2024年通信行业专题报告:深度拆解代表性机型,看AI与卫星通信为智能手机硬件端带来哪些变化

  • 来源:华创证券
  • 发布时间:2024/07/12
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通信&电子行业联合深度研究报告:深度拆解代表性机型,看AI与卫星通信为智能手机硬件端带来哪些变化。智能手机创新持续推进,AI与卫星通信成为当前主要创新方向。在经历了2016前手机行业的“黄金十年”后,智能手机行业竞争格局已逐步固化,迈入“微创新”为主的头部竞争时代。纵观消费电子行业发展史,创新始终是促进行业进步的重要引擎。在硬件和性能升级对用户体验差距逐步缩小,产品创新不足难以形成颠覆性产品体验的大背景下AI及卫星功能有望逐步发展成为智能手机行业的标配,行业景气度有望回暖。伴随着智能手机功能的推陈出新,手机内部的存储、芯片及创新硬件和组件...

一、智能手机创新持续推进,AI 与卫星通信成为当前主要创新方向

智能手机迭代进程放缓,行业出货量面临瓶颈。从全球来看,根据 IDC《全球手机季度 的跟踪报告》数据,2023 年全球智能手机出货量为 11.7 亿部,同比下滑 3.2%,为十年来 最低的全球智能手机出货量。从我国来看,根据中国信通院数据,我国 2023/2024 年 3 月 智能手机出货量为 2.76 亿部/2021.8 万部,同比分别+4.8%/-6.2%。其中 2024 年 3 月智能 手机上市新机型为 29 款,同比下降 31.0%,占同期手机上市新机型数量的 61.7%。我们 认为近年来全球及我国智能手机出货量持续低迷一方面是受宏观经济景气度下行及库存 量高企的影响。另一方面则是因为目前智能手机迭代进程放缓,核心及热门创新要素缺 失下用户购买意愿相对不足。整体来看,在经历了 2016 前手机行业的“黄金十年”后, 智能手机行业竞争格局已逐步固化,迈入“微创新”为主的头部竞争时代。

消费电子行业创新为主要驱动力之一,AI 与卫星手机成为新的核心创新方向。纵观消费 电子行业发展史,创新始终是促进行业进步的重要引擎。自 2000 年以来,全球手机发展 经历了蓝牙技术、高清摄像头、无边框、屏下指纹技术、高刷新率、折叠屏等等的一系列 技术迭代。2024 年以来,AI 大模型及手机直连卫星技术均实现了相关领域的突破从而进 一步赋能智能手机。我们认为 AI 及卫星手机针对不同的使用场景较好地解决了用户痛 点,在领先品牌旗舰机型的带动下其余品牌也将快速追赶。目前硬件和性能升级给用户 带来的体验改善逐步趋缓产品创新不足难以形成颠覆性产品体验的大背景下 AI 及卫星 功能有望逐步发展成为智能手机行业的标配,行业景气度有望回暖。

硬件为功能载体,行业创新带动硬件升级。伴随着智能手机功能的推陈出新,手机内部 的存储、芯片及创新硬件和组件等也在不断完成迭代。在光学镜头领域的镜头方向,多 摄像头配置以及塑料镜头持续高 P 化和玻塑混合镜头的引入,实现了像素升级;健康检 测领域,逐步丰富的传感器配置也带来了更加丰富的健康监测功能。展望未来,我们认 为 AI 及卫星手机将成为智能手机领域的主线,而 AI 及手机直连卫星功能的引入也将带 动智能手机内部的存储芯片、基带芯片等硬件实现进一步升级。

二、AI 手机:以三星 S24 为例,看 AI 为手机带来哪些升级

(一)隐私保护和降低延迟催生端侧 AI 需求,云端结合成为当前主要发展方向

大模型存在数据泄露等安全隐患,是企业及个人用户的核心关注点。2023 年 3 月 ChatGPT 首次遭遇了重大个人数据泄露,很多网友在 ChatGPT 网页左侧的聊天记录栏中 出现了他人的聊天记录内容。除此之外,今年 3 月自三星电子允许部分半导体业务员工 使用 ChatGPT 开始,短短 20 天有三起机密资料外泄事件。据 Cyberhaven 数据,在员工 直接发给 ChatGPT 的企业数据中,有 11%都是敏感数据。

人工智能引发数据安全问题,需平衡技术应用和隐私保护。随着人工智能技术的不断发 展和 AIGC 的应用,大量的个人和企业数据被采集、处理并传输到云端,而将数据传输 到云端存在数据泄露的风险。在应用人工智能技术的同时,仍需关注如何做好数据隐私 保护问题。

AI 从云端走向终端部署,最大幅度保障数据安全和运行稳定性。边缘计算是指发生在网 络边缘的计算,更靠近数据源,而云计算发生在数据中心。云计算通常具有高可用性, 高性能和高伸缩性,可以处理大规模数据和应用程序;而边缘计算通常具有低延迟、高 带宽和实时功能,可以支持更多实时应用场景。除此之外,由于边缘计算中仅向云端传 输少量信息或不传输信息,隐私性和安全性较高。同时,由于边缘 AI 不受网络访问限制, 可离线使用,可充分保障系统稳定运行。

云侧与端侧 AI 部署各有优劣,云端结合或成为后续主要部署方式。从大模型部署位置来 讲,目前常用的 AIGC 都是在云上实现,需要将个人数据上传到网络,存在泄露隐私的 隐患。而未来 AI 手机的部分推理功能将发生在终端侧,用户既可以享受到 AIGC 带来的 生产力提升,也无需担心上云导致的隐私泄露。但完全的端侧 AI 会大大提升终端硬件成 本,因此部分对延迟和隐私要求较低的功能仍可部署在云侧,云端结合或成为后续主要 部署 AI 的方式。

