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射頻晶片三代爭雄

射頻晶片三代爭雄

遠川科技評論近日從產業鏈人士處獨家獲悉,北緯三十八度積體電路製造有限公司(以下簡稱“北緯公司”)為國內晶片設計商深圳新聲半導體(以下簡稱“新聲”)代工的聲表面波濾波器產品(以下簡稱SAW濾波器),已投入量產且達到發貨水準。雙方合作的SAW濾波器主打難度較高的射頻模組。

這標誌著,北緯公司成為國內極少數具備濾波器製造能力的射頻晶片代工廠。結合我們此前釋出的BAW濾波器量產訊息,可以說,中國晶片產業界的射頻短板已悉數補齊,向全自主射頻模組又邁出了一大步。

梳理最近國內射頻晶片界的動作,不難發現,純晶圓代工+獨立晶片設計商,在當下的時點,成為一個越來越具代表性的產業路線。回顧全球範圍內的射頻晶片產業發展史就會發現,這一路線響應了當下中國科技產業的需要。無論是突破關鍵晶片卡脖子,還是在商業上可持續發展,都是一個大膽且值得稱道的嘗試。

本文從全球射頻晶片發展史出發,試圖梳理前後三代的發展路徑:

1. 第一代:買、買、買

2. 第二代:代工,還是IDM?

3. 第三代:組合式創新

射頻晶片三代爭雄

射頻領域的國際巨頭,都是透過併購成長而來。

首先是博通。博通前身安華高(Avago)脫胎於惠普的半導體部門,2008年收購英飛凌BAW濾波器業務,為其在高階濾波器市場的壟斷地位打下堅實的基礎。2015年,安華高“小魚吃大魚”,以370億美元代價收購體量比自己更大的舊博通,這場“入贅”式的收購完成後,安華高索性把公司更名為“博通”。

射頻晶片三代爭雄

然後是思佳訊(Skyworks)。2006年,思佳訊分拆基帶業務專注射頻,之後接連併購兩家PA廠商,成為全球第一大PA供應商。2014年,思佳訊與松下合資成立FilterCo涉足BAW濾波器業務,其後收購松下剩餘股權,至此填上了最後一塊業務短板。

至於科沃(Qorvo),其本身就是龍頭聯姻的結果。2008年後,PA和天線開關大廠RFMD業務接連受挫,先是2G市場增長乏力,然後是PA市場被思佳訊超越。到了2014年,RFMD與擅長SAW和BAW濾波器的TriQuint合併。如此,Qorvo誕生之初,便打通了全產業鏈。

最後是村田(Murata)。村田本來主營被動元器件,2012年4G爆發之際重金加註SAW濾波器,並在這一市場中高階產品佔據統治地位。即便到了BAW濾波器佔優的高頻領域,村田也率先研發出TC-SAW(溫度補償型)濾波器與之對抗。為了補足PA短板,村田之後併購了瑞薩PA部門和美國Peregrine半導體。

總結國際射頻巨頭的併購之路,可以發現三條規律:

其一,併購發起者多有一個特別長的長板,在優勢領域併購有利於保證產品競爭力,迅速擴大市場佔有率。思佳訊收購兩家PA公司成為全球第一個PA供應商,是一個典型的案例。

其二,射頻前端模組化要求不能有短板。思佳訊收購BAW濾波器公司,村田收購PA公司,是同樣的道理。如果射頻模組中有一類關鍵器件需要外購,成本端就是不可控的,不利於做高毛利率。

其三,行動通訊制式升級換代是射頻行業洗牌的關鍵節點。思佳訊在3G前夜切入PA,村田在4G發展初期重金加註SAW濾波器,都為後來分別佔據細分射頻市場頭把交椅奠定了基礎。

射頻晶片三代爭雄

在跨國巨頭紛紛透過併購手段,自建大而全的IDM的時候,中國射頻公司早早開始了探索。三家公司最具代表性,一家是中國臺灣地區的穩懋,純代工模式;另外兩家是中國大陸地區的好達和三安,分別為IDM和代工。

