板等材料。

隨著 1G、2G、3G、4G 的發展,手機通信使用的無線電波頻率逐漸提高。目前主流的 4G LTE 技術屬于特高頻和超高頻的范疇,即頻率 0.3 GHz~30GHz。5G 的頻率最高,分為 6GHz 以下和 24GHz 以上兩種。現在正在進行的 5G技術試驗主要以 28GHz 進行。由于電磁波具有頻率越高,波長越短,越容易在傳播介質中衰減的特點,頻率越高,要求天線材料的損耗越小。LCP(Liquid Crystal Polymer)是對 5G 信號表現最佳的材料,電學性質十分優異:即使在在極高頻也能保持介電常數恒定,具有一致性;介質損耗與導體損耗小,能夠應用于毫米波的處理;熱可塑性強,容易實現多層疊層。隨著高頻高速的 5G 時代的到來,LCP 應用前景光明,很有可能替代 PI 成為新的軟板材料。目前商業應用為蘋果公司率先在 iPhone X 中使用多層 LCP 天線,去年發布的 iPhone XS,iPhone XS Max 及 iPhone XR 中均使用了六根 LCP天線。此外,iPhoneX 采用全面屏后,留給天線的凈空間減少,天線設計需要改變,LCP 天線可以節省空間、代替射頻同軸連接器。但 LCP 的缺點也很明顯,其制作工藝的復雜性導致目前的良品率不高,掌握該技術的天線供應商少,也正因為如此,LCP 的成本很高,單組 LCP 天線的成本約為 PI 天線的 10~20 倍。

假設未來 5G 布局符合大眾預期,在 5 年全球范圍內實現全覆蓋,以 2018 年 iPhone XS 系列和 XR 系列的 6 根 LCP天線需求量為基準,可以預測 2023 年 LCP 天線材料需求量將達到 2764.92 噸,市場規模可達到 7.74 億元,年均復合增長率達到 82.00%。


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