根据天眼查查询,深圳正源芯半导体厂,位于深圳市龙华区,主要从事半导体芯片的研发、设计、生产业务,是华南地区最大的半导体生产厂家之一。
正源芯半导体(深圳)有限公司成立于2020年7月,是一家经国家相关部门批准注册成立,提供专业数码电子产品代工生产制造服务的台资企业。
远川 科技 评论近日从产业链人士处独家获悉,北纬三十八度集成电路制造有限公司(以下简称“北纬公司”)为国内芯片设计商深圳新声半导体(以下简称“新声”)代工的声表面波滤波器产品(以下简称SAW滤波器),已投入量产且达到发货水准。双方合作的SAW滤波器主打难度较高的射频模组。
这标志着,北纬公司成为国内极少数具备滤波器制造能力的射频芯片代工厂。结合我们此前发布的BAW滤波器量产消息,可以说,中国芯片产业界的射频短板已悉数补齐,向全自主射频模组又迈出了一大步。
梳理最近国内射频芯片界的动作,不难发现,纯晶圆代工+独立芯片设计商,在当下的时点,成为一个越来越具代表性的产业路线。回顾全球范围内的射频芯片产业发展史就会发现,这一路线响应了当下中国 科技 产业的需要。无论是突破关键芯片卡脖子,还是在商业上可持续发展,都是一个大胆且值得称道的尝试。
本文从全球射频芯片发展史出发,试图梳理前后三代的发展路径:
1. 第一代:买、买、买
2. 第二代:代工,还是IDM?
3. 第三代:组合式创新
射频领域的国际巨头,都是通过并购成长而来。
首先是博通。博通前身安华高(Avago)脱胎于惠普的半导体部门,2008年收购英飞凌BAW滤波器业务,为其在高端滤波器市场的垄断地位打下坚实的基础。2015年,安华高“小鱼吃大鱼”,以370亿美元代价收购体量比自己更大的旧博通,这场“入赘”式的收购完成后,安华高索性把公司更名为“博通”。
然后是思佳讯(Skyworks)。2006年,思佳讯分拆基带业务专注射频,之后接连并购两家PA厂商,成为全球第一大PA供应商。2014年,思佳讯与松下合资成立FilterCo涉足BAW滤波器业务,其后收购松下剩余股权,至此填上了最后一块业务短板。
至于科沃(Qorvo),其本身就是龙头联姻的结果。2008年后,PA和天线开关大厂RFMD业务接连受挫,先是2G市场增长乏力,然后是PA市场被思佳讯超越。到了2014年,RFMD与擅长SAW和BAW滤波器的TriQuint合并。如此,Qorvo诞生之初,便打通了全产业链。
最后是村田(Murata)。村田本来主营被动元器件,2012年4G爆发之际重金加注SAW滤波器,并在这一市场中高端产品占据统治地位。即便到了BAW滤波器占优的高频领域,村田也率先研发出TC-SAW(温度补偿型)滤波器与之对抗。为了补足PA短板,村田之后并购了瑞萨PA部门和美国Peregrine半导体。
总结国际射频巨头的并购之路,可以发现三条规律:
其一,并购发起者多有一个特别长的长板,在优势领域并购有利于保证产品竞争力,迅速扩大市场占有率。思佳讯收购两家PA公司成为全球第一个PA供应商,是一个典型的案例。
其二,射频前端模组化要求不能有短板。思佳讯收购BAW滤波器公司,村田收购PA公司,是同样的道理。如果射频模组中有一类关键器件需要外购,成本端就是不可控的,不利于做高毛利率。
其三,移动通信制式升级换代是射频行业洗牌的关键节点。思佳讯在3G前夜切入PA,村田在4G发展初期重金加注SAW滤波器,都为后来分别占据细分射频市场头把交椅奠定了基础。
在跨国巨头纷纷通过并购手段,自建大而全的IDM的时候,中国射频公司早早开始了 探索 。三家公司最具代表性,一家是中国台湾地区的稳懋,纯代工模式;另外两家是中国大陆地区的好达和三安,分别为IDM和代工。
先看稳懋。
