編集者注：

輝かしい2020年を終え、希望と未知に満ちた刺激的な新たな10年を迎えようとしています。技術と資本の二重推進は、この10年の主要テーマであり、次の10年のイノベーションの原動力となる可能性が高いでしょう。そこで、2020年末に「年間産業調査」シリーズを開始し、現時点で最も注目されている分野を選定して体系的な調査を行いました。これらの産業は、現在の新たな経済情勢を塗り替える可能性を秘めているかもしれませんし、将来のビジネス、ひいては国際情勢を再構築する可能性を秘めているかもしれません。また、36Krの読者の皆様にとって興味深い分野であったり、社会に大きな影響を与える可能性を秘めているかもしれません。私たちは、この調査を通じて、Kryptonの読者の皆様と共に「境界を無限に広げ」、「より良い未来を展望する」ことを願っています。

この記事は、このシリーズの一部です。今回は5Gを取り上げます。10年ごとの通信技術のアップグレードは、国家レベルでの通信インフラ競争を意味するだけでなく、莫大なビジネスチャンスももたらします。実際、5Gは単なる通信技術革命ではなく、包括的な産業革命と言えるでしょう。この記事は主に5G研究の第一部であり、上流産業に焦点を当てています。近いうちに、5G下流アプリケーションに焦点を当てた第二部も公開予定です。

10年ごとに通信技術がアップグレードされることは、国家レベルでの通信インフラにおける競争を意味するだけでなく、莫大なビジネスチャンスも生み出す。市場調査会社IHS Markitの調査によると、5Gは2035年までに13.2兆ドルの経済効果を生み出すと予測されている。

2020年に入り、世界の5G構築は本格化し、商用トライアルも加速している。2020年第1四半期から第3四半期までの時点で、中国は60万基の5G基地局と1億1000万人の5Gパッケージユーザーを擁している。BtoBアプリケーション市場では、5Gの特性に焦点を当て、スマート鉱山、スマート港湾、スマート工場、自動運転車（AVR）などのシナリオで5Gパイロットプロジェクトが実施されている。

実際、5Gは通信技術の革命であるだけでなく、産業革命でもあります。簡単に言えば、現段階での5Gの恩恵は主にネットワーク構築に集中しています。その恩恵は、技術革新、独立した制御性、規模の経済効果として要約できます。しかし長期的には、5Gは産業革命であり、2B産業の再編をもたらす可能性があります。通信、クラウドコンピューティング、IoT、AI技術の融合は、まさに「産業インターネット」の形で具体化しつつあります。

産業革命の観点から見ると、5Gのビジネスチャンスは、ハードウェアインフラの恩恵やアプリケーションの可能性だけでなく、産業構造の変化に伴うビジネスチャンスにも及ぶ。

本稿では、5Gの上流産業を以下の側面から整理する。

・5Gは通信技術の革命であるだけでなく、産業革命でもある。

・中国の5G商用化スケジュールと進捗状況

・2020年の中国の5G商用投資予算

・5G基地局のコスト内訳

・5G基地局の運用・保守コスト分析

・5G上流ボーナス産業リンクの解体

・5G上流国内代替プロセスの分析

 

5Gは通信技術の革命であるだけでなく、

まさに今、大規模な産業革命が始まろうとしている。

   

5Gが通信技術における革命であることは疑いの余地がない。しかし、長期的な視点で見れば、5Gは産業革命と言えるだろう。 

 

1. 産業インターネットのプロトタイプが登場し、ビジネス価値評価システムが再定義される。

ネットワーク特性に関して言えば、3Gと4Gは主に人と人との通信を解決するのに対し、5Gは人とモノ、特にモノ同士の通信に重点を置いている。

 

5Gネットワ​​ークが登場する以前は、NB-IoTと4Gを組み合わせたIoTソリューションは存在していたものの、遅延やカバレッジの面で依然として不十分であり、実際には商業的なニーズを完全に満たすことはできなかった。

 

モノのインターネット（IoT）は、デバイスのネットワーク化、分析、制御を伴います。「ネットワーク化」の問題が解決されたことで、分析プロセスに「方向性が定まり」ました。IoTはデータ量の急増をもたらし、データは最も重要なコア資産となりました。データが真に価値を生み出すのであれば、モバイルインターネット時代の従来のビジネス価値評価方法は変化する可能性があります。DAUやARRUといった評価指標は徐々に無効になり、新たな評価システムが徐々に形成されるでしょう。