多种方法进行大模型压缩,从而将其部署至终端设备。目前常见的模型压缩有三种方式, 包括知识蒸馏、量化和权重剪枝。模型压缩可以在不显著降低模型性能的前提下,节省 存储空间、提高计算效率、加速推理过程,使大型 AI 模型更容易部署到边缘设备或其他低功耗环境中,从而拓展 AI 技术的应用领域。 知识蒸馏:通过训练轻量级模型(学生模型)来模仿重量级模型(教师模型),可 以将大型 AI 模型的知识迁移到轻量级模型中,从而实现模型压缩。 量化:将浮点数权重参数转换为较低精度整数,从而降低模型的存储和计算需求。 权重剪枝:删除模型中较小的权重参数,从而减小模型的大小。为了防止模型过拟 合的情况,在压缩过程中需要加入正则项来平衡模型的泛化性能。

压缩模型终端运行的效果并不弱于原始大模型,有望催化混合 AI 架构。大模型的训练效 果并不是参数越多越好,较小参数的模型经过微调也能具备相似甚至更好的效果。据上 海人工智能实验室发表的论文《LLaMA-Adapter: Efficient Fine-tuning of Language Models with Zero-init Attention》的研究结果,基于 70 亿参数的模型 LLaMA-Adapter 在微调 180 万个参数后,回答问题的正确率高于多数大型模型,同时在 SOC(Social Science)领域 的效果非常突出。

(二)各品牌纷纷发布 AI 手机,行业仍处于早期,各家功能各有侧重

AI 手机即具备端侧运行 AI 能力的手机,相较于传统手机存在升级。根据 IDC 的定义, AI 手机是指神经网络处理器(NPU)算力大于 30TOPS,搭载能够支持生成式人工智能 模型的系统级芯片(SoC),支持各种大语言模型在端侧运行。根据 IDC 与 OPPO 联合 发布的《AI 手机白皮书》,AI 手机需要具备四大特征,即高效利用计算资源以满足生成 式 AI 的计算需要;敏锐地感知真实世界,了解用户与环境的复杂信息;拥有强大自学习 能力;具备更充沛创作能力,为用户提供持续灵感与知识支持。

AI 手机为智能手机重要创新方向之一,各品牌纷纷发布 AI 手机。终端创新为消费电子 行业核心驱动力之一,AI 手机在功能和人机交互等多方面存在创新,有望大大提升用户 使用体验,或有望带动新一轮行业上行周期,已成为行业主要创新方向之一。自 23 年下 半年开始,伴随着 SoC 芯片的持续迭代和 AI 大模型的快速发展,各品牌纷纷发布自身 的 AI 手机,部分品牌亦发布了自研的大模型,AI 手机行业快速发展。

AI 手机功能持续完善,行业仍处于早期,各家功能各有侧重。通过统计当前各品牌 AI 手 机的 AI 功能后,可发现当前 AI 手机的功能仍主要围绕语音助手、语音文字转换、图像 处理、音视频生成等方面,各家能实现的功能仅在细分部分存在差别。另外当前 AI 手机 在人机交互方式方面仍未出现较为明显的创新,因此虽然当前 AI 手机行业快速发展,但 行业仍处于较早期的阶段。

端侧 AI 提升用户体验,或有望带动出货量快速增长。AI 手机相对于传统手机,具备端 侧运行 AI 大模型的能力,可提升用户交互和使用体验,或有望带动出货量快速增长。根 据 IDC 预测,预计全球新一代 AI 手机的出货量在 2024 年将达到 1.7 亿部,约占智能手 机整体出货量的 15%;随着新的芯片和用户使用场景的快速迭代,预计中国市场新一代AI 手机所占份额将在 2024 年后迅速攀升,2027 年达到 1.5 亿台,市场份额超过 50%。

(三)三星 S24 具备多项 AI 功能,部分功能已实现端侧部署

自 2023 年下半年开始,各品牌纷纷发布自身品牌 AI 手机,这其中三星 S24 系列通过其 AI 功能与 OS 的较好融合和相对较为全面的 AI 功能在市场上取得较好的反响。因此本 文以三星 S24 为例来展示当前主要 AI 手机所能实现的 AI 功能:

即圈即搜:这一功能与系统 OS 本身进行融合,允许用户在任意界面长按 Home 键 呼出搜索界面对当前所浏览页面中的部分内容进行圈选和搜索,其中圈选的 OCR 识 别和内容理解基于端侧的 AI 模型,搜索结果则需要联网查看,国行版为百度等搜索 结果,其他版本则为谷歌的搜索结果。

通话实时翻译:三星将通话实时翻译功能与手机内置的电话 APP 进行结合,可直接 在通话中点击屏幕中的实时翻译进行调用。这一功能允许用户在通话中在一句话讲 完之后即时进行语音翻译,并由 AI 播报给交谈者,另外还可以将交谈者的语音进行 翻译播报给用户方。为保证用户的隐私和降低延迟,这一功能完全部署在端侧,无 需联网即可使用。

同传:与通话实时翻译功能类似,均可以实现语音的翻译,但不依赖电话 APP,可 以适用更多场景。为了保证用户的隐私和降低延迟,本功能亦完全部署在本地,除 首次使用需要联网登录三星账号外,其后均可以在脱网状态下使用。

笔记助手:笔记助手功能允许用户可以将录音在手机内转换成文字纪要,并可以在 字数超过一定长度后进行内容提炼,还可以对文本进行翻译。根据试用测试,翻译 功能部署在本地,智能排版、提取摘要和校正拼写需要联网。

