第五代移動通信技術（簡稱5G或5G技術）是最新一代蜂窩移動通信技術，也是繼4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系統之後的延伸。

作爲第五代移動通訊系統，5G移動網絡面向的2020年移動通信市場需求，是社會進步和時代發展的必然趨勢。近年來我國的通信技術大幅度提高，計算機以及網絡領域發展日趨完善，4G發展已經進入成熟的階段，5G技術已經在商業化中領先於其他國家。

全球5G市場規模業

隨着5G技術及其產業的逐漸成熟，市場滲透率會逐漸提升，在各領域市場應用會更加廣泛。根據IHS Markit統計，預計到2035年，5G在全球創造的潛在銷售活動將會達到12.3萬億美元。

在我國，預計2030年5G帶動的直接產出和間接產出將分別達到6.3萬億元和10.6萬億元。直接產出方面，按照2020年5G正式商用算起，預計當年可帶動約4840億元的直接產出。間接產出方面，2020年、2025年和2030年，5G將分別帶動間接產出1.2萬億元、6.3萬億元和10.6萬億元。

5G產業鏈分析業

5G產業鏈示意圖

上游產業：

包括芯片、光器件、射頻器件等市場。在上游產業中，我國的薄弱環節在芯片，主要依賴於進口。但在5G技術以及中美貿易戰的推動下，華爲、中興在芯片研發上已顯現出一定的優勢，未來有望緩解當前局面。現階段，上游產業各技術已趨於成熟，各國無論是自主研發還是通過付費，都有了一定的基礎。

中游產業：

包括基站、傳輸設備、基站天線等市場。這是各國正在努力實現的環節，也是實現5G全面覆蓋最重要的部分。我國在這一環節鏈上的投入較大，也擁有了一定的優勢，尤其是在基站市場投入建設上。

下游產業：

包括運營商市場和終端設備市場。這是未來需要着力發展的環節，尤其是5G與人工智能、大數據、雲計算等的結合，可帶來更加豐富的應用場景，比如：無人駕駛、智慧城市、物聯網、智能醫療等，將給生活帶來更多便利。

5G行業關鍵材料及市場

濾波器關鍵材料：微波陶瓷介質

微波陶瓷介質濾波器相比其他材質，有較大優勢，比如選頻特性好、穩定性好、尺寸小等。這種材質是未來5G的主流選擇方案。

陶瓷介質濾波器的主要性能是有陶瓷粉體配方和生產工藝決定，需要控制工藝達到出品的雜質、缺陷、晶粒均勻分佈。

PCB關鍵材料：高頻基材

高頻基材是高頻通信最基礎的材料。5G時代，傳統基材會使信號的傳輸損耗較大而產生失真現象。

目前商業化的高頻基材包括：PTFE/陶瓷填料、烴類熱/陶瓷材料、熱性工程塑料/陶瓷填料、LCP。

高頻基材的主要市場份額被Rogers、Taconic、Nelco、Isola、Polyflon等少數廠商佔據，且市場供應相對有限。

天線材料：LCP和MPI

工業化液晶聚合物（LCP）是一種新型熱塑性有機材料，其傳輸損耗低（比傳統基材小10倍），在可彎折性、尺寸穩定性、吸溼性等方面有較大的優勢。工業化液晶聚合物（LCP）起初是美國杜邦公司開發出來的溶致性聚對亞苯基對苯二甲酰胺，具有優良的電絕緣性能、自增強性、耐熱性及耐腐蝕性，可用於製造印刷電路板或作爲集成電路封裝材料。　