 

「制御」の背後には、より広義の機械知能が存在する。データインテリジェンスを活用して機械をより正確に制御し、フィードバックを完成させる。人工知能などの技術を組み合わせることで、データの価値を掘り起こし、インテリジェントな意思決定を出力し、それによって産業効率を向上させる。

 

総じて言えば、クラウドコンピューティング、モノのインターネット（IoT）、AI技術と、インテリジェントな意思決定機能を備えた「産業用インターネット」を組み合わせた通信システムが、真に形を成しつつあると言えるだろう。

 

2. 5Gの実際の応用シナリオの80%は産業用インターネットにあり、その背景には供給革命がある。

工業情報化部長の苗偉氏が述べたように、5Gの実際の応用シナリオの80％は産業用インターネットにある。

 

産業は実体経済の主要な戦場であり、商業社会供給の基盤である。5Gが産業インターネットの実現を促進すれば、産業の情報化とインテリジェント化が同時に推進され、産業効率が向上するだろう。これは、商品やサービスの供給がさらに十分になり、コストがさらに削減される可能性があることを意味する。供給過剰の状況下では、販売チャネルや販売方法への依存度がさらに高まる可能性がある。

 

産業インテリジェンスは、効率性を向上させるだけでなく、人間の知能や物理的な場所への依存度を低減します。5Gによってもたらされるビデオ通信やAVR通信の向上、クラウドおよびエッジコンピューティングのインテリジェント機能の向上と相まって、「人の流れ」は減少する可能性が高いでしょう。

 

3．技術的独占資本主義がさらに強化される

4G技術の独占資本主義が形を成し始めたとすれば、5Gはこの傾向をさらに強めるだろう。「デバイス＋エッジ＋クラウド＋ネットワーク」は新世代のICTインフラとなり、巨大企業間の激戦の場となる。

 

ノキアは2G時代における端末・ネットワーク統合の代表格でしたが、3G時代に入るとこの統合は崩れ始めました。中国に目を向けると、4Gの到来とともに、ファーウェイ、サムスン、シャオミといったメーカーはこぞってこの流れを捉え、クラウドとネットワークの融合に踏み切ったり、試みたりしています。4G時代にはクラウド・ネットワーク統合が徐々に普及し、クラウドサービスと通信サービスが統合されました。5G時代には、「デバイス＋エッジ＋ネットワーク」の統合がさらに進むと予想されます。

 

現在、国内市場において、クラウド分野では、一社が超一社を支配し、複数の大手企業が優位に立つ構図がほぼ安定しており、ネットワーク分野では、ファーウェイ、ZTE、そして三大通信事業者の構図がほぼ確立されています。端末テストにおいては、中国OVの支配的な構図が短期的には大きな変化を見せる可能性は低いものの、インターネット大手各社はスマートスピーカーなどを通じて新たな端末の開発に取り組んでいます。5Gの「デバイス＋エッジ＋クラウド＋ネットワーク」がさらに統合されることで、大手各社の独占的な地位はさらに強化されると考えられます。

 

詳細に見ると、5Gの構築コストは高く、下流のアプリケーションも現時点では不明確です。そのため、電力、不動産、クラウド、端末などのリソースを持つ企業、顧客リソースやアプリケーションシナリオを持つ企業、業界ノウハウを持つ企業が、「ネットワーク」、「エッジ」、「端末」といった各要素間の連携に参画し、さらなる優位性を獲得する可能性が高いと言えます。 

 
 

5G商用化スケジュール：

我が国の5Gネットワ​​ーク構築の進捗状況は予想を上回っている

 

1. 5G商用化スケジュール

 

インターネットからの写真

2020年に入り、世界の5Gは商用化の初期段階に入った。GSAの最新レポートによると、GSAデータベースに登録されている商用5Gネットワ​​ークの数は、今年4月時点で70に達し、9月中旬には世界中で100を超えた。

 

2019年に5Gライセンスが正式に発行されたことで、国内の5G事業が始まりました。工業情報化部の統計によると、3月末までに全国で19万8000基の5G基地局が建設されました。2020年末までに全国の5G基地局の数は60万基を超えると予想されています。しかし、実際の進捗は予想を上回りました。最初の3四半期で、年間の目標を達成しました。工業情報化部のデータによると、2020年上半期に我が国は25万7000基の5G基地局を建設し、6月末までに合計41万基に達しました。第3四半期までに、我が国で建設された5G基地局の総数は60万基に増加しました。大手通信事業者3社のうちの1社であるチャイナモバイルも、通年の実績値を上方修正し、今年新たに設置する5G基地局の数を25万基から30万基に増やした。