图片助手:图片助手功能为一系列图片处理相关功能的集合,这一功能在 S24 中被 集成在相册 APP 中。用户可以通过相册 APP 实现 AI 扩图、AI 修图、消除反射或者 画质增强等等功能,避免了在多个 APP 之间来回切换,大大提升用户使用的方便程 度,进而提升用户体验。

部分 AI 功能已实现端侧部署,AI 功能是否部署本地主要仍考虑隐私保护和延迟要求的 必要性。AI 手机的一大定义是具备端侧运行 AI 的能力。从三星 S24 的 AI 功能来看,部 分 AI 功能如通话实时翻译、同传和笔记助手等均实现了本地化部署,可以在不联网的状 态下使用,具备端侧运行 AI 的能力。但过多的端侧 AI 功能会对本地硬件提出更高的需 求,会提升整机 BOM 成本,因此 AI 功能是否部署本地还需要考虑隐私保护和延迟的要 求,本次三星 S24 亦将部分功能放置在云端。

(四)三星 S24 存储和 SoC 存在升级,随 AI 迭代散热需求及电池规格或有望提升

SoC 及存储存在明确升级,其他硬件尚未看到明显迭代。我们拆解了三星 S24 手机,具 体情况如下图。通过观察拆解结果,可以发现除主板内部封装的 SoC 及存储外,其他硬 件尚未见到明显升级,我们判断主要是因为当前 AI 手机仍处于相对早期,AI 功能仍相 对简单,对于硬件的性能要求提升不明显所致。

端侧 AI 对算力提出更高要求,SoC 需集成 NPU。当前 AI 手机不存在单独的 AI 芯片, 均是依靠集成了 CPU、GPU、DSP、NPU 等模块的 SoC 进行运算。其中 NPU(Neural network Processing Unit)神经网络处理器是专门为人工智能设计,可用于加速神经网络 运算,解决传统芯片在神经网络运算时效率低下的问题。端侧 AI 的部署离不开硬件的提 升,根据高通官网,高通骁龙 8Gen3 通过集成 NPU,相较于上一代 SoC AI 速度提升了98%,能效提升了 40%。三星 S24 通过集成高通骁龙 8Gen3 获得了端侧运行 AI 的能力。

大模型端侧运行需占用内存,内存升级趋势明确。为保持手机的流畅运行,在考虑 OS 系 统的日常占用下,还要考虑流畅运行 APP 所需要的内存需求。AI 手机需要将大模型部署 至本地,大模型在本地运行会占用本地内存(RAM)。以 70 亿参数的 LLaMA 模型为例, 在 4 位的情况下仍需占用最小 3.9G 内存,后续随着大模型的进一步迭代和功能的进一步 丰富,其内存占用或有望继续增加,从而驱动手机内存升级。

三星 S24 为部署端侧 AI,内存亦存在升级。三星 S24 已拥有端侧 AI 部署,内存需求提 升。将三星 S24 与上一代 S23 对比,三星 S24 普通款内存可选 8G 和 12G,但 Plus 和 Ultra 款均只有 12G 内存可选;而上一代 S23 则普通款和 Plus 均只有 8G 内存可选,仅 Ultra 款存在 8G 和 12G 的选项,存在规格上的提升。

AI 应用拉升手机功耗,智能手机电池或有望迎来升级。伴随着智能手机的功能持续丰富, 整机功耗处于上升趋势,为维持智能手机续航,电池规格亦在持续升级。后续伴随着 AI 在手机端的逐步落地,手机功耗会进一步提升,或有望拉动电池进一步升级。传统手机 电池采用石墨作为负极,石墨负极理论克容量为 372mAh/g,但硅基负极理论克容量高达 4200mAh/g,因此小米、荣耀在新一代旗舰手机上均开始尝试高密度硅碳负极电池。其中 小米 14 Ultra 采用硅碳负极电池,电池容量达到 5300mAh,电池体积降低 8%,续航提升 高达 17%。另外半固态电池等前期应用于电动汽车的技术亦开始逐步向手机渗透,vivo X Fold3 即搭载二代硅半固态电池,在保证自身轻薄的情况下进一步提升能量密度。

AI 手机功耗或提升,散热系统有望迎来升级。由于芯片算力提升,对应对散热的要求也 会提升,但同时还要满足手机在重量、厚度等方面的整体设计要求,因此目前各家厂商 的散热方案并不完全一致,但通过提升散热能力降低发热的整体思路一致。目前旗舰智 能手机散热主要采用大片石墨为主,后续伴随着散热要求的提升,石墨烯和 VC 均热板 渗透率或有望迎来增长。

三、卫星手机:以荣耀 Magic 6 Pro 为例,看卫星为手机带来哪些升级

(一)按频谱资源选用情况手机直连卫星业务可分为三大类业务模式

手机直连卫星业务可以根据频谱资源选用的不同分为卫星移动业务频率、地面移动业务 频率、3GPP 规划专用频率三大类业务模式。手机直连卫星是指利用卫星作为通信基站, 使用普通智能手机直接与卫星建立通信网络连接,而无需通过地面基站和卫星地球站中 转的连接方式。借助卫星系统提供的全球网络,用户通过一部普通的智能手机即可在任 何时间、地点享受无缝覆盖的通信服务。根据频谱资源选用的不同,手机直连卫星业务 可以分为卫星移动业务频率、地面移动业务频率、3GPP 规划专用频率三大类业务模式。

