第五代移动通信技术（简称5G或5G技术）是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系统之后的延伸。

作为第五代移动通讯系统，5G移动网络面向的2020年移动通信市场需求，是社会进步和时代发展的必然趋势。近年来我国的通信技术大幅度提高，计算机以及网络领域发展日趋完善，4G发展已经进入成熟的阶段，5G技术已经在商业化中领先于其他国家。

全球5G市场规模业

随着5G技术及其产业的逐渐成熟，市场渗透率会逐渐提升，在各领域市场应用会更加广泛。根据IHS Markit统计，预计到2035年，5G在全球创造的潜在销售活动将会达到12.3万亿美元。

在我国，预计2030年5G带动的直接产出和间接产出将分别达到6.3万亿元和10.6万亿元。直接产出方面，按照2020年5G正式商用算起，预计当年可带动约4840亿元的直接产出。间接产出方面，2020年、2025年和2030年，5G将分别带动间接产出1.2万亿元、6.3万亿元和10.6万亿元。

5G产业链分析业

5G产业链示意图

上游产业：

包括芯片、光器件、射频器件等市场。在上游产业中，我国的薄弱环节在芯片，主要依赖于进口。但在5G技术以及中美贸易战的推动下，华为、中兴在芯片研发上已显现出一定的优势，未来有望缓解当前局面。现阶段，上游产业各技术已趋于成熟，各国无论是自主研发还是通过付费，都有了一定的基础。

中游产业：

包括基站、传输设备、基站天线等市场。这是各国正在努力实现的环节，也是实现5G全面覆盖最重要的部分。我国在这一环节链上的投入较大，也拥有了一定的优势，尤其是在基站市场投入建设上。

下游产业：

包括运营商市场和终端设备市场。这是未来需要着力发展的环节，尤其是5G与人工智能、大数据、云计算等的结合，可带来更加丰富的应用场景，比如：无人驾驶、智慧城市、物联网、智能医疗等，将给生活带来更多便利。

5G行业关键材料及市场

滤波器关键材料：微波陶瓷介质

微波陶瓷介质滤波器相比其他材质，有较大优势，比如选频特性好、稳定性好、尺寸小等。这种材质是未来5G的主流选择方案。

陶瓷介质滤波器的主要性能是有陶瓷粉体配方和生产工艺决定，需要控制工艺达到出品的杂质、缺陷、晶粒均匀分布。

PCB关键材料：高频基材

高频基材是高频通信最基础的材料。5G时代，传统基材会使信号的传输损耗较大而产生失真现象。

目前商业化的高频基材包括：PTFE/陶瓷填料、烃类热/陶瓷材料、热性工程塑料/陶瓷填料、LCP。

高频基材的主要市场份额被Rogers、Taconic、Nelco、Isola、Polyflon等少数厂商占据，且市场供应相对有限。

天线材料：LCP和MPI

工业化液晶聚合物（LCP）是一种新型热塑性有机材料，其传输损耗低（比传统基材小10倍），在可弯折性、尺寸稳定性、吸湿性等方面有较大的优势。工业化液晶聚合物（LCP）起初是美国杜邦公司开发出来的溶致性聚对亚苯基对苯二甲酰胺，具有优良的电绝缘性能、自增强性、耐热性及耐腐蚀性，可用于制造印刷电路板或作为集成电路封装材料。　

美国、日本、中国台湾厂商目前占据LCP市场的主导地位。2018年，全球LCP的产能约7万吨。其中一村田为行业老大。国内生产企业以生益科技、立讯精密为主。　

MPI是传统PI的改性材料，相对LCP价格要便宜，但是性能接近LCP。

塑料天线振子：3D塑料振子

塑料振子是天线的关键部件之一，与传统金属材料振子相比，重量小、成本低、安装简单。目前还属于可研阶段，还未规模化量产。

第三代半导体

第三代半导体材料SiC与GaN耐高电压、耐高温，适合高频环境使用。

以碳化硅为代表的第三代半导体材料具有宽禁带宽度、高击穿电场、高热导率、高电子饱和速率及更高的抗辐射能力，因而更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，在光电器件、电力电子、射频微波器件、激光器和探测器件等方面展现出巨大的潜力。其主要供应商集中在美国、欧洲、日本，而我国碳化硅器件的研制生产主要依赖进口。近年来中国电子科技集团公司第四十八研究所研制出适用于4~6英寸碳化硅材料及器件制造的高温高能离子注入机、单晶生长炉、外延生长炉等关键装备并实现初步应用，对促进我国碳化硅产业技术进步具有重大的推动作用。我国主要的第三代半导体晶圆生产线见表1。

表1 我国主要的第三代半导体晶圆生产线

手机金属中框

未来5G时代，智能手机朝大屏化、轻薄化发展，普通铝合金强度较低，无法达到性能要求，强度更高的7系列铝合金以及不锈钢成为未来时代的重要解决方案。手机中框主要生产企业见表2。

表2 手机中框主要生产企业

3D玻璃

3D玻璃作为手机外壳材料具有轻薄、透明洁净、抗指纹等优点。目前主流品牌的高端机型大多采用3D玻璃作为前后盖材质，详见表3。未来3~5年，该行业产业将进入高速发展期，国内相关上市公司纷纷扩大产能，以占据更多的市场份额。