 

5G端末搭載携帯電話の出荷台数も徐々に増加している。Strategy Analyticsのレポートによると、世界の5G携帯電話の販売台数は2020年に2億5000万台に達すると予想されており、2019年（1820万台）から1282%増加する見込みだ。5Gスマートフォンの出荷台数は2021年に4億5000万台から5億5000万台に達すると予想されている。Counterpoint Researchのレポートによると、中国は5G携帯電話の最大の供給国である。今年7月だけでも、5G携帯電話の出荷台数の79%以上が中国市場からのものだった。1000元台の5G携帯電話の発売により、その成長率はさらに高まる可能性がある。

 

5Gユーザーの規模は徐々に拡大しています。統計によると、2020年8月末時点で、中国国内の5Gユーザー数は1億1000万人を超え、そのうち中国電信の5Gユーザー普及率は16%に達しています。通信事業全体の現在の統計結果から判断すると、5G端末の累計接続数は1億6000万を超え、5G携帯電話の出荷台数は1億台を超えています。

 

同時に、商用5Gモジュールも発売されており、5G 8Kテレビ、5K産業生産ライン、スマート交通など、複数の産業におけるアプリケーションをサポートできる。 

 

2. 2020年の5G商用投資予算は200億元近くに達する。

 

5Gの商用利用は、5Gネットワ​​ークの敷設にかかっている。公表されている情報によると、国内大手通信事業者3社とタワー会社の今年の5G投資予算は2000億元近くに達している。

 

大手3社の2019年度財務報告書によると、2019年には以下の通りでした。

 

・チャイナモバイルは5G関連投資に24億元を投じ、5万基の5G基地局を建設し、50都市で50,000G商用サービスを提供している。

・中国電信は5Gに約9.3億元を投資し、40,000万基の5G基地局を建設し、さらに20,000万基以上の5G基地局を中国聯通と共有し、50以上の主要商業都市をカバーしている。

・中国聯通の5Gへの設備投資額は約7.9億元で、中国電信と共同で5万基の50,000G基地局を開設した。

 

エッジコンピューティング業界関係者によると、2020年に大手通信事業者3社が5Gに投資する規模は、基地局50万基、設備投資額は1800億元を超える見込みだという。

 

画像出典：エッジコンピューティングコミュニティ

3. 5G商用投資スケジュール

国森電子研究チームのアナリストである欧陽世華氏と唐紅毅氏は、以前に3G、4G時代のいくつかの主要ノード、およびそれらに起因するサイクルを分析し、次のように考えていました。中国の3G/4Gライセンスの発行は、3大通信事業者に3～5年以内に設備投資を大幅に増加させるよう促しました。2009年1月、3Gライセンスの発行と3G基地局の建設により、設備投資が大幅に増加し、4年のサイクルがありました。2013年12月から2015年2月にかけて4Gライセンスが発行され、4G基地局への投資が新たな成長の段階に入り、2015年にピークに達し、2年のサイクルがありました。

   

画像提供：国信電子研究チーム

画像提供：国信電子研究チーム

2019年6月、工業情報化部は中国電​​信、中国移動、中国聯通、中国ラジオテレビに5G商用ライセンスを発行した。これにより、中国は韓国、米国、スイス、英国に次いで、5Gを正式に商用化した5番目の国となった。この計算と業界予測を合わせると、5Gへの投資は2022年にピークを迎える可能性がある。

5G基地局のコスト分析

1. 5G基地局建設コスト分析

5Gは技術的な問題であるだけでなく、経済的な算術の問題でもある。5Gネットワ​​ークの構築コストは高額であり、国内の5Gネットワ​​ーク構築コストは1兆元を超えるだろうと一般的に予測されている。

 

現在、5Gネットワ​​ークはまだ構築段階にあり、三大通信事業者と中国鉄路が最も重要な資金提供主体となっている。これらの事業者は、依然としてサプライチェーンの上流・中流部門に重点を置き、コスト削減と効率向上を実現するソリューションの提供に注力している。

 

