《電子技術(shù)應(yīng)用》
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不可忽視的中國(guó)臺(tái)灣射頻三雄

2021-09-10
來(lái)源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 5G 射頻PA 氮化鎵 砷化鎵 CMOS

  隨著5G時(shí)代的到來(lái),射頻PA市場(chǎng)的發(fā)展受到了市場(chǎng)的關(guān)注,。從目前市場(chǎng)來(lái)看,射頻PA可以分為CMOS,、GaAs(砷化鎵)、GaN(氮化鎵)三大技術(shù)路線,。其中,,GaAs作為當(dāng)前最成熟的化合物半導(dǎo)體材料之一,已經(jīng)經(jīng)歷了3G,、4G進(jìn)化到5G時(shí)代,,是射頻PA的重要基石。

  Skyworks,、Qorvo,、博通(Avago)、村田在射頻PA市場(chǎng)中占據(jù)著主導(dǎo)地位,,而站在他們的背后,,則是穩(wěn)懋、全新,、宏捷科為代表的GaAs晶圓代工的臺(tái)系廠商,,他們也是PA市場(chǎng)當(dāng)中不能忽視的一股力量。

  臺(tái)系廠商的實(shí)力

  穩(wěn)懋半導(dǎo)體成立于1999年,,是GaAs代工領(lǐng)域的龍頭,,利用其HBT、pHEMT等核心技術(shù)能力,,他們可為PA與高速switch IC等GaAs元件進(jìn)行代工,,據(jù)了解,,其的主要客戶包括Renesas、博通,、RDA(銳迪科微電子),、Anadigics、Skyworks與Murata等射頻元件大廠,。目前市場(chǎng)中的多數(shù)智能手機(jī)內(nèi)的PA或RF(射頻)組件皆由穩(wěn)懋代工,。

  就PA領(lǐng)域而言,根據(jù)鉅亨網(wǎng)在2011年的報(bào)道顯示,,穩(wěn)懋目前已是博通在GaAs元件布局中最重要的合作代工廠,,其GaAs元件部分幾乎全數(shù)委外代工生產(chǎn),因此博通在射頻元件市場(chǎng)上與穩(wěn)懋成長(zhǎng)動(dòng)能息息相關(guān),。而博通也是iPhone的PA(功率放大器)供應(yīng)商之一,,因此,穩(wěn)懋可望直接受惠,。

  2019年底市場(chǎng)中傳出消息稱,博通有意出售其無(wú)線芯片業(yè)務(wù),,對(duì)此,,天風(fēng)國(guó)際證券分析師郭明也分析稱,PA代工大廠穩(wěn)懋的PA業(yè)務(wù)成長(zhǎng)動(dòng)能恐受影響,。但從穩(wěn)懋方面的態(tài)度來(lái)看,,他們?nèi)詫?duì)PA擴(kuò)產(chǎn)抱有信心,他們認(rèn)為在5G的推動(dòng)下,,他們的PA業(yè)務(wù)仍具有較高的成長(zhǎng),。當(dāng)時(shí),也有美系外資稱,,客戶A與蘋果的PA訂單屬于兩年長(zhǎng)約,,穩(wěn)懋仍將包含iPhone在內(nèi)等中高階PA零組件領(lǐng)域,保有業(yè)界無(wú)法撼動(dòng)的領(lǐng)先地位,。

  結(jié)合穩(wěn)懋在今年發(fā)布的財(cái)報(bào)中看,,的確,在5G的推動(dòng)下,,PA業(yè)務(wù)的成長(zhǎng)對(duì)他們?nèi)诊@重要,。根據(jù)其財(cái)報(bào)顯示,穩(wěn)懋今年前八月合并營(yíng)收165.88億元,,年增1.6%,。穩(wěn)懋先前于法說(shuō)會(huì)預(yù)估,在客戶訂單以及市場(chǎng)需求催動(dòng)下,,其第3季營(yíng)收將季增7%至9%,,毛利率落在34%至36%,,而5G PA占比將持續(xù)提升。

  全新光電是亞洲第一大化合物磊晶廠,,根據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示,,目前市場(chǎng)傳出磊晶片廠全新光電、6吋三五族晶圓代工廠宏捷科等陸續(xù)切入高通2021年初5G解決方案之PA供應(yīng)鏈,,且為4G,、5G都可兼用的新產(chǎn)品,最快今年第4季可望小量生產(chǎn),。