卫星移动业务频率下手机须集成相应卫星系统终端基带、射频和天线,该模式公司主要 为手机制造商和卫星公司的组合。当手机使用分配给卫星移动运营商的频率连接卫星时, 工作频段集中在 L 和 S 频段。该工作模式本质上属于卫星移动业务(MSS),即将传统 的 MSS 技术集成到使用 MSS 频谱的新型智能手机中。工作在该模式的手机需要做修改, 即须集成相应卫星系统终端基带、射频和天线。使用该模式的公司主要是手机制造商和 卫星公司的组合,包括华为公司和天通卫星、苹果公司和全球星、铱星公司和高通、三 星。例如,华为 Mate60Pro 和苹果 iPhone14 都集成了卫星通信芯片,Mate60Pro 连接卫 星的频段为上行 L 频段(1980~2010MHz)、下行 S 频段(2170~2200MHz);iPhone14 连接卫星的频段为上行 L 频段(1610~1618.725MHz)、下行 S 频段(2483.5~2500MHz)。 铱星公司计划利用其已有 MSS 业务的 L 频段资源(1610~1626.5MHz)来连接三星手机。

地面移动业务频率下卫星通信运营企业须与地面运营商进行商业合作,复用现有 4/5G 移 动业务频率。当卫星使用已分配给地面移动通信运营商的频率连接手机时,工作在该模式的手机无需做任何修改,但卫星公司必须和地面通信运营商合作以获得现有 4/5G 移动 业务频率的使用权。采用该模式的公司包括 AST SpaceMobile、SpaceX、LynkGlobal 等。 AST SpaceMobile 与美国电话电报公司(AT&T)、英国沃达丰(Vodafone)等全球多家 主要移动通信运营商合作,为无网络和网络欠缺的地区提供 4G/5G 速率的宽带手机连接, 其测试卫星 BlueWalker3 采用了 AT&T 已获得授权的 850MHz 频段。SpaceX 公司与全球 7 家大型地面移动运营商建立了合作伙伴关系,“星链”卫星将使用其合作伙伴已有的频 谱资源(例如使用美国 T-Mobile 公司的 1900MHz 频段)在各国开展通信业务运营。

3GPP 使用规划的专用频率,主要包括协议升级为 3GPP NR NTN 或 IoT NTN 及基于 5G NTN 及其演进技术体制两种技术路线。第三代合作伙伴计划(3GPP)已允许将卫星业务 纳入其非地面网络标准,正在为卫星直连设备定义全球标准并规划新的频段,这是一种 面向未来的星地融合解决方案。一方面 3GPP 可利用已建成卫星移动通信系统的透明转 发通道将协议升级为 3GPP NR NTN 或 IoT NTN。在该方式下需手机端需集成相应卫星 系统终端射频和天线,在频率上需使用卫星移动业务的频段,新建系统的兼容/协调难度 极大。另一方面 3GPP 可采用基于 5G NTN 及其演进技术体制的支持手机直连业务的星 地融合技术路线。在该方式下手机端需采用 3GPP NTN 体制,可接入未来符合 3GPP NTN 的 5G/6G 网络,但不兼容现有卫星系统。在频率上需采用星地融合用频方案,即复用分 配给卫星和地面移动业务的频段。 支持该模式的公司包括 Omnispace、爱立信、高通、三星等。美国 Omnispace 公司采用 3GPP 5GNTN 标准来建设低轨卫星星座(约 200 颗卫星),提供 5G 手机直连卫星服务。 高通、三星、联发科则开发与 3GPP 兼容的手机芯片和通过新标准定义的手机硬件实现 与卫星连接。

(二)手机直连高轨卫星主要为实现地面基本移动通信服务全覆盖,直连低轨主要为实 现高性能手机直连卫星服务

高轨卫星在轨服务的移动通信系统主要包括国际的 Inmarsat、Thuraya 系统及国内的天 通系统。高轨卫星移动通信系统是最早部署并付诸应用的卫星移动通信系统,当前在轨 提供服务的主要包括国际的 Inmarsat和 Thuraya 系统以及国内的天通系统。2010年前后, 美国先后部署了 Terrestar-1、SkyTerra-1 等多颗新一代移动通信卫星,卫星移动通信服务 能力进一步增强。Terrestar-1 和 SkyTerra-1 卫星系统设计之初即考虑了与地面移动通信的 融合,提出采用地面辅助组件或地面补充组件技术以实现对卫星移动终端的区域覆盖增 强。2020 年以来,相关企业利用多个中高轨卫星系统进行了手机接入卫星或相近的通信 技术试验,包括联发科公司、eSATGlobal 公司等先后成功完成直连卫星物联网演示验证。 手机直连高轨卫星系统的设计目标是充分发挥高轨卫星的覆盖优势,实现对地面手机终 端的基本移动通信服务。该架构由一颗或多颗 GEO 卫星组成,多颗卫星可扩展对地覆盖 或利用分集技术增强特定区域覆盖。卫星用户侧采用多波束实现对地面的广域覆盖,配 置超大口径的多波束天线以支持上下行链路的闭合。卫星馈电侧由多个馈电波束构成, 通过一定数量的固定或可动波束实现对各地区运营对应信关站的馈电直连。卫星信关站 内部署基站(gNB)功能以及下沉的用户平面功能(UPF),核心网中控制平面(CP)根 据运营商需要部署在特定的地区以实现最佳的移动性和管理效能。