したがって、現時点では、5Gネットワ​​ークの構築コストを撤廃することによってのみ、産業チェーンにおける資本の流れを捉えることができる。

 

5G移動通信ネットワークは、コアネットワーク、ベアラネットワーク、無線ネットワークの3つの部分から構成されます。無線ネットワークは基地局と簡単に理解でき、ベアラネットワークは主にルーター/スイッチ、光ファイバーケーブル、波長分割装置で構成されます。コアネットワークは、基本的に非常に大規模なプログラム制御スイッチです。現在の構築は、主に基地局、特にマクロ基地局の敷設に重点が置かれています。

 

中国では、基地局の建設部分は中国鉄路集団が担当し、事業者は使用する容積とスペースに基づいて賃料を支払う。したがって、中国鉄路の財務データから簡単に推測することができる。

 

2019会計年度における中国鉄路の総運営費用は65.1億元で、その内訳は減価償却費が45.4億元、用地賃料が6億元、維持費が6000万元、人件費が58億6000万元であった。

     

画像出典：中国鉄路の財務報告書

関連業界の統計によると、5G基地局建設における主な直接投資には、機器費用、土地賃貸費用、建設費用、運用・保守費用などが含まれる。費用はおよそ300,000万元程度になると見込まれる。

 

「中国移動2020年5G第2段階無線ネットワーク主要機器集中調達」の情報によると、5G単体基地局の購入価格は約134,900元から161,200元で、平均単体基地局価格は159,700元である。

 

画像提供元：インターネット傭兵

基地局機器に加えて、主にキャビネット、電源キャビネット、エネルギー貯蔵システムなどを含むエネルギーシステムを構成する必要がある場合が多い。公開情報および業界情報によると、価格はそれぞれ約5,000元、5,000～10,000元、30,000元で、総投資額は約40,000元である。

 

建設費用に関しては、鉄骨構造の種類によって、数万元から数十万元まで幅があります。通信業界のフォーラム情報によると、機械室や付帯設備のない床置き型ポール基地局の費用は約10,000万元、機械室や付帯設備を備えた高さ50メートルの地上タワーの費用は約400,000万元になるとのことです。

 

土地の賃料も、5Gネットワ​​ーク構築における現在の投資の一つと考えられています。中国タワー通信技術研究所の所長である竇力氏はかつて、現在進行中の集中型5G構築の重要な段階といくつかの主要な建設プロジェクトにおいて、用地選定の難しさ、用地取得の難しさ、高額な調整費用や用地賃料といった顕著な問題があると述べています。フォーラムの情報によると、一級都市の賃料は50,000万元から60,000万元に達することもあるそうです。

 

上記のコストに基づくと、5G基地局のコストは少なくとも20万～40万元程度になると思われます。現在、通信事業者は5Gマクロ基地局を建設しており、そのほとんどは既存の2/3/4Gサイトに5Gの主要機器を追加しています。実際のコストは、新しい基地局を建設するコストよりも低くなるはずです。特殊な環境にある基地局のコストは大幅に増加しています。たとえば、2020年のエベレスト山の5G基地局1基あたりの建設コストは100万元を超え、年間維持費は約16万元で、1基の5G基地局の建設コストは200万元を超えています。3大通信事業者の2020年の5G展開計画と5G投資データに基づく計算では、5G基地局1基あたりの平均展開コストも32万～40万元の価格帯となっています。

 

画像提供元：インターネット傭兵

2. 5G基地局の運用・保守コストの分析

電気料金は、大手通信事業者3社にとって大きな支出項目となっている。公表されている情報によると、中国移動（チャイナモバイル）の電気料金だけでも2017年には500億元を超え、2018年の総電力消費量は24.5億キロワット時に達した。

 

4Gから5Gへの移行に伴い、5G基地局1基あたりの消費電力は4G基地局の2～4倍になる見込みです。理論上、5G基地局の数は約600万基です。工業情報化部の統計によると、2019年には中国の4G基地局の総数は5.44万基に達しました。これは、5Gネットワ​​ークの電気料金が4Gの約3倍になる可能性が高いことを意味します。以前、中国聯通研究院技術委員会のヤン・ビンフェン主任も、5Gネットワ​​ークが完成すれば、基地局の電気料金は4Gの3倍以上になると予想していると述べていました。

 