  而在全新光電看來(lái),,其2021年成長(zhǎng)動(dòng)能將主要來(lái)自車用PA、5G智能手機(jī)以及WiFi 6滲透率的提升,,其中尤其看好WiFi 6市場(chǎng)應(yīng)用——由于WiFi 6頻率較高而轉(zhuǎn)向GaAs芯片——而全新在第一代產(chǎn)品中并未切入臺(tái)系大廠,,但其第二代產(chǎn)品已通過(guò)客戶第三次驗(yàn)證,可望順利成為合格供應(yīng)商,。

  宏捷科承擔(dān)了一部分Skyworks的產(chǎn)能,。根據(jù)MoneyDJ的報(bào)道顯示,自去年下半年開(kāi)始,,Skyworks已經(jīng)被iPhone 12需求以及4G PA需求擠爆,,產(chǎn)能滿載之下,Skyworks又面臨即將到來(lái)的iPhone新機(jī)循環(huán),,必須將溢出訂單予宏捷科,,包括4G、5G PA訂單都會(huì)有一部分外包給宏捷科,。

  宏捷科也在其7月召開(kāi)的股東會(huì)議上表示,,宏捷科今年持續(xù)優(yōu)化4G手機(jī)PA外,去年開(kāi)始進(jìn)入的5G手機(jī)PA,,已陸續(xù)完成美國(guó),、日本、中國(guó)等客戶認(rèn)證,,預(yù)計(jì)今年下半年出貨量將大幅增加,。

  從上述信息中可以看到,穩(wěn)懋,、全新,、宏捷科均與PA大廠建立了合作關(guān)系,這為他們的在PA領(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),。而在5G應(yīng)用以及產(chǎn)能緊缺的推動(dòng)下,,他們又憑借著自身的優(yōu)勢(shì),率先切入到了最新一代的終端應(yīng)用中,這也使他們的地位得以進(jìn)一步的鞏固,。

  射頻市場(chǎng)變局,,臺(tái)系廠商的下一步

  穩(wěn)懋、全新,、宏捷科在射頻領(lǐng)域的崛起,,都離不開(kāi)手機(jī)PA市場(chǎng)的增長(zhǎng)。根據(jù)東方證券的報(bào)告顯示,,5G手機(jī)需要更多的PA,,有望從4G手機(jī)的7個(gè)增長(zhǎng)到10個(gè),而且5G高頻時(shí)代,,相比Si CMOS PA,,GaAs PA在輸出功率、工作頻率等方面的性能更優(yōu),,滲透率將會(huì)持續(xù)提升,。此外,手機(jī)WIFI PA和路由器WIFI PA對(duì)GaAs需求也有望保持快速增長(zhǎng),。

  在這種市場(chǎng)趨勢(shì)的推動(dòng)下,,穩(wěn)懋、全新,、宏捷科也紛紛部署了擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃,。具體來(lái)看,目前穩(wěn)懋月產(chǎn)能約4.1萬(wàn)片,。穩(wěn)懋曾在其法說(shuō)會(huì)中表示,未來(lái)南科新廠加入后,,月產(chǎn)能最大可達(dá)14萬(wàn)至15萬(wàn)片,,南科新廠預(yù)計(jì)三年后開(kāi)始投產(chǎn),現(xiàn)階段建廠進(jìn)度相當(dāng)不錯(cuò),。

  全新則早在2018年就罕見(jiàn)地投入10億元資本支出購(gòu)買機(jī)臺(tái),、進(jìn)行擴(kuò)廠以全力爭(zhēng)取中國(guó)大陸市場(chǎng)市占率。在此之后,,全新又計(jì)劃在今年添購(gòu)5-10臺(tái)MOCVD機(jī)臺(tái),,將其產(chǎn)能增加約1-2成。中國(guó)臺(tái)灣媒體報(bào)道顯示,,這也是繼2018年后,,全新最大規(guī)模的投資,全新董事長(zhǎng)陳建良樂(lè)觀看待全新后續(xù)營(yíng)運(yùn)發(fā)展,,認(rèn)為在可見(jiàn)的將來(lái),,全新合并營(yíng)收將實(shí)現(xiàn)年年增。

  宏捷科也為強(qiáng)化其全球代工地位,,在去年便引資中美晶獲得34.965億元資金,。根據(jù)宏捷科規(guī)劃,,除償還銀行借款5億元之外,其余29.965億元將全數(shù)擴(kuò)充產(chǎn)能,,將以每年5000片為基礎(chǔ)擴(kuò)充,,預(yù)期2023年月產(chǎn)能可望較現(xiàn)在翻倍,增至30000片,。