手机直连低轨卫星的系统设计目标是实现 Mbit/s 速率的高性能手机直连卫星服务,利用 低轨卫星网络全球覆盖属性,在兼顾本土运营商全球运营的需求上支持国际不同运营商 对网络的共享共用。低轨卫星系统由多个不同轨道高度和轨道倾角的卫星星座构成,以 尽量改善卫星星座在不同纬度的通信覆盖。例如倾角 20°、40°和 60°卫星星座,可以 分别增强低纬度、中纬度和高纬度地区覆盖。卫星用户侧采用对地凝视波束(EFB)实现 给定区域的通信覆盖,并利用扫描波束方式提供最低限度通信保障。卫星馈电侧采用可 动波束天线,实现对地区运营的信关站直连。 在架构层面,星座 1 中卫星使用了透明转发器结构,卫星复杂度有所降低,其服务区依 赖于地面信关站部署。地面信关站部署了 gNB 等所有基站网络功能,有利于利用地面基 站技术解决时延时序、定时变化和多普勒频移修正、移动性管理等问题,可并支持通信 体制未来的平滑演进。而考虑到全球服务及远海地区通信覆盖,星座 2 采用了星上处理 和星间链路组网模式。即星上配置 gNB 和 UPF 功能,星上处理模式可以采用接入网共 享和接入控制(UAC)方式实现星载基站的共享共用,从而实现多运营商相同星载基站 的共享。

(三)天通率先走向民用,各手机厂商积极部署天通功能

天通一号是我国首个自主研制的卫星移动通信系统。天通一号卫星系统由航天科技集团 五院抓总研制,是我国首颗移动通信卫星,也被誉为“中国版的海事卫星”,其成功发射标 志着我国进入了卫星移动通信时代,填补国家民商用自主卫星移动通信服务空白,具有 重要的里程碑意义。 天通一号卫星是在 2008 年“5·12”汶川大地震之后提上日程并获总理专项基金支持的项目, 首要任务是在我国遭受严重自然灾害时实现应急通信。2010 年,五院突破了多项关键技 术,提前启动了我国 S 频段大容量地球同步轨道移动通信卫星的首发星——天通一号 01 星的研制工作。2016 年 8 月 6 日,天通一号 01 星成功发射,实现了我国移动通信卫星 零的突破。随后,天通一号卫星系统正式面向社会提供服务。2020 年 11 月 12 日、2021 年 1 月 20 日,天通一号 02、03 星相继发射升空。截止至 2023 年 9 月,天通一号在网用 户规模已超过 18 万户。

成功组网运行后,天通卫星已实现亚太地区全覆盖。在覆盖区域方面,天通一号 01 星发 射成功后主要覆盖中国全境及周边海域,天通一号 02 星、03 星则分别将服务范围扩大 至西太平洋和东南亚区域。天通卫星系统覆盖区域不受地形限制,且覆盖对象涉及车辆、 飞机、船舶和个人等各类移动用户,在极大地提升了国家应急通信保障能力的同时也扩 展了对我国国土及周边海域范围内各类手持和小型移动终端的数据通信覆盖面。

中国电信为全球首个实现“手机直连卫星”的电信运营商,相关业务具备安全、覆盖面广、 终端品类多样及经济实惠等等优势。根据工信部 2013 年批复,天通民用系统的建设、运 营和推广工作由中国电信负责。依托“天通一号”卫星移动通信系统及网络,中国电信推 出了天通卫星业务,采用 1740 专属号段,能够为客户提供卫星移动语音、短信、数据及增值服务。天通卫星业务所使用的卫星、芯片、终端等全部由国内自主研发生产,在有 效保障客户通信安全的同时也可实现我国陆地和海洋网络的全覆盖。此外天通卫星业务 拨号方便,具有手持、车载、船载、机载等多个终端型谱,支持卫星+全网通双模终端。 天通业务获国际电信码号资源,逐步迈向国际化。2024 年 3 月,中国电信获国际电信联 盟批准,取得 E.164 码号(882)52 及 E.212 码号(901)09,分别作为天通卫星业务的 用户拨号码号和网络识别码号,这也是中国电信企业首次获得用于卫星通信业务的国际 电信码号资源。

行业终端方面:天通终端产品形态多元,行业终端有所突破。根据《2023 中国电信天通 终端使用情况报告(第四期)》数据,在涵盖手持机、天通猫、船载、便携等四大类终端 的统计中乐众信息、星联天通、浙江同博的活跃数量占比最高,分别为 37%、28%、20%。 在终端形式上,除天通固定座机、手持双模终端外天通猫(即便携式卫星移动通信热点 装备)凭借其小巧、重量轻、对所有手机均可适配的特性也在终端市场占据了一席之地。 我们认为天通多元的终端形式满足了不同客户的使用习惯与使用需求,也极大地拓展了 用户客群,进一步拓展了天通业务的成长空间。

消费终端方面:受益于天线、功放器件技术革新及射频、基带芯片一体化技术实现,我 国消费级终端产品有所突破。2022 年 9 月华为 Mate50 系列发布,作为业界首款支持北 斗卫星消息的大众智能手机。无地面网络信号时,Mate50 仍能通过畅连发送文字和位置 信息。2023 年 3 月,华为 P60 发布,成为全球首款支持双向北斗卫星消息的大众智能手 机,无地面网络信号时,不仅能通过畅连 app 发送预置文字或快捷求助标记当前状态、 勾选位置信息,还能接收到对方的回复消息。同年 8 月华为 Mate60 全球首发,使用天通 一号卫星移动通信系统,用户可以在地面和卫星通信之间实时切换,能够在偏远地区或 是通信信号无法覆盖的地方进行通话,并且还能够保证通话质量的稳定性。2024 年 1 月 荣耀宣布荣耀 Magic6 Pro 支持手机直连卫星服务。同年 2 月华为 Pocket2 发布,搭载灵 犀通信并支持双向北斗卫星消息,同为 2 月发布的小米 14 Ultra 为小米首款支持双向卫 星通信的机型。3 月 OPPO Find X7 Ultra 卫星通信版正式上市。通过 OPPO 创新的天线 波束设计,Find X7 Ultra 卫星通信版可提供听筒/免提双模双向卫星通话模式,让智能手 机的卫星通话体验从“卫星对讲机模式”进化到符合用户使用直觉的“卫星电话模式”, 帮助用户在极端环境中获得更高效的沟通效率。同年 4 月发布的中兴 Axon 60 Ultra 可支持实时语音通话和双向卫星短信。4 月华为亦开售 Pura70 Ultra,搭载灵犀通信,支持北 斗卫星图片消息和天通卫星通信。5 月的 vivo X100 Ultra 针对使用场景优化了天线的关 键参数,可适应晴天,雨天等多种天气下的通信需求。目前手机直连卫星正逐渐成为手 机行业的新趋势,同样支持卫星通信技术的小米 15Pro、荣耀 101Pro 亦计划将于 2024 年 发布,我们预计 2024 年或将迎来卫星手机的放量元年,终端厂商布局有望进一步加速。