表3 3D玻璃主要生产企业 KKpcs

陶瓷外壳

陶瓷作为手机外壳材料具有良好的质感，其耐磨性好、散热性好，能够满足通信和无线充电技术对于机身的要求。　

目前高端纳米级复合粉体生产商主要集中在日本和欧洲地区，国内发展较成熟的是陶瓷加工。代表企业包括潮州三环、蓝思科技、顺络电子、长盈精密等。

手机电磁屏蔽材料

5G时代智能手机集成度、信号传输密度不断提升，内部芯片间距缩短导致内部器件电磁干扰越来越严重，电磁屏蔽材料成为未来刚需。主要的材料包括：导电塑料器件、导电硅胶、金属类产品、吸波器件等。

手机导热散热材料

电子器件中广泛应用的导热材料包括导热硅胶片、导热硅脂、导热相变化材料等。随着芯片运行速度的不断跃升，常规材料越来越难以满足现代高科技设备的散热需要。而石墨烯的热导率为5300W/mK，是目前所有已知材料中导热效果最好的。

哈尔滨工业大学的研究团队近年来首次制备出高性能石墨烯复合材料散热片，与铝合金、铜合金等传统散热片相比，该种散热片具有重量轻、热导率高、辐射系数高、加工性能好等特点。在解决5G产品散热瓶颈问题方面，该新产品已通过索尼、华为、中兴、联想等公司测试，被列为5G交换机唯一有效散热方案。

PC/PMMA复合材料

5G时代，智能产品的后盖去金属化是趋势。3D玻璃、陶瓷集中于高端机型，塑料则凭借易加工、成本低，加速向中低端机型渗透。

PC/PMMA具有优异的耐划伤性、极高的透明性和着色性、优异的耐热性以及优异的流动性等，使其成为未来中低端机型后盖材料重要的选择之一。这种材料生产厂商较少，大多是国外企业，如Teijin、Kuraray、Sumitomo chemical、Covestro等，国内以龙华薄膜、道氏技术等。

我国5G通信材料发展存在的主要问题

关键核心技术还未突破

主要上游核心材料关键技术还未突破。元器件应用上游材料品质低、稳定性差。例如GaAs晶圆，美国、日本和德国已经在微电子芯片级分别开展6英寸生产，但是我国仅能生产4英寸级的电阻LED低端晶片；电子屏蔽导热材料，上游核心原材料依然面临技术封锁。国内企业还是以电磁屏蔽导热器件和方案设计为主。关键上游材料的核心技术由3M、汉高、富士等企业掌握。

相关材料制备设备依然稀缺。我国虽然已经掌握了制备光预制棒生产技术，实现了部分产品的自给。但光纤预制棒生产设备高度依赖进口，其中80%的高纯度沉积用和全合成石英套管依赖进口，造成国内光预制棒生产成本较高。

部分相关产品产能依然不足

元器件关键材料领域，化合物半导体材料虽然在国内实现量产，但是产能较小。据统计，GaAs、GaN和SiC三种衬底材料的月产量不足5万片/月。目前，我国8英寸和12英寸硅片市场需求约在500万片/月，其中功率器件用衬底约为50万/片。

据预测，到2020年将有1/3的功率器件衬底材料被化合物半导体材料取代。然而，我国半导体衬底材料的需求量至少为16万片/月。

在电子封装材料方面，我国一直是消费大国，但是在部分核心上游材料方面却是进口大国。例如在封装基板材料应用中的PI薄膜，我国多数企业生产规模均为百吨级，国外基本都是千吨级。我国仅在中低端聚酰亚胺薄膜及聚酰亚胺纤维等少数领域实现了量产，而高端材料产品稀缺。

上下游脱节

原材料的供应信息不明确，与国外产品相比，国内原材料产品供应时，缺少生产使用的加工标准、参数等信息。下游应用企业在没有使用经验的情况下，认为冒然使用会在生产上存在较大风险。

材料的研发生产和设计指标与下游的应用标准不一致，国内研究机构在材料产品研究推广时，重视性能参数的比拼，忽略生产实用性，导致生产出来的材料无法使用；三是国内生产的相关材料缺少相关第三方认证和科学的评估体系。生产的材料得不到有效的应用检验，导致企业在生产使用过程中缺乏信心，于是宁愿选择价格较高的进口产品维持现状。

推进我国5G通信材料发展的相关建议

加强政府引导，完善产业政策

我国电子信息材料方面政策一直滞后于产业发展需求。因此，应该加强政府引导、作好顶层谋划，加大国家政策和资金支持力度，制定信息材料产业发展引导目录和投资指南，强化信息材料创新链和资金链的建设。

强化自主创新，突破关键技术

鼓励原始、自主创新，营造行业创新的科学氛围。集中优势科研利用，重点突破信息材料领域中的大尺寸Si片，高性能GaAs、GaN和SiC以及电子封装技术中的上游原材料等关键材料制备技术，减轻我国信息产业对国外高端原材料的依赖度。

整合优势资源，促进5G材料发展

组织和整合相关优势力量，推动产、学、研、用协同攻关机制和产业联盟的建立，积极吸取和借鉴国外信息材料行业内的先进经验，强化和优化我国信息材料产业链的整合。利用国防技术的牵引作用，大力发展军民两用技术，推动军民技术协同互动发展。

推进产业协同，促进上下游产需衔接

支持上下游企业成立联合研发机构，联合开展技术攻关。鼓励材料、器件上下游企业成立协会、联盟等行业组织，增加材料供应信息的标准化和透明化。鼓励上下游企业之间进行兼并重组、交叉持股，组建联合企业，实现信息材料与元器件产品设计、系统验证的同步化，同时降低材料进入下游应用市场门槛。

内容来源：《中国化工信息》杂志

本文作者：中国化工信息中心咨询事业部高级咨询师 刘强

更多化工信息请关注微信：中国化工信息周刊（ID：CCN-weekly）