3月10日,中国电信和中国联通分别在各自官网发布了“2020年5G SA新建工程无线主设备联合集中采购项目集中资格预审公告”,公告显示将于3月20日启动集中采购资格预审,本次集采的预估规模为25万站,加上前一周中国移动启动的2020年5G二期无线主设备集中采购项目约28万站,三家运营商合计集采规模在53万站,符合市场预期。

那么一个基站的成本如何,我们就以收集到的公开资料做一个整理和分析。目前建设的5G基站多是宏基站,宏基站一般由两个主要部分组成,即负责信号发射和接收的铁塔或抱杆,以及负责信号处理的机房,两者通过光纤相连进行信号传输,同时机房也需要通过光纤接入核心网。铁塔上安装的关键设备是有源天线单元(AAU),机房内设置的设备较多,主设备是基站机柜,包括DU、CU和传输设备等。为保证机柜能够全天候运行正常,还需要有电源设备、UPS设备、空调设备、照明和其他监控设备等。

图表1 5G设备安装结构示意图


资料来源:互联网;国都证券

单考虑设备采购成本,AAU和DU+CU设备是基站成本组成的大头。一般5G标准宏基站是1套DU+CU设备连接3面AAU的组合,三面AAU以120度角分立在铁塔上。与传统的方案相比,AAU方案提高了集成度,降低了空间占用和能耗。根据网上资料显示,一台5G 2.6GHz的64T64R的AAU天线成本价格约3~4万元。

图表2 5G AAU天线通过集成RRU,极大节省了户外的安装空间


资料来源:互联网;国都证券

具体来看,AAU其内部结构也比较复杂,主要器件包括天线底板+振子、滤波器、射频+功放(PA、LNA)、前传的RRU模块、电源模块等,此外结构部件还有保护罩、散热模组、屏蔽盖等等。从成本角度来看,滤波器和功放两类部件成本最高。滤波器部件根据不同工作频率使用的型号也不相同,一般来说中国联通和中国电信采用的3.5GHz频段AAU天线一般选用轻量化和抗高温性能较好的陶瓷介质滤波器,市场普遍价格在100元/只左右,未来可能价格逐步下探。中国移动采用的2.6GHz频段天线则因为陶瓷介质滤波器技术不成熟,很多还是采用微型金属腔体滤波器,但无论是金属腔体还是陶瓷介质,2.6GHz天线的滤波器价格还是会略贵一些。我们以3.5GHz 64T64R AAU天线为例简单估算一下,单扇天线的滤波器组件成本即是12,800元,一个标准站使用3扇AAU滤波器成本就是38,400元,今年已经公布的集采53万的基站数量,预计对应的滤波器市场就超过200亿。

功率放大器(PA)是AAU天线中另一类成本较高的重要元器件,主要用于提升无线信号强度以具备足够功率向外辐射。由于5G信号的穿透能力较差,需要比4G更强的功率放大模块,因此常用的硅基横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)已经接近性能极限。想要提高功放性能,目前主要发展方向是以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料,然而这些材料价格普遍比较昂贵,导致5G天线中PA成本单价也快速上升。根据一些公开数据,采用GaN作为PA 材料的AAU天线中PA成本一般每扇在5000元以上,而普通的LDMOS也就3000元左右,所以单个标准站中PA成本也在1万~1.5万元不等。

PCB实际也是成本占比较大的部件之一,参考当前5G实验网AAU设备的设计,每个AAU将包含2块电路板即1个功分板和1个TRX板。功分板主要集成了功分网络和校准网络,一般为一个双层板+一个四层板,或者集成在一个六层板上;而TRX板则集成主要的功能器件,主要包括功率放大器+滤波器+多通道的收发信机、电源管理等,所以一般比较厚重,普遍为12-16层复合板。由于5G AAU设备的内部连接更多采用PCB形式,5G时期单站PCB的数量相较4G时期会大幅提升——在5G实验网络上的单个标准站的PCB成本约1万元,而相较之下4G基站仅约1000多元,因此PCB的市场需求提升在5G建设初期就已经显现出来,并被市场关注。

