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LCP行业深度研究报告:扼住5G咽喉的关键材料

时间:2020-03-02 09:04:47

      和 4G 相比,5G 最重要的变化在于高频和高速,但频率越高,信号的衰减越大,对低损耗的天线材料的需求越迫切。传统材料已经无法适应新的挑战。LCP(液晶高分子材料)将成为 5G 天线的首选材料。

但目前全球范围内成熟的产业化技术被日本和美国所掌握,因此包括华为在内的中国企业,必须掌握材料的主导权,否则将被国外企业扼住咽喉。LCP 的国产化势在必行,产业链的投资机会巨大。

   液晶高分子(Liquid Crystal Polymer, LCP)是一种新型的高分子材料。液晶聚合物是一种介于晶体和液体之间的中间相态聚合物,在受热熔融或者被溶剂溶解后会由刚性固定转变为具有流动性的液体物质,同时又保持着晶态物质的取向有序性,从而形成兼具液态流动性和晶态分子有序排列特征的液晶态。从分子结构看,LCP 具有刚性棒状分子链结构,分子链可高度取向排列,结构堆积紧密,大分子间作用力较大。因此,与其他有机高分子材料相比,LCP表现出优异的性能如耐高温、高强度机械性能、优越的电性能和加工性能等。

根据生成液晶的条件不同,LCP 可以分为溶致性液晶(LLCP)、热致性液晶 (TLCP)、压致性液晶。其中,压致性液晶比较少见;溶致性液晶需要在溶液中加工, 一般用作纤维和涂料;热致性液晶可在熔融状态加工, 可生产注塑级、纤维级和薄膜级材料,目前应用最为广泛。

    2002 年,全球 LCP 市场需求量仅为 1.6 万吨,2016 年总需求量达 5.4万吨,规模达 9.5 亿美元。根据 Zion MarketResearch预测,2023 年全球 LCP 市场规模将达 14.5 亿美元,2016-2023 年复合增速为 6.2%,LCP 下游应用十分广泛。最初,美国发明 TLCP 材料后将其主要用于微波炉或其他炉具等耐高温材料,由于利润不高美国逐渐退出生产领域,而日本厂商则对 LCP 材料的生产和研发持续关注。随着工程领域对特殊性材料的需求日益增长,LCP 因其特有的物理性能而被重新纳入大众的视野。根据 Prismane consulting 统计,从产品应用上看,电子电器及消费电子、工业、汽车是主要的下游应用领域,分别占据 80%、7%和 6%,其中连接器用量近 2/3。

     LCP 在电子电器中的应用主要为高密度连接器(SMT)、天线、线圈、开关、插座等;在工业领域用于泵零件和阀零件,如化学装置中使用的阀门、泵、蒸馏塔填料、耦合器等装置;在汽车领域应用于汽车燃烧系统元件、燃烧泵、隔热部件、精密元件、电子元件等。其他功能应用也很广泛,如消费材料类用于电磁炉灶容器、包装材料以及体育器材;医疗器材类用于外科设备、插管、腹腔镜和齿科材料等;体育器材用于网球拍、滑雪器材等;视听设备用于耳机开关、扬声器振动板等材料。

    随着 1G、2G、3G、4G 的发展,手机通信使用的无线电波频率逐渐提高。目前主流的 4G LTE 技术属于特高频和超高频的范畴,即频率 0.3 GHz~30GHz。5G 的频率最高,分为 6GHz 以下和 24GHz 以上两种。现在正在进行的 5G技术试验主要以 28GHz 进行。由于电磁波具有频率越高,波长越短,越容易在传播介质中衰减的特点,频率越高,要求天线材料的损耗越小。LCP(Liquid Crystal Polymer)是对 5G 信号表现最佳的材料,电学性质十分优异:即使在在极高频也能保持介电常数恒定,具有一致性;介质损耗与导体损耗小,能够应用于毫米波的处理;热可塑性强,容易实现多层叠层。随着高频高速的 5G 时代的到来,LCP 应用前景光明,很有可能替代 PI 成为新的软板材料。目前商业应用为苹果公司率先在 iPhone X 中使用多层 LCP 天线,去年发布的 iPhone XS,iPhone XS Max 及 iPhone XR 中均使用了六根 LCP天线。此外,iPhoneX 采用全面屏后,留给天线的净空间减少,天线设计需要改变,LCP 天线可以节省空间、代替射频同轴连接器。但 LCP 的缺点也很明显,其制作工艺的复杂性导致目前的良品率不高,掌握该技术的天线供应商少,也正因为如此,LCP 的成本很高,单组 LCP 天线的成本约为 PI 天线的 10~20 倍。

   假设未来 5G 布局符合大众预期,在 5 年全球范围内实现全覆盖,以 2018 年 iPhone XS 系列和 XR 系列的 6 根 LCP天线需求量为基准,可以预测 2023 年 LCP 天线材料需求量将达到 2764.92 吨,市场规模可达到 7.74 亿元,年均复合增长率达到 82.00%。


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