稳懋1999年成立,一开始跨过4英寸砷化镓产线直接建6英寸,但彼时工艺极不成熟,破片率高达10% 20%,稳定量产难度极大。在外部股东输血支持下,稳懋坚持技术攻关,终于在2006年攻克PHEMT、HBT等关键技术,产线生产效率提高同时,破片率也大大降低到0.5%以下。2007年,稳懋扭亏为盈。目前,稳懋在砷化镓晶圆代工领域占据了接近八成的市占率。
因在砷化镓代工领域的绝对优势,稳懋赢得了两类客户的支持。一类是大陆的PA公司,另一类则是博通和苹果等业务规模庞大、有射频芯片委外制造需求的美国公司。这些客户支撑了稳懋高达上千亿新台币的建厂计划。
既然是代工,有一条还格外重要,那就是严守中立,诚信可靠。2017年,博通旗下的安华高入股稳懋,却同意不进入董事会,就是为了保证其独立可靠。没有这一点,苹果恐怕也很难选择稳懋为自研射频元件的代工商。
从稳懋的案例可见,射频代工也是一个可持续的大生意。要做好,关键在于两点,一个是要在研发上死磕,制造技术要有一个很长的长板,能够提供先进的、全方位的服务;另一个就是在经营上不抢客户的生意,让客户放心。长此以往,便能形成正循环。
相比于稳懋,大陆地区的两个玩家则分别有着明显的短板。
好达成立于1999年,是大陆 历史 最为悠久的射频IDM。2005年,好达研发出手机滤波器。但直到2015年,村田SAW滤波器缺货,好达才迎来一波发展机遇。
相比于好达,三安是射频芯片业界的新生,2014年才切入射频业务,但发展迅速。2021年,三安的SAW滤波器客户已达数十家,产量也从原先的季产1000万跃升至最近的月产1000万颗,由此成为好达在中低端市场的强大对手。
在一些业内人士看来,三安的问题和好达有些类似——在中高端射频产品领域表现乏力,比如没有BAW滤波器。这会衍生一个较大的问题,即模组化的时候面临掣肘,向别人外购成本较高。
总结好达和三安的经验,有两条规律值得注意:
其一,射频工厂一定要有一个特别长的长板,如果没有做到一条产品线的中高端,往下走会比较吃力。在自身禀赋不足的条件下投资很多设计公司,可能限制未来的发展。
其二,模组化是终局,无论是自身的制造能力,还是投资布局,一定要能拼起来射频模组。面向射频模组的器件技术壁垒高、利润率高、竞争不那么激烈,谁在射频模组领域领先,谁就站在了有利的战略位置上。
在吸取了第一代和第二代射频芯片公司的发展经验后,2018年,北纬三十八度集成电路制造有限公司(以下简称“北纬公司”)落户忻州半导体产业园,定位为SAW滤波器和PA晶圆代工厂。
2021年6月份,北纬公司4英寸SAW滤波器产线投产,迅速吸引了国内领先的滤波器设计公司——新声与之深度合作。双方合作的产品为面向射频模组的SAW滤波器。
北纬公司的合作方和产品都经过深思熟虑。
就合作方,新声是国内少数能够同时正向设计SAW和BAW滤波器的设计公司,创始人科班毕业,拥有在博通的丰富工作经验。优秀的设计公司能够很好牵引制造端,帮助工厂打磨工艺。而且,新声设计的BAW滤波器已经出货,与其绑定有利于将来在中高端射频模组的布局。
就产品选择,射频模组化的趋势已经十分明显,北纬公司选择了一开始就做能够放进模组中的滤波器。从产品定义开始,模组化对器件提出一系列更高的要求,在国内的射频芯片业是一个很好的占位。北纬公司聚集了一批来自日本、新加坡的资深专家,团队老中青结合,有能力接住。
经过短时间的磨合,新声在北纬公司代工的SAW滤波器迅速完成产品定型。双方的合作进展如此迅速,源于北纬公司的两点优势:
其一,北纬公司团队自身掌握大量的know-how。虽然是一个新公司,但是以尾藤为首的日本专家曾在NEC等大厂工作,有二十多年的芯片从业经验。SAW滤波器一个很大的难点在于一致性要求高,不能说这一次做出来的产品符合要求,下一次再做参数都变了。尾藤的解决办法是“反复看数据,让数据说话”,可见芯片老师傅的功底。
其二,北纬公司坚守代工服务的定位。SAW滤波器的另外一个难点在于射频信号很容易失真,给仿真领域建模带来较大困难。这就要求工厂工艺工程师需要与芯片设计工程师紧密配合,快速解决设计公司的问题。北纬公司最短48小时、平均一周、最长两周更新一版工艺,而国内某大厂一版工艺的更新时间一般是两个月。