  而除了擴(kuò)產(chǎn)之外,,射頻市場(chǎng)同樣存在著變局,以GaN為材料的PA成為了各大射頻廠商的新的發(fā)展方向,。由此,,也引發(fā)了市場(chǎng)對(duì)于GaAs PA未來(lái)的思考。

  在半導(dǎo)體行業(yè)觀察此前發(fā)布的《GaAs PA還有未來(lái)嗎,?》一文當(dāng)中曾指出,,隨著5G的到來(lái),Qorvo 預(yù)測(cè),,8GHz以下GaAs仍是主流,,8GHz以上GaN替代趨勢(shì)明顯。GaN(GaN)作為一種寬禁帶半導(dǎo)體,,因具有高功率密度,、能耗低、適合高頻率,、支持更寬帶寬等特點(diǎn),,國(guó)際射頻PA巨頭已經(jīng)在GaN上投入了巨額資金研究。

  從這種預(yù)測(cè)上看,,也就是說(shuō)明,,GaAs PA與GaN PA在未來(lái)一段時(shí)間中將在不同應(yīng)用領(lǐng)域各自發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。根據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示,,GaN 具有更高功率密度和更小損耗,,GaN HEMT相比GaAs體積下降82%,這也讓GaN成為5G宏基站PA的最佳材料,。那么,,GaN未來(lái)是否能夠被應(yīng)用于手機(jī)等消費(fèi)產(chǎn)品當(dāng)中,沖擊GaAs PA市場(chǎng),?對(duì)此,,Yole在其報(bào)告中曾指出,對(duì)于手持設(shè)備,,GaN的高性能和較小的外型封裝可能會(huì)吸引OEM,。是否采用GaN PA將取決于GaN的技術(shù)成熟度、供應(yīng)鏈、成本,,以及OEM的策略在接下來(lái)五年中的變化,。

  雖然GaAs PA在市場(chǎng)中仍具有發(fā)展?jié)摿Γ珜?duì)于GaAs代工廠商來(lái)說(shuō),,搶占新的市場(chǎng)先機(jī),,擴(kuò)大業(yè)務(wù)范圍也能夠保障他們的市場(chǎng)地位,因此,,他們也紛紛針對(duì)GaN領(lǐng)域做出了布局,。以穩(wěn)懋為例,根據(jù)財(cái)新在今年3月的報(bào)道顯示,,穩(wěn)懋10 年前就開(kāi)始研究第3代半導(dǎo)體,,并于3年前就開(kāi)始交貨。但就市場(chǎng)情況而言,,目前第3代半導(dǎo)體產(chǎn)值相對(duì)仍低,,以穩(wěn)懋的產(chǎn)能來(lái)看,目前800片晶圓就可以滿足大部分客戶的需求,,占穩(wěn)懋營(yíng)收也僅約5%,;相較之下,GaAs的產(chǎn)能達(dá)4萬(wàn)片,。但值得注意的是,,就成長(zhǎng)率來(lái)看,穩(wěn)懋 2020 年GaAs整體出貨成長(zhǎng)為 20%,,但GaN產(chǎn)值年成長(zhǎng)卻高達(dá)50%,。

  新的對(duì)手,能否撼動(dòng)臺(tái)系廠商地位

  在臺(tái)系廠商加大擴(kuò)產(chǎn)并邁向第3代半導(dǎo)體的過(guò)程中,,也出現(xiàn)了不少新玩家,,這些玩家的到來(lái),對(duì)于他們來(lái)說(shuō)意味著什么,?

  就國(guó)內(nèi)發(fā)展情況而言,此前受到貿(mào)易環(huán)境的影響,,有市場(chǎng)消息稱,,華為將其PA釋單給國(guó)內(nèi)的三安集成。從三安集成方面來(lái)看,,三安早在2014年就已經(jīng)透過(guò)轉(zhuǎn)投資三安集成發(fā)展PA芯片主要GaAs材料,,成為大陸第一家研發(fā)與生產(chǎn)化合物半導(dǎo)體的芯片廠。2017年底,,三安光電更斥資人民幣333億元(約新臺(tái)幣1,461億元),,在福建泉州南安高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)投資三五族化合物半導(dǎo)體材料。截止至2020年上半年三安集GaAs射頻出貨客戶累計(jì)將近 100 家、GaN射頻產(chǎn)品重要客戶產(chǎn)能正逐步爬坡,。