结合消费级终端用户特点,从行业按年收费模式向大众按月收费模式转变。手机直连卫 星业务在宣传上主要突出宁可“备而不用”,不要“用而无备”的理念,对于填充高端用 户套餐价值,拉动中高端 5G 用户规模,抢占异网客户第二卡槽,形成差异化竞争优势具 有重要意义。在收费方式上天通行业终端以按年收费为主,随消费级终端有所突破天通 手机资费套餐形式转为按月付费,用户使用门槛有所降低。在套餐的实际应用层面,中 国电信针对手机直连卫星业务推出了标准资费,即功能费 10 元/月,含 2 分钟免费卫星 主被叫通话,超出后国内主被叫通话 9 元/分钟;发送卫星短信 5 元/条,接收短信免 费。此外中国电信还推出三档优惠语音包。第一档是直连卫星 50 分钟语音包,定价 200 元/31 天;第二档是直连卫星 100 分钟语音包,定价 300 元/31 天;第三档是直连卫星 200 分钟语音包,定价 500 元/31 天,以此满足不同用户对卫星通信服务的需求。

(四)荣耀 magic 6 pro 卫星手机拆解

1、荣耀 magic 6 pro 卫星手机拆解

荣耀发布 Magic 6 pro,产品性能升级明显。2024 年 1 月荣耀发布 Magic 6 pro,在屏幕 方面荣耀 Magic 6 Pro 为 6.8 英寸悬浮流线四曲屏,分辨率 2800*1280;在影像方面 Magic6 Pro 后置采用 5000 万像素广角镜头,支持 f/1.4-f/2.0 智能可变光圈,5000 万像素超广角 镜头,全球首发 1.8 亿像素潜望式长焦镜头,支持 2.5 倍光学变焦,100 倍数码变焦功能; 在续航方面 Magic6 Pro 容量为 5600mAh,支持 80W 快充,66W 无线充电。

荣耀 Magic6 Pro 搭载荣耀鸿燕通信技术,拥有行业领先的卫星连接速度。荣耀 Magic6 Pro 采用骁龙 8 Gen3 处理器,搭配 LPDDR5X 内存及 UFS4.0 闪存。在通信方面 Magic6 Pro 采用了全新升级的自研射频增强芯片 HONOR C1+,不仅在地库、地下室等弱信号场 景能实现快速回网;在地铁上等设计频繁信号塔切换的场景也依然能保证视频体验流畅。 此外 Magic6 Pro 还搭载全新的、更优的荣耀鸿燕通信技术,支持卫星实时语音和双向短 信,且拥有行业领先的卫星连接速度。

2、卫星手机核心部件变量主要为手机天线、射频芯片、基带芯片及功放器件

手机直连卫星模式下基带及射频芯片与手机主板一体化布局以满足高度集成、长时间通 话的使用要求。手机现有 5G 通信模块因协议不兼容卫星通信体制,不能补偿与高轨卫星 之间的大多普勒频移、长时延,无法直接调制解调卫星通信信号,因此需要在增加卫星 通信芯片模组的同时尽可能压缩其占用体积,这对芯片一体化设计提出了更高的要求。 天通行业终端的基带芯片、射频芯片、存储芯片等采用分离设计,体积大、功耗高,无法 直接用于消费级终端的手机集成,需要重新设计、封装,并与手机主板一体化布局,满 足高度集成、长时间通话的使用要求。在该方面,我国采用天通优化技术体制的芯片制 程工艺从 90nm 大幅压降,体积缩小为原有的 1/10,并通过在芯片侧采用不连续发射技 术,同时引入微通道冷却技术(毛细槽道)等方案,有效缓解了高密热流问题。目前我国 荣耀 Magic 6 pro、小米 14Ultra 以及华为 Mate60 Pro 的射频芯片供应商均为润芯科技, 而荣耀 Magic 6 pro、小米 14Ultra 的基带芯片供应商为中科晶上,华为 Mate60 Pro 的基 带芯片供应商则为华力创通。根据我们的拆解,Magic 6 pro 所使用的卫星通信射频芯片 为润芯科技 RX6004,基带芯片为中科晶上 DXS701。