绑定优秀的设计公司、选择面向模组的高产品定位、扎扎实实做好代工服务,北纬公司完成了三步走,下线的SAW滤波器产品在带宽、差损等性能指标上优于同业。
工艺难度更高的TC-SAW滤波器,则是已完成工艺研发,其样片品质因数(即Q值,衡量滤波器信号频率识别准确性的一个核心指标)更是数倍于国内同业竞争对手。
SAW和TC-SAW组合销售,有望成为北纬公司的独特竞争优势,也将使北纬公司在高难度射频芯片领域有一个特别长的长板,为之后扩展商业布局打下坚实的基础。
一个难以想象的事实是,本文所叙述的第三代射频芯片产业的代表——北纬公司,生长于山西省忻州市。
忻州是山西的一个特例——煤炭资源相对贫乏,主打农业。几年前,地方政府决心转型,为半导体产业园“量身定制”了一套特殊政策:为外籍人才提供人才公寓,解决职工子女就学问题,补贴高耗能的半导体原材料厂,电费低至不到两毛一度。
北纬公司生长于一个大环境悄然改善的山西,也的确为这片土地做出了自己的贡献:
首先是一个初具雏形的上下游芯片产业链。本地丰富的铝矾土资源,经过园区企业的处理,成为射频芯片所需的砷化镓晶圆。忻州半导体产业园不只是一个芯片工厂,而是一个芯片生态。
然后是一个极为整洁的冷暖水工程,除了服务于芯片制造,冬天还能给周围的居民区供暖,节省了数以亿计的能源成本。
最后是转型的勇气和方法。山西经济素来倚重煤炭,向 科技 产业转型,不可能凭空诞生一个天才的想法。正是北纬公司数十名驻扎在忻州的异国他乡的科学家和工程师,带动了更多富有才智的山西人回乡建设,最终将 科技 产业的梦想和方法灌输进几百万人心。
全文完,感谢您的耐心阅读。
7月16日,中国资本市场和半导体产业发生了一件万众瞩目的大事。
作为中国大陆最大的半导体代工企业,中芯国际集成电路制造有限公司(以下简称“中芯国际”)成功在科创板上市。发行价27.46元,当日报收82.92元,大涨202%,成交金额高达480亿元人民币。
毫无疑问,这两条新闻之间有紧密的联系。它们都和美国制裁华为的行动有关,和中美 科技 力量博弈有关。
这场博弈的背景,相信不需要我再重复介绍了。
从某种程度上来说,我们真的应该感谢美国,感谢特朗普。
如果不是美国对我们的 科技 企业进行打压和封锁,国内的绝大多数人根本都不知道我们和对手在高端技术领域上存在这么大的实力差距,也不会知道原来做芯片是一件这么难而且重要的事情。
这件事也再次充分证明,敌人是最好的老师。科研领域老前辈们这么多年苦口婆心的呐喊,效果远远不及对手直接扇过来的巴掌。
确实,正如大家所见,芯片是世界上最难掌握的核心技术之一,也是衡量一个国家 科技 实力的参考标准之一。
虽然我们知道,芯片其实就是沙子做成的。但我们更应该知道,从一颗沙子到一颗芯片,经历的每一个步骤都非常不易。
首先,整个过程的步骤(工序)数量就非常惊人。
芯片,也就是集成电路(IC,Integrated circuit )。从整体上来说,芯片的研发和制造包括 IC设计 、 IC制造 和 IC封测 三大环节。这三个大环节里面,又包括了很多小环节。例如,像硅片制造,就包括了100多道工序。
芯片制造的大致流程
芯片行业的企业分为两种模式,分别是 IDM模式 和 Fabless模式 。
IDM模式,是芯片的设计、生产、封装和检测都是自己做。
Fabless模式,就是将工作进行分工。无晶圆厂的芯片设计企业,专注于芯片的设计研发和销售。而实物产品的晶圆制造、封装测试等环节,外包给代工厂(称为Foundry)完成。
IDM和Fabless的对比
放眼全球,只有英特尔、三星、TI(德州仪器)等极少数几家企业能够独立完成设计、制造和封测所有工序。