以前、中国電信技術革新センターの楊鳳毅副所長は、2018年の3大通信事業者の移動体基地局の総電気料金が約240億元だったと公表した。これに基づき、5Gネットワ​​ークが完成すると、基地局の電気料金は約800億元になると推測される。5Gネットワ​​ークの600万の基地局は7年間で建設され、ネットワーク建設のピークは一般的にライセンス発行後3～4年以内であることを考慮すると、最初の3～4年間は電気料金が増加する可能性が高い。

 

基地局の電気料金に加えて、データセンターも大量の電力を消費します。工業情報化部のウェブサイトのデータによると、2017年末時点で、中国国内で使用されている各種データセンターの総数は28万5000に達し、年間電力消費量は1200億キロワット時を超え、中国の社会全体の電力消費量の約2%を占めています。データセンターの電気料金と省エネかどうかは、データセンターの電気料金を左右すると、以前に簡単に計算した人もいます。Bレベルのデータセンターだけでも、年間電気料金は1億元を超えます。 

 

通信機器は電源を切ることができないため、実際の状況では、一定期間、機器の健全な動作を継続的に確保することが「省エネルギー」よりも優先されます。同時に、通信機器は専門的なものであり、エネルギー製品やサービスを提供する企業は、機器自体から「省エネルギー最適化」を行う能力を持っていません。したがって、短期的には、基地局側での省エネルギーは事業の方向性として適切ではありません。実際、Yilingjieなどの一部の企業は、すでにコンピュータ室のテスト向けに冷却ソリューションを提供しています。

 

実際の状況から判断すると、5Gの省エネルギー化を推進する主な原動力は、機器メーカーと通信事業者にある。例えば、中国移動は膨大なエネルギー消費のプレッシャーに対処するため、早期にプロジェクトチームを結成し、基地局の省エネルギー技術の研究に着手した。最近では、中国移動研究院も「5G基地局省エネルギー技術白書」を発表している。

 

5G上流産業チェーンにおけるホットスポットの解体

 

総じて言えば、5Gのインフラ面での恩恵は、技術の大規模なアップグレードや利用規模の拡大といった明示的な要因に加え、国内代替という隠れた要因からも主にもたらされる。

 

次に、これらの特定の区分の一部を解体します。

 

1. 小型基地局

兆ドル規模の通信インフラ市場において、通信機器はしばしば主導的な役割を担う。長江証券の分析によると、5G投資において、無線アクセスネットワーク（RAN）は総投資額の少なくとも50～70％を占め、5G投資の目玉となっている。無線アクセスネットワークは、多数の基地局で構成されている。

 

5G時代に中国で建設されるマクロ基地局の数に関する予測データには違いがあるものの、一般的には500万台以上と見込まれています。長江証券は、2020年から2025年までの中国の建設規模は約400万局になると予測しています（2018年末時点の中国の4G基地局数は3.72万局）。中国の基地局が世界の基地局の半分を占めているという事実に基づくと、世界の5G基地局の建設量は約800万局になると見込まれます。華泰証券の分析はより楽観的です。中国の5Gネットワ​​ークの建設サイクルは6年（2019年にプレ商用、2020年に正式商用、建設サイクルは2020年～2025年）であるため、基地局の中立的な仮定に基づくと、5G基地局の数は506万4千局に達する可能性が高いと予測しています。

長らく、大型基地局機器の技術的障壁は高く、ファーウェイ、ZTE、ノキア、エリクソンの4大企業が業界で確固たる地位を築いてきた。しかし、4Gから5Gへの周波数帯の変更に伴い、小型基地局が発展の恩恵を受けるようになった。

 

画像提供：昆中

スモールセルは3G時代に商用利用が開始され、主にトラフィック密度の高いエリアのネットワークを補完するために使われていました。4Gから5Gにかけて、使用される通信周波数帯域は1755～2655MHzから24.25GHz～43.5GHzへと大幅に拡大しました。一般的に、周波数が高いほど、電波の到達距離は短くなります。4G時代にはマクロ基地局によって大規模なネットワークカバレッジを実現できましたが、5G時代ではコストが基本的に許容範囲を超えています。

 

関連調査によると、現在の4G基地局の標準的なカバレッジ半径は約1～3キロメートルです。実際の都市部では一般的に500メートル、中心市街地では約200～300メートルです。特に人口密度の高い地域では、100メートルに達することもあります。理論的には、5G基地局の標準的なカバレッジ半径は約100～300メートルです。高品質なユーザーエクスペリエンスを実現するには、より高い密度が必要になる可能性があります。このような高コストを負担できる通信事業者は世界中でごく少数であると予想されます。