美國、日本、中國臺灣廠商目前佔據LCP市場的主導地位。2018年，全球LCP的產能約7萬噸。其中一村田爲行業老大。國內生產企業以生益科技、立訊精密爲主。　

MPI是傳統PI的改性材料，相對LCP價格要便宜，但是性能接近LCP。

塑料天線振子：3D塑料振子

塑料振子是天線的關鍵部件之一，與傳統金屬材料振子相比，重量小、成本低、安裝簡單。目前還屬於可研階段，還未規模化量產。

第三代半導體

第三代半導體材料SiC與GaN耐高電壓、耐高溫，適合高頻環境使用。

以碳化硅爲代表的第三代半導體材料具有寬禁帶寬度、高擊穿電場、高熱導率、高電子飽和速率及更高的抗輻射能力，因而更適合於製作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件，在光電器件、電力電子、射頻微波器件、激光器和探測器件等方面展現出巨大的潛力。其主要供應商集中在美國、歐洲、日本，而我國碳化硅器件的研製生產主要依賴進口。近年來中國電子科技集團公司第四十八研究所研製出適用於4~6英寸碳化硅材料及器件製造的高溫高能離子注入機、單晶生長爐、外延生長爐等關鍵裝備並實現初步應用，對促進我國碳化硅產業技術進步具有重大的推動作用。我國主要的第三代半導體晶圓生產線見表1。

表1 我國主要的第三代半導體晶圓生產線

手機金屬中框

未來5G時代，智能手機朝大屏化、輕薄化發展，普通鋁合金強度較低，無法達到性能要求，強度更高的7系列鋁合金以及不鏽鋼成爲未來時代的重要解決方案。手機中框主要生產企業見表2。

表2 手機中框主要生產企業

3D玻璃

3D玻璃作爲手機外殼材料具有輕薄、透明潔淨、抗指紋等優點。目前主流品牌的高端機型大多采用3D玻璃作爲前後蓋材質，詳見表3。未來3~5年，該行業產業將進入高速發展期，國內相關上市公司紛紛擴大產能，以佔據更多的市場份額。

表3 3D玻璃主要生產企業 KKpcs

陶瓷外殼

陶瓷作爲手機外殼材料具有良好的質感，其耐磨性好、散熱性好，能夠滿足通信和無線充電技術對於機身的要求。　

目前高端納米級複合粉體生產商主要集中在日本和歐洲地區，國內發展較成熟的是陶瓷加工。代表企業包括潮州三環、藍思科技、順絡電子、長盈精密等。

手機電磁屏蔽材料

5G時代智能手機集成度、信號傳輸密度不斷提升，內部芯片間距縮短導致內部器件電磁干擾越來越嚴重，電磁屏蔽材料成爲未來剛需。主要的材料包括：導電塑料器件、導電硅膠、金屬類產品、吸波器件等。

手機導熱散熱材料

電子器件中廣泛應用的導熱材料包括導熱硅膠片、導熱硅脂、導熱相變化材料等。隨着芯片運行速度的不斷躍升，常規材料越來越難以滿足現代高科技設備的散熱需要。而石墨烯的熱導率爲5300W/mK，是目前所有已知材料中導熱效果最好的。

哈爾濱工業大學的研究團隊近年來首次製備出高性能石墨烯複合材料散熱片，與鋁合金、銅合金等傳統散熱片相比，該種散熱片具有重量輕、熱導率高、輻射係數高、加工性能好等特點。在解決5G產品散熱瓶頸問題方面，該新產品已通過索尼、華爲、中興、聯想等公司測試，被列爲5G交換機唯一有效散熱方案。

PC/PMMA複合材料

5G時代，智能產品的後蓋去金屬化是趨勢。3D玻璃、陶瓷集中於高端機型，塑料則憑藉易加工、成本低，加速向中低端機型滲透。

PC/PMMA具有優異的耐劃傷性、極高的透明性和着色性、優異的耐熱性以及優異的流動性等，使其成爲未來中低端機型後蓋材料重要的選擇之一。這種材料生產廠商較少，大多是國外企業，如Teijin、Kuraray、Sumitomo chemical、Covestro等，國內以龍華薄膜、道氏技術等。