  海威華芯在2019年3月份發(fā)布了其0.15微米 GaAs HEMT射頻工藝技術(shù)(0.25微米已成功開(kāi)發(fā)),,產(chǎn)品為PPA15芯片,為中高頻類毫米波的核心工藝,,可支持的產(chǎn)品種類包括功率放大器等,,據(jù)了解,海威華芯目前主要代工民用產(chǎn)品為PA器件,,應(yīng)用于藍(lán)牙,、Wi-Fi領(lǐng)域。

  杭州立昂微電子股份有限公司在今年1月發(fā)布公告,,投資5億元在浙江海寧市設(shè)子公司,,海寧立昂東芯微電子有限公司(暫定名,以下簡(jiǎn)稱“海寧公司”),。專項(xiàng)負(fù)責(zé)推進(jìn),、實(shí)施微波射頻集成電路芯片項(xiàng)目。據(jù)了解,,該項(xiàng)目建成后預(yù)計(jì)年產(chǎn) 36 萬(wàn)片6英寸GaAs/GaN微波射頻集成電路芯片,。其中包括年產(chǎn)18萬(wàn)片GaAs HBT和pHEMT芯片,年產(chǎn)12萬(wàn)片垂直腔面發(fā)射激光器 VCSEL 芯片,,年產(chǎn)6萬(wàn)片GaNHEMT芯片,。PA也是他們的一大發(fā)力領(lǐng)域之一。

  國(guó)內(nèi)廠商在GaAsPA代工方面雖取得了一些成績(jī),,但就市場(chǎng)占有率上看,,依舊與臺(tái)系廠商有著較大的差距。

  從技術(shù)上看,,國(guó)內(nèi)廠商的一大挑戰(zhàn)在于Ruggedness,,Ruggedness是指輸出端所能承受的最大VSWR;由于天線的輸入阻抗在外界環(huán)境變化時(shí)會(huì)有很大的變化,,應(yīng)此PA輸出端往后級(jí)看到的阻抗也會(huì)有很大的變化,,這個(gè)變化為導(dǎo)致PA的輸出端VSWR非常大。因此,,PA設(shè)計(jì)完成后,,必須通過(guò)完整的Ruggedness測(cè)試來(lái)確保PA的可靠性。

  慧智微在其官方微信發(fā)布的文章中也曾指出,,PA Ruggedness設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜工程,,與器件物理、電路設(shè)計(jì),、系統(tǒng)應(yīng)用均相關(guān),。在PA設(shè)計(jì)中,,一定要對(duì)Ruggedness仔細(xì)設(shè)計(jì),才可以確保手機(jī)在各種環(huán)境應(yīng)用中,,均不會(huì)出現(xiàn)“燒片”,。

  據(jù)相關(guān)人士介紹,Ruggedness與工藝很大關(guān)系,,這對(duì)于國(guó)內(nèi)工廠來(lái)說(shuō)是一種挑戰(zhàn),。

  寫在最后

  綜合上述消息來(lái)看,手機(jī)PA市場(chǎng)為臺(tái)系GaAs代工廠商帶來(lái)了爆發(fā)的機(jī)會(huì),,隨著WiFi PA市場(chǎng)的爆發(fā),,GaAs代工也迎來(lái)了另一波成長(zhǎng)的契機(jī)。但在GaAs材料正在受到市場(chǎng)追捧的同時(shí),,第三代半導(dǎo)體的出現(xiàn)為射頻帶來(lái)了新的發(fā)展力量,,這對(duì)于臺(tái)系GaAs代工廠商來(lái)說(shuō)既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn),就挑戰(zhàn)方面而言,,新材料的到來(lái)可能會(huì)沖擊原有的市場(chǎng),,而就機(jī)遇而言,他們?cè)谛虏牧项I(lǐng)域的突破,,可能會(huì)讓他們參與到更多的市場(chǎng)應(yīng)用中,,從而擴(kuò)大他們的影響力。

  另一方面,,新玩家的出現(xiàn)誠(chéng)然會(huì)搶占一部分他們的市場(chǎng),,但從實(shí)際上看,國(guó)內(nèi)廠商在技術(shù)和成本上與他們相比仍存在著一定的差距,。這樣看來(lái),,中國(guó)臺(tái)灣化合物代工企業(yè)在射頻領(lǐng)域的地位依舊穩(wěn)固,而想要超越他們也并不是一件容易的事,。

  




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