 

現在、屋内環境での通信容量が最も必要とされていることを考慮すると、4G時代にマクロ基地局によって大規模なカバレッジを実現したネットワークモデルは、5G時代には基本的に継続不可能である。データによると、4G時代にはモバイルトラフィックの70～80%が屋内から発生しており、同時に、通信事業者のユーザーからの苦情の80%は屋内信号品質の悪さに起因する。

 

小型基地局の設計当初の特徴は、数十メートルの通信距離とエリア内の高密度配置であり、5G時代の高周波通信の通信範囲と消費電力の要件を満たしています。一部のデータでは、5G時代にはマクロ基地局と小型基地局の比率が1:8に達する可能性があるとされています。マクロ基地局の国内需要が400万台、5G構築サイクル中の小型基地局の平均販売価格が1台あたり3,000元だとすると、市場規模は約1,000億元に達する可能性があります。

 

小型基地局の発展見通しに対する楽観的な期待が、一次市場と二次市場の活動を活発化させている。二次市場では、Bangxun Technology、Sanyuanda、Comba Communications、Chaoxun Communications、ZTEなど、小型基地局事業を展開する企業の株価が上昇している。一次市場では、Baicaibang、Mikas、Yunji Zhongzhi、ZTE W​​angkunなどの企業も、関連製品の研究開発に取り組んでいる。

 

しかし、大手3社の入札情報によると、5G小型基地局の入札はまだ開始されていない。

 

2. 光チップ

光通信産業は主に「光デバイス、光ファイバーケーブル、光機器」の3つの部分から構成されています。光デバイスは光通信システムの核となる部分であり、光チップもまた光デバイスの中核部品です。その性能と伝送速度は、光ファイバー通信システムの伝送効率を直接左右します。光チップのコストは一般的に光デバイス全体の30～50%を占め、増加傾向にあります。

 

主要通信機器の産業チェーンにおける重要な構成要素として、光チップも注目を集めている。光チップは主に、半導体材料（InP系やGaAs系など）の内部エネルギー準位遷移過程に伴う光子の生成と吸収を利用して、光電信号の相互変換を実現する。

 

業界関係者は、5Gの商用化、通信市場における伝送ネットワーク容量の拡大、そして大規模な基地局建設によって、数十億ドル規模の直接的な市場が生まれる可能性があると考えている。

 

一方、5Gの周波数帯域の拡大に伴い、建物内を透過する信号の減衰が増加するため、基地局の設置密度は4G時代に比べて高まります。基地局数は少なくとも400万～500万基に達すると予想されます。他方、個々の基地局に着目すると、4G時代の基地局アーキテクチャは主にフロントホール・バックホール構成でしたが、5G時代にはフロントホール・ミッドホール・バックホール構成へと進化する可能性があります。また、1つの基地局に必要な光モジュールの数も増加し、8個を超える可能性もあります。これら2つの要素が組み合わさることで、数十億ドル規模の市場が生まれると期待されます。

 

中国移動投資公司も「5Gへの洞察、未来への投資」というレポートの中で試算を行っている。推定によると、中国国内の5Gマクロ基地局の数が2万台に達すると仮定すると、基地局と接続された伝送機器のクライアント側とのインターフェースには少なくとも4万個の光モジュールが必要になる。回線側インターフェース光モジュール、専用回線ユーザー光モジュール、データセンター光モジュールなどを考慮すると、5Gネットワ​​ーク全体で数千万個に達する高速光モジュールの需要が見込まれる。5G光モジュールの総数は4G時代の2～4倍になる。

 

画像出典：中国移動投資公司の「5Gへの洞察、未来への投資」レポート

一般的に、光チップの速度が速いほど、光ファイバー通信システムの伝送効率は高くなりますが、研究開発と量産の難易度も高くなります。高速光チップの設計では、伝送速度を向上させながら信号品質を確保する必要があります。また、レーザーのオン/オフ周波数を制御することもより困難になります。

 