图表3 2019~20265G宏基站带动PCB&CCL市场空间

资料来源:太平洋证券

天线振子是天线上主要的元器件,由于单体价值量小,一般在10元左右水平,仍以64T64R天线估算,每扇天线需要双极化天线振子64对,则单扇天线振子的价值量为 640 元,一个标准站需要1920元的天线振子。虽然天线振子单体价值量比较小,但是由于振子数量从4G时代的8个、16个提升到5G时代的64个甚至128个、256个,需求呈现几何倍数的提升,市场在快速扩大。

图表4 中兴(左)和大唐电信(右)展示的5G天线阵列产品


资料来源:互联网;国都证券

除AAU天线外,机房内的DU、CU设备的成本占比也很高。目前的5G实验网络很多基于4G网络改造,DU、CU设备合并设置在升级了配套设备的4G机房内,节省了组网的时间,也省掉了单独设立机房的成本。参考4G用BBU设备的价格一般在1~2万,现在5G技术中DU和CU分离,两者价格合计也差不多处于1~2万甚至更贵一些,加上回传传输设备等其他设备,机房内主设备估算约3~4万。机房内的电源设备、UPS、空调、监控等辅助设备,是维持基站系统稳定工作的重要保障,产品规格较高,一般成本也不会很低。如一套标准动力配置中,电源柜价格在5000~10000元,UPS系统提供应急电力,主要由电池构成,普通铅酸电池成本约1~2元/Ah,磷酸铁锂成本在4元/Ah以上,一般一套UPS规格在48V1000Ah左右,成本在4000元左右,加上空调设备、防护设备、监控设备,整套动力系统成本算下来在3~5万元。

综上,一套标准站仅核算硬件部分,3扇AAU天线约价值10~12万,机房DU/CU设备约3~4万元,动力系统约3~5万元,加上其他的配套设备共计算下来约20~25万。当然这一数据还是基于提供给国内三大运营商的情况,如果是对海外出口,一般价格可以提升到35~40万。对于华为、中兴、烽火这样的基站主体供应商而言,因为定价权、议价权较强,5G大规模上马对于公司业绩有很强的提振效果。

对上游器件和原材料厂商,多数零部件的市场随设备增量等比例扩大。今年三大运营商招标的53万站新增量,如果均以标准站估算,对应的硬件市场大约是1060~1325亿元。其中AAU占比约一半,对应530~636亿元市场,而PA元件、滤波器、天线振子分别新增80亿、204亿、10.2亿。另外还有一些重要部件,如PCB因为5G基站中应用面积大幅增大、厚度提升,其增量由4G基站中的1000元左右提升至5G基站中近1万元,受益程度最大,仅今年基站招标带来的新增市场预计在50亿元左右。另外机房内的DU、CU设备,动力设备也各占186亿、212亿左右的市场。

此外,如果考虑建设施工中的人工费用、材料费用,每个基站均摊下来也有5~10万元的成本。基站在建设完成后亦有庞大的维护费用,比如场地的租赁费用,根据位置不同而不同。如果使用户外的大型铁塔则需要每年向铁塔公司缴付一定租金。还有如日常的电费消耗、设备维修费用等等,假如以10年为一个全生命周期估算,一个标准站的后期费用也在百万元以上,可以直接或间接地拉动很多产业。

对于5G新基建,中游大数据产业和后端应用的爆发还需要时间去孵化,但是硬件端的订单已经开始兑现,对于设备类的供应商而言已经开始受益。今年虽然在疫情的干扰下,各行业都受到不同程度的冲击,但5G新基建在国家推动下没有被打乱节奏,建设过程带来的硬件需求依然在稳定释放,通信设备产业是稳中有增的成长性产业。近期二级市场受美国股市连续熔断等金融因素影响出现持续调整,然而对于产业而言并没有受到疫情等因素的严重冲击。事实上我国在疫情爆发后的防控措施相较其他国家要有效到位得多,各产业也在积极复产,对5G等科技行业没有实质性打击,行业成长性逻辑更没有被破坏。5G仍然是国家中长期发展的主方向,也是市场投资的重要方向。

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