先看穩懋。

穩懋1999年成立,一開始跨過4英寸砷化鎵產線直接建6英寸,但彼時工藝極不成熟,破片率高達10%~20%,穩定量產難度極大。在外部股東輸血支援下,穩懋堅持技術攻關,終於在2006年攻克PHEMT、HBT等關鍵技術,產線生產效率提高同時,破片率也大大降低到0.5%以下。2007年,穩懋扭虧為盈。目前,穩懋在砷化鎵晶圓代工領域佔據了接近八成的市佔率。

射頻晶片三代爭雄

因在砷化鎵代工領域的絕對優勢,穩懋贏得了兩類客戶的支援。一類是大陸的PA公司,另一類則是博通和蘋果等業務規模龐大、有射頻晶片委外製造需求的美國公司。這些客戶支撐了穩懋高達上千億新臺幣的建廠計劃。

既然是代工,有一條還格外重要,那就是嚴守中立,誠信可靠。2017年,博通旗下的安華高入股穩懋,卻同意不進入董事會,就是為了保證其獨立可靠。沒有這一點,蘋果恐怕也很難選擇穩懋為自研射頻元件的代工商。

從穩懋的案例可見,射頻代工也是一個可持續的大生意。要做好,關鍵在於兩點,一個是要在研發上死磕,製造技術要有一個很長的長板,能夠提供先進的、全方位的服務;另一個就是在經營上不搶客戶的生意,讓客戶放心。長此以往,便能形成正迴圈。

相比於穩懋,大陸地區的兩個玩家則分別有著明顯的短板。

好達成立於1999年,是大陸歷史最為悠久的射頻IDM。2005年,好達研發出手機濾波器。但直到2015年,村田SAW濾波器缺貨,好達才迎來一波發展機遇。

在主機廠日益重視國產化備份的當下,好達在市場競爭中有一個比較大的劣勢:研發投入不足。前期,好達發展思路保守,產品線偏中低端。更因為產線早已完成折舊,好達在SAW濾波器採取價格戰策略,這樣自然沒有多少利潤留存。等到近期申報上市,好達負面新聞集中爆出,如村田訴專利侵權,產品退換貨率上升等等,其實都可視為研發投入不足的一個結果。

相比於好達,三安是射頻晶片業界的新生,2014年才切入射頻業務,但發展迅速。2021年,三安的SAW濾波器客戶已達數十家,產量也從原先的季產1000萬躍升至最近的月產1000萬顆,由此成為好達在中低端市場的強大對手。

在一些業內人士看來,三安的問題和好達有些類似——在中高階射頻產品領域表現乏力,比如沒有BAW濾波器。這會衍生一個較大的問題,即模組化的時候面臨掣肘,向別人外購成本較高。

總結好達和三安的經驗,有兩條規律值得注意:

其一,射頻工廠一定要有一個特別長的長板,如果沒有做到一條產品線的中高階,往下走會比較吃力。在自身稟賦不足的條件下投資很多設計公司,可能限制未來的發展。

其二,模組化是終局,無論是自身的製造能力,還是投資佈局,一定要能拼起來射頻模組。面向射頻模組的器件技術壁壘高、利潤率高、競爭不那麼激烈,誰在射頻模組領域領先,誰就站在了有利的戰略位置上。

射頻晶片三代爭雄

在吸取了第一代和第二代射頻晶片公司的發展經驗後,2018年,北緯三十八度積體電路製造有限公司(以下簡稱“北緯公司”)落戶忻州半導體產業園,定位為SAW濾波器和PA晶圓代工廠。