通信産業の急速な拡大に伴い、光チップの国産化に対する業界の重視も高まっている。近年、一定の成果が上がっている。例えば、10Gb/sの光チップの国産化率は50%近くに達しているが、25Gb/s以上の国産化率は5%を超えていない。ニューブロードコム、MAOM、三菱電機、住友電工、オクラロといった米日両社の企業に大きく依存しており、近年は一次市場および二次市場関連企業の研究開発の焦点にもなっている。

 

二次市場では、広迅科技、ハイセンスブロードバンド、華工正源などが自社開発や買収を通じて市場に参入しています。一次市場では、雲嶺光電、広安倫、長光華新、中科光核、元傑科技、石家光電、華興半導体、新雲光電、広子科技、陳暁科技、大連友迅、コアウェーブマイクロなどが関連事業に従事しています。

 

3. RFフロントエンド

5G端末の発売準備は整っており、無線周波数フロントエンドも商業的価値のあるリンクとして位置づけられている。その恩恵は、利用規模の拡大だけでなく、技術革新からももたらされる。

 

基地局における無線周波数の需要増加に加え、5Gモバイル端末は無線周波数フロントエンドデバイスにも新たな機会をもたらすだろう。

 

Qorvoは、今後10年間で5G端末が携帯電話業界で最も急速に成長する分野になると予測しています。Strategy Analyticsの予測によると、5G端末の出荷台数は2019年の2万台から2025年には1.5億台に増加する見込みです。しかし、安定した信号と複数の通信帯域をサポートする5G携帯電話を設計するのは容易ではありません。直感的に、5G携帯電話が処理する必要のある周波数帯域の数は大幅に増加しています。5G規格はまだ確定していませんが、4G LTEが52帯域に増加したことを考えると、5Gでは60帯域以上に増加する可能性が高いです。

 

第二に、5Gでは高周波信号が追加されるため、無線周波数フロントエンドデバイスの性能要件もさらに向上します。5GにおけるMIMOおよびCA技術の適用により、フィルタやPAの複雑さがさらに増します。これに伴い、RFフロントエンドの価値も高まります。市場調査会社Navianは、モバイル端末向け無線周波数フロントエンドチップの市場規模が2020年には21.2億米ドルに達し、年平均成長率は15.4%になると予測しています。

 

関連分析によると、4Gフルネットワーク対応の携帯電話の場合、RFフロントエンドパッケージには2～3個のパワーアンプ、2～4個のスイッチ、6～10個のフィルタが含まれており、そのコストは約8～10米ドルです。しかし、5G時代においては、RFフロントエンドパッケージのコストは25～40米ドルに達し、携帯電話のメインチップのコストを上回る可能性があります。

 

画像提供：UIS Capital

無線周波数はアナログチップの至宝とされており、その分野における国内市場開拓は困難を極めている。世界の無線周波数市場の約95%は欧米のメーカーが占めていると報告されている。

 

無線周波数は一般的に、パワーアンプ (PA)、フィルタ、デュプレクサ、無線周波数スイッチ、低雑音増幅器 (LNA) などの無線周波数デバイスで構成されています。その中でもフィルタがデバイスの大部分を占めています。Avago、Qorvo などの大手企業が市場シェアの約 95% を占めています。国内上場企業には、Maijie Technology などがあり、非優良企業には、Deqing Huaying、Anhui Yunta、Haoda Electronics、Tianjin North、Zhouxun Technology などがあります。パワーアンプの数は 2 番目に多く、市場は Skyworks、Qorvo、Murata などが独占しています。国内上場企業には Sanan などがあり、一次市場企業には Vanchip、Huntersun、Guofeixiang などがあります。スイッチングの分野では、イスラエルの TowerJazz が比較的高いシェアを占めており、国内上場企業には Zhuosheng Micro などがあります。

画像提供：UIS Capital

5Gアップストリームリンクにおける国内代替の分析

通信産業の商業的価値に加え、戦略的な意義も明らかである。国際関係の変化に伴い、5Gは列強間の駆け引きにおける注目点の一つとなっている。

 

国内代替品の問題も、この業界では必ず言及すべきテーマとなっている。

 

5Gで最も注目されているリンクは基地局です。現在5G基地局に関わる主要コンポーネントについて、ファーウェイHiSiliconは基本的に独自研究開発を完了しており、ZTEは研究開発の一部を完了しています。しかし、基地局で現在使用されている最先端プロセスチップは7nmプロセスを採用しており、5nmプロセスの導入を検討しています。ファーウェイは「エンティティリスト」に掲載されているため、TSMCは新規注文を生産できない可能性があります。ZTEは「エンティティリスト」に掲載されていないため、現時点では影響を受けていません。ファーウェイの7nm TiangangチップがSMICで生産できない場合、14nmプロセスチップを使用せざるを得ず、基地局の性能に影響が出る可能性があります。