润芯科技芯片具备优异的杂散和带外干扰抑制能力,发射增益调节范围高达 30dB。广州 润芯信息技术有限公司是国内最早开始研究天通一号射频芯片的厂家之一,顺利于 2016 年推出天通一号卫星移动通信系统专用射频收发芯片 RX6003。芯片集成卫星通信收发通 道和 1 个卫星导航接收通道,支持天通一号卫星通信系统和北斗卫星导航系统的导航、 通信及通导融合应用。RX6003 芯片的卫星接收通道和导航接收通道采用低中频架构,射 频前端采用具有出色线性度的高性能低噪声放大器,结合中频多级可调谐滤波器使芯片 接收信道具备优异的杂散和带外干扰抑制能力。发射通道采用直接变频结构,发射增益 调节范围高达 30dB。RX6003 集成低功耗小数分频锁相环,内置环路滤波器,可同时为 接收和发射电路提供高性能本振信号。接收与发射通道采用了独立锁相环,可支持频分 双工(FDD)/时分双工(TDD)两种制式。此外,芯片支持常规模式、抗干扰模式以及 应急救生模式。

润芯科技 RX 系列射频芯片性能优异,通过提出终端设计的关键点及链路指标分配方案 较好地突破了行业技术壁垒从而实现收发隔离。天通一号卫星移动通信系统用户链路的 收发通道频率最小间隔仅为 160MHz 左右,卫星在 36000km 地球同步轨道上的路径损耗 远大于地面移动通信系统,因此在高接收灵敏度和大发射功率的要求下 FDD 卫星移动通 信终端在收发隔离方面受到了严峻挑战。收发机发射通道对接收通道的影响分为 2 个方 面:一是发射通道底噪抬升泄露至接收通道,导致终端接收灵敏度恶化;二是发射通道 发射功率导致接收通道增益压缩,阻塞终端的接收通道。在该方面润芯科技通过 RX6003 芯片端口耦合途径分析、信号链路耦合途径分析完成了发射通道底噪抬升对接收通道的 指标设计;通过接收链路压缩点瓶颈分析、RX6003 芯片端口耦合途径分析以及信号链 路耦合途径分析完成了发射通道功率对接收通道的指标设计。整体来看,润芯科技 RX 系 列射频芯片性能优异,通过提出终端设计的关键点及链路指标分配方案较好地突破了行 业技术壁垒从而实现收发隔离。

DX-S701 基带芯片技术性能优异,可为手机增加卫星通信功能,包括语音,短信等业务 传输。DX-S701 芯片是专门针对天通卫星通信系统设计的终端基带处理芯片。该芯片采 用异构多核软基带架构,集成了中科晶上自主研发的 DX-MDSP 核、业务实时处理器核、 灵活高效的硬件加速译码 ASIC 单元。其在 CP 模块集成了基带、射频及电源管理,减少 了硬件开发难度。同时可提供时钟关断、Power Gating 等低功耗技术以降低系统功耗。在 功能层面 DX-S701 芯片可为手机增加卫星通信功能,包括语音,短信等业务传输,从而 在各种复杂环境下为人们提供移动通信保障。

受链路损耗影响手机天线及功放器件性能要求有所提升。天通卫星与地球相距 36000 公 里,受距离影响其空间链路损耗远大于手机直连低轨卫星模式下的链路损耗,所以对手 机集成的卫星通信射频天线收发性能要求也更高。相比天通行业终端,普通手机的接收 和发射性能低 10dB 以上。根据中国电子报数据,手机直连卫星通话场景是普通蜂窝功耗 的 4 倍多,对星待机功耗是普通蜂窝的 10 倍多。在该方面荣耀通过自研低功耗方案设 计,实现对星功耗和蜂窝功耗达成相同数量级。通过自研霜擎液冷散热系统,解决卫星 通信发热问题,提升了通话时长。此外相较于行业终端,消费级终端也存在对手机天线 的美观度与内置需求,因此需对手机天线、功放、低噪放等关键器件进行较大的技术创新以适配终端需求。

L/S/C 频段天线具备可适配手机天线尺寸的能力,对应天线在生产流程上多为手机厂商 设计,天线代工厂生产。目前天通对应的 L/S/C 频段天线具备可适配手机天线尺寸的能 力,宽带卫星频段主要集中在 Ka、Ku 及 V 波段,对应的终端天线往往尺寸更大,多为 几十厘米的量级。在技术路径上,圆极化天线具有较低的极化损耗和优异的抗多径干扰 能力,此外圆极化通常可更佳地缓解卫星定向偏移导致的衰弱,因此圆极化常用于卫星 通信。目前在生产流程上我国手机直连卫星用天线主要为手机厂商自行设计,天线厂代 工厂生产。华为 Mate 60 系列与荣耀 Magic 6 Pro 系列推出的直连卫星手机均采取了圆极 化天线以提升射频天线的收发特性,其中华为 Mate60 Pro 采用了独创的多天线聚合技术, 使其手机内置天线增益为:中心点 1dB、边缘点-1dB,该技术带来更多星地链路余量,适 配雨、林等恶劣环境,整体来看相关体验已可达专业终端效果;荣耀通过自研黄金电磁 感应天线联动金属边框进行优化调谐,镀金工艺提升性能 11%,在现有架构环境下大幅 提升天线 OTA 性能达 17%,最终达成内置天线接近外置天线功能的使用效果。

多个终端品牌密集发布卫星手机,关注产业链相关标的。目前在消费级终端中华为、荣 耀、小米、Oppo 等均有布局卫星通信, 2024 年有望迎来卫星手机的放量元年。我们认 为卫星手机核心增量部件主要为天线、功放器件、基带及射频芯片,相关器件有望随卫 星手机产品发布实现同步放量,建议关注天通通信相关器件供应商,建议关注星座通信 分系统承研单位上海瀚讯,天通射频芯片及低轨卫星器件设备龙头海格通信,国内相控 阵天线 T/R 组件龙头及功放器件生产厂商国博电子以及卫星互联网全系列产品厂商信科 移动。