我國5G通信材料發展存在的主要問題

關鍵核心技術還未突破

主要上游核心材料關鍵技術還未突破。元器件應用上游材料品質低、穩定性差。例如GaAs晶圓，美國、日本和德國已經在微電子芯片級分別開展6英寸生產，但是我國僅能生產4英寸級的電阻LED低端晶片；電子屏蔽導熱材料，上游核心原材料依然面臨技術封鎖。國內企業還是以電磁屏蔽導熱器件和方案設計爲主。關鍵上游材料的核心技術由3M、漢高、富士等企業掌握。

相關材料製備設備依然稀缺。我國雖然已經掌握了製備光預製棒生產技術，實現了部分產品的自給。但光纖預製棒生產設備高度依賴進口，其中80%的高純度沉積用和全合成石英套管依賴進口，造成國內光預製棒生產成本較高。

部分相關產品產能依然不足

元器件關鍵材料領域，化合物半導體材料雖然在國內實現量產，但是產能較小。據統計，GaAs、GaN和SiC三種襯底材料的月產量不足5萬片/月。目前，我國8英寸和12英寸硅片市場需求約在500萬片/月，其中功率器件用襯底約爲50萬/片。

據預測，到2020年將有1/3的功率器件襯底材料被化合物半導體材料取代。然而，我國半導體襯底材料的需求量至少爲16萬片/月。

在電子封裝材料方面，我國一直是消費大國，但是在部分核心上游材料方面卻是進口大國。例如在封裝基板材料應用中的PI薄膜，我國多數企業生產規模均爲百噸級，國外基本都是千噸級。我國僅在中低端聚酰亞胺薄膜及聚酰亞胺纖維等少數領域實現了量產，而高端材料產品稀缺。

上下游脫節

原材料的供應信息不明確，與國外產品相比，國內原材料產品供應時，缺少生產使用的加工標準、參數等信息。下游應用企業在沒有使用經驗的情況下，認爲冒然使用會在生產上存在較大風險。

材料的研發生產和設計指標與下游的應用標準不一致，國內研究機構在材料產品研究推廣時，重視性能參數的比拼，忽略生產實用性，導致生產出來的材料無法使用；三是國內生產的相關材料缺少相關第三方認證和科學的評估體系。生產的材料得不到有效的應用檢驗，導致企業在生產使用過程中缺乏信心，於是寧願選擇價格較高的進口產品維持現狀。

推進我國5G通信材料發展的相關建議

加強政府引導，完善產業政策

我國電子信息材料方面政策一直滯後於產業發展需求。因此，應該加強政府引導、作好頂層謀劃，加大國家政策和資金支持力度，制定信息材料產業發展引導目錄和投資指南，強化信息材料創新鏈和資金鍊的建設。

強化自主創新，突破關鍵技術

鼓勵原始、自主創新，營造行業創新的科學氛圍。集中優勢科研利用，重點突破信息材料領域中的大尺寸Si片，高性能GaAs、GaN和SiC以及電子封裝技術中的上游原材料等關鍵材料製備技術，減輕我國信息產業對國外高端原材料的依賴度。

整合優勢資源，促進5G材料發展

組織和整合相關優勢力量，推動產、學、研、用協同攻關機制和產業聯盟的建立，積極吸取和借鑑國外信息材料行業內的先進經驗，強化和優化我國信息材料產業鏈的整合。利用國防技術的牽引作用，大力發展軍民兩用技術，推動軍民技術協同互動發展。

推進產業協同，促進上下游產需銜接

支持上下游企業成立聯合研發機構，聯合開展技術攻關。鼓勵材料、器件上下游企業成立協會、聯盟等行業組織，增加材料供應信息的標準化和透明化。鼓勵上下游企業之間進行兼併重組、交叉持股，組建聯合企業，實現信息材料與元器件產品設計、系統驗證的同步化，同時降低材料進入下游應用市場門檻。

內容來源：《中國化工信息》雜誌

本文作者：中國化工信息中心諮詢事業部高級諮詢師 劉強

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