 

今年9月、専門調査会社フォーマルハウト・テクノソリューションズは、日本経済新聞の協力を得てファーウェイの最新5G基地局を解体し、同様の結論に達した。ファーウェイの5G基地局ユニットのコストは1,320米ドルで、中国本土企業が設計した部品の割合は約48.2%であることが判明した。しかし、中国メーカーが設計したチップの約60%はTSMCが製造しており、国内部品のうち禁輸措置の影響を全く受けていないのは約10%に過ぎない。

この調査によると、ファーウェイの5G基地局チップに使用されている米国製部品の割合は27.2%に達しており、FPGAチップ（Lattice、Xilinx製）、メモリ（Cypress製）、スイッチチップ（Broadcom製）、アンプ（ADI製）、ストア管理チップ（TI、ON Semiconductor製）などが含まれる。韓国からはSamsung Semiconductor製のメモリチップが供給され、日本からはTDK、セイコーエプソン、ニチコンなどが供給されている。

 

写真：ファーウェイの5G基地局用チップユニット

国内市場の調査でも同様の結論が出ている。長江商学院投資研究センターを例にとると、同センターの調査では、主要部品やファーウェイ基地局コアチップのHiSiliconなどの国内メーカーは設計能力を持っているものの、7nm Tiangang DSPチップやHiSilicon Kunpeng CPUチップなどは以前はTSMCが製造しており、SMICは必ずしもプロセスやプロセス要件を満たすことができない可能性がある。PLL（位相同期ループ）は主にADIとTI製であり、国内メーカーにはほとんど代替品がない。PAチップなどのRF関連デバイスは主にNXP、住友商事、インフィニオン製であり、国内メーカーはローエンド製品しかカバーできない。

 

画像提供：長江商学院投資研究センター

5Gに関わる光通信分野では、中低価格帯製品の国内代替が部分的に実現している。ファーウェイとZTE製の光電子チップの国内生産比率は依然として比較的小さい。現状では、25G以上の光部品製品における国内メーカーの競争力は比較的低い。

 

5G携帯電話端末の分野では、国内部品の比率は比較的高い。しかし、国内5G端末の中核となるチップは依然としてTSMCが製造しており、「エンティティリスト」の影響を受けている。

 

専門調査会社Fomalhaut Techno Solutionsが「日本経済新聞」の協力を得てHuawei Mate 30 For 5G携帯電話を分解したところ、使用されている中国製部品の割合は41.8%で、米国の制裁前に発売された旧モデルの4Gバージョンよりも16.5パーセントポイント高いことが判明した。その中でも、より複雑な通信チップにはHiSiliconが開発した製品も一部使用されている。4Gバージョンでは、ガラスシェルなどのわずかな部品のみが残っており、米国製部品は全体の1.5%を占める11.2%となっている。ただし、Huaweiの現在の携帯電話コアプロセッサであるKirin 980や990などは7nmプロセスを使用しており、TSMCが製造しているため、「エンティティリスト」の影響も受けていることに留意すべきである。

 

画像出典：長江商学院投資研究センター

さらに、スマートフォンのオペレーティングシステムに関しては、国内メーカーは依然としてオープンソースのAndroidオペレーティングシステムを使用しているが、Chrome、Gmail、YouTubeといったGoogle所有のアプリケーションは使用できないため、海外での販売に影響が出る可能性がある。

 

兆単位規模の通信市場の拡大は、多くの場合、業界チェーン全体に利益をもたらします。この記事の前半では、代表的な上流リンクの一部を紹介したに過ぎません。上流のインフラや端末サプライチェーンからの利益に加え、下流のアプリケーションにも大きな期待が寄せられています。「5Gへの洞察、未来への投資」と題されたレポートでは、上流のインフラ投資は2025年には3.3兆元に達し、下流のアプリケーションは6.6兆元に達すると予測されています。2030年までに、これらの数字はそれぞれ6.3兆元と10.6兆元に達する可能性があり、後者は2017年の中国のGDPの約12.8%を占めることになります。5Gの産業アプリケーションについては、次回のレポートで詳しく解説します。

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