(五)重点公司分析

1、上海瀚讯

上海瀚讯公司为行业宽带移动通信系统的设备供应商及整体解决方案供应商。上海瀚讯 主要以专网 4G/5G 通信装备的研制、生产和售后服务为主,专注于陆、海、空、天领域 行业用户的行业应用,提供专网宽带移动通信系统的设备及整体解决方案。截至 2023 年 底,公司已定型和在研多型装备,公司新型号产品继续在多领域多行业扩展,为可持续 发展奠定了基础。公司目标产品覆盖宽带通信芯片、通信模块、终端、基站、应用系统 等,已形成在 5G 时代的“芯片——模块——终端——基站——系统”全产业链布局。 公司中标垣信科技卫星星座通信仿真与验证平台项目,业绩释放有望加速。2024 年 5 月 根据中国招投标网公示信息、证券之星新闻,公司全额中标垣信科技“低轨卫星星座通 信系统在轨验证平台”和“低轨卫星星座系统接入网系统仿真参数配置模块及协议模块” 两个低轨卫星星座通信仿真与验证平台项目,中标金额分别为 1776 万元与 246 万元。预 计随着我国低轨卫星组网进程的不断加速公司或可依托其在专用宽带移动通信领域积累 的专业能力获取更多项目订单,公司业绩有望加速释放。

2、海格通信

公司为全频段覆盖的无线通信与全产业链布局的北斗导航装备研制龙头、新一代数智生 态建设者。公司主要业务覆盖“无线通信、北斗导航、航空航天、数智生态”四大领域。 在无线通信领域,公司主导产品覆盖短波通信、超短波通信、卫星通信、数字集群、多模 智能终端和系统集成等领域,可实现天、空、地、海全域布局。在北斗导航领域,公司突 破了北斗三号核心技术,掌握核心技术体制,构建起芯片竞争优势,是特殊机构市场北 斗三号芯片型号最多、品类最齐全的单位。整体来看,公司为行业内用户覆盖最广、频 段覆盖最宽、产品系列最全、最具竞争力的重点电子信息企业之一。 公司已深度布局卫星通信,可提供多样化的产品及服务。在民用卫星通信应用领域,公 司抓住卫星通导大众化应用的机遇,已成为国内拥有全系列天通卫星终端及芯片的主流 厂家,成为多款支持“手机直连卫星”功能的手机终端关键零部件供应商之一,子公司 广州润芯为主要的天通射频芯片供应商,已广泛应用在多个品牌的卫星手机终端。此外 卫星互联网通信设备在乘用车领域应用稳步推进,“汽车直连卫星”业务取得突破。卫 星互联网终端产品成为机构用户首批试用的主要设备,取得核心技术体制研制资格,公 司正式进入波形体制研制厂家行列。正积极参与当前国家快速推进的卫星互联网重大工 程项目,全方位布局卫星通信领域。

3、国博电子

公司为可批量提供有源相控阵 T/R 组件及系列化射频集成电路产品的龙头企业。公司主 要产品包括有源相控阵 T/R 组件、射频模块、射频放大类芯片、射频控制类芯片等。在 T/R 组件和射频模块领域,公司主要负责芯片设计,组件和模块的设计、制造以及测试, 晶圆和芯片的生产、封装一般委托第三方厂商或机构完成。在射频芯片领域,公司采用 Fabless 模式负责射频芯片的设计和质量把控,芯片的生产、封装、测试工作一般委托第 三方厂商或机构完成。 公司在低轨卫星和商业航天领域已交付多款 T/R 组件产品,功率放大器产品性能也已达 国内先进水平。在 T/R 组件领域,公司在低轨卫星和商业航天均开展了技术研发和产品开发工作,多款产品已开始交付客户。在移动通信终端领域,根据公司公告及公司官网 数据,公司功率放大器采用高性能 InGaP/GaAs 异质结双极性晶体管工艺,满足了用户在 DC 6.0GHz 范围内,不同增益、输出功率、以及电流的要求,相关产品性能已达国内先 进水平。

4、信科移动

信科移动是从事移动通信国际标准制定、核心技术研发和产业化的央企控股高新技术企 业。公司始终专注于移动通信技术的开发、应用、服务。公司围绕运营商基站建设与无 线网络覆盖的业务主线,以自主研发的移动通信核心技术为基础,以一系列移动通信网 络设备等硬件产品为载体,为客户提供包含硬件、软件、组网和优化服务在内的移动通 信网络部署综合解决方案,具体包括移动通信网络设备以及移动通信技术服务。公司是 全球 5G 无线移动通信产业的核心参与厂商及推动力量及我国 IMT-2020(5G)推进组的 核心成员,国家“863 计划”和“科技重大专项三”等国家 5G 科技项目的主要承担单位,全 面参与 5G 系统多个版本标准制定,在多天线技术、TDD 空口设计、节能技术、高精度 定位技术等领域有独特贡献。 公司深度战略布局星地融合和卫星互联网领域,具备独特先发优势。在标准体制方面, 公司持续推动在星地融合及卫星互联网领域的标准体制创新,积极参与 3GPP 关于 5G NTN、6G 星地融合等标准制订,发布星地融合白皮书,保持在标准制定方面的领先优势。 在技术及业务方面,公司积极推进技术及业务验证,完成了业界首次基于 5G NTN 标准 的端到端宽带卫星通信业务传输技术验证,完成高低轨融合和天地融合的业务验证。在 产品方面,2023 年公司 5G 卫星互联网解决方案实现首次上星应用,同时打造通信载荷、 天线、核心网、仪器仪表等全系列产品能力,产品序列进一步丰富。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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