2021年6月份,北緯公司4英寸SAW濾波器產線投產,迅速吸引了國內領先的濾波器設計公司——新聲與之深度合作。雙方合作的產品為面向射頻模組的SAW濾波器。

北緯公司的合作方和產品都經過深思熟慮。

就合作方,新聲是國內少數能夠同時正向設計SAW和BAW濾波器的設計公司,創始人科班畢業,擁有在博通的豐富工作經驗。優秀的設計公司能夠很好牽引製造端,幫助工廠打磨工藝。而且,新聲設計的BAW濾波器已經出貨,與其繫結有利於將來在中高階射頻模組的佈局。

就產品選擇,射頻模組化的趨勢已經十分明顯,北緯公司選擇了一開始就做能夠放進模組中的濾波器。從產品定義開始,模組化對器件提出一系列更高的要求,在國內的射頻晶片業是一個很好的佔位。北緯公司聚集了一批來自日本、新加坡的資深專家,團隊老中青結合,有能力接住。

經過短時間的磨合,新聲在北緯公司代工的SAW濾波器迅速完成產品定型。雙方的合作進展如此迅速,源於北緯公司的兩點優勢:

其一,北緯公司團隊自身掌握大量的know-how。雖然是一個新公司,但是以尾藤為首的日本專家曾在NEC等大廠工作,有二十多年的晶片從業經驗。SAW濾波器一個很大的難點在於一致性要求高,不能說這一次做出來的產品符合要求,下一次再做引數都變了。尾藤的解決辦法是“反覆看資料,讓資料說話”,可見晶片老師傅的功底。

其二,北緯公司堅守代工服務的定位。SAW濾波器的另外一個難點在於射頻訊號很容易失真,給模擬領域建模帶來較大困難。這就要求工廠工藝工程師需要與晶片設計工程師緊密配合,快速解決設計公司的問題。北緯公司最短48小時、平均一週、最長兩週更新一版工藝,而國內某大廠一版工藝的更新時間一般是兩個月。

繫結優秀的設計公司、選擇面向模組的高產品定位、紮紮實實做好代工服務,北緯公司完成了三步走,下線的SAW濾波器產品在頻寬、差損等效能指標上優於同業。

工藝難度更高的TC-SAW濾波器,則是已完成工藝研發,其樣片品質因數(即Q值,衡量濾波器訊號頻率識別準確性的一個核心指標)更是數倍於國內同業競爭對手。

SAW和TC-SAW組合銷售,有望成為北緯公司的獨特競爭優勢,也將使北緯公司在高難度射頻晶片領域有一個特別長的長板,為之後擴充套件商業佈局打下堅實的基礎。

射頻晶片三代爭雄

一個難以想象的事實是,本文所敘述的第三代射頻晶片產業的代表——北緯公司,生長於山西省忻州市。

忻州是山西的一個特例——煤炭資源相對貧乏,主打農業。幾年前,地方政府決心轉型,為半導體產業園“量身定製”了一套特殊政策:為外籍人才提供人才公寓,解決職工子女就學問題,補貼高耗能的半導體原材料廠,電費低至不到兩毛一度。

北緯公司生長於一個大環境悄然改善的山西,也的確為這片土地做出了自己的貢獻:

首先是一個初具雛形的上下游晶片產業鏈。本地豐富的鋁礬土資源,經過園區企業的處理,成為射頻晶片所需的砷化鎵晶圓。忻州半導體產業園不只是一個晶片工廠,而是一個晶片生態。

然後是一個極為整潔的冷暖水工程,除了服務於晶片製造,冬天還能給周圍的居民區供暖,節省了數以億計的能源成本。

射頻晶片三代爭雄

最後是轉型的勇氣和方法。山西經濟素來倚重煤炭,向科技產業轉型,不可能憑空誕生一個天才的想法。正是北緯公司數十名駐紮在忻州的異國他鄉的科學家和工程師,帶動了更多富有才智的山西人回鄉建設,最終將科技產業的夢想和方法灌輸進幾百萬人心。

全文完,感謝您的耐心閱讀。

分類: 新聞
時間: 2021-12-19

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