大部分芯片企业,选择的是当一个Fabless,也就是专门从事芯片设计。例如华为、中兴、联发科、高通,都是Fabless。而负责代工生产的Foundry,主要有TSMC(台积电)、格罗方德、联华电子、中芯国际等企业。
中国目前没有IDM模式的企业,我们走的是Fabless模式。也就是说,我们只有Fabless(芯片设计企业)和Foundry(晶圆制造企业、封装测试企业)。其中有不少企业还很不错,排名世界前列。
就拿现在最火的5G终端芯片来说吧。全球有能力做出产品的,一共只有5家企业,华为海思和紫光展锐是中国大陆的,联发科是中国台湾的。另外2家,是美国的高通和韩国的三星。
世界上最厉害的几家Foundry代工厂中,台积电和联华电子是中国台湾的。本文开头提到的中芯国际,是中国大陆的。
台积电
对于中芯国际的实力,大家要有一个客观清醒的认识。尽管它这几年工艺水平进步神速,规模扩张也很快,但距离世界一流企业还有很大的差距。
中芯国际目前已经实现28nm HKC+平台的量产,完成了14nm FinFET技术的开发、客户导入和量产,正在进行12nm技术的客户导入。据预测,中芯国际2022年可升级到7nm工艺,2024年下半年升级到5nm工艺。
而台积电那边,2015年就已经量产14nm了,现在正在全力量产5nm。两者的差距,大约是4-5年。
从销售业绩和市场占有率来看,中芯国际别说对标台积电,就连前三都挤不进去,勉强处于第二梯队。
所以说,对于中芯国际,我们首先是要爱护,然后是要理性。科创板上市只是前进过程中的一小步,后面还有很长的路要走。
众所周知,芯片产业一直以来都遵循着摩尔定律的节奏快速发展,工艺制程从微米到纳米,再从90纳米、65纳米一直发展到现在的7纳米、5纳米。
对芯片企业来说,上了这条船就是逆水行舟,不进则退。
不管是Foundry还是Fabless,都是如履薄冰的生意。唯有不停地投入资源,不断地更新换代,才能避免自己在激烈的追逐中落后。如果落后,就意味着淘汰出局。
曾经有人总结了做芯片的四大成功要素,那就是—— 砸钱、砸人、砸时间,看运气 。
2018年芯片禁运事件爆发之后,很多公司动辄信誓旦旦地说自己要拿几十亿搞芯片,好像很有魄力很有决心的样子。其实别说几十亿,就算几百亿,对芯片产业投资来说,也并不算多。
目前随便一款28nm芯片的研发设计,都是好几亿起步。像华为的麒麟980,研发费用就达到了3亿美元。一条28nm工艺集成电路生产线的投资额,约50亿美元。
再举个例子,一直都从事芯片研发的联发科,近三年来,每年的研发投入都在550亿新台币(约125亿人民币)以上。过去的16年里,研发投入达150亿美元以上。
中芯国际这次上市募集的几百亿资金,光是在深圳盖一个14nm工艺的晶圆厂,就要花去将近一半。
芯片的烧钱程度,可想而知。
搞芯片,还离不开大量的芯片技术人才。联发 科技 16000名员工中,有9000人是研发工程师,由此可见芯片产业对人才的重度依赖。
然而,人才也不是简单花钱就能很快“买”来的。
根据《中国集成电路产业人才白皮书(2017-2018)》显示,到2020年前后,我国集成电路行业人才需求规模约72万人,现有人才存量只有40万,缺口将达32万。
虽然芯片人才奇缺,但目前国内年轻人从事芯片行业的意愿并没有想象中那么强烈。相比于纯软件,集成电路的学习难度更大、学习周期更长,就业面却更为狭窄,很难吸引年轻人的加入。
芯片企业普遍反映,现在最大的困难在于人才难求,而非资金不够。
更让人头大的,是时间。
搞芯片,就算你肯砸钱、砸人,也不代表你一定会成功,关键还要看你能不能熬得住时间。
芯片行业有一句共识:“做芯片要能板凳坐得十年冷”,这真不是开玩笑。从开始投入到看到回报,其中的过程非常漫长。天天烧钱不见回报,谁能受得了?如果熬不住选择了放弃,就是前功尽弃。
话说回来,如果投入资金一定能出成果,那投也就投了。关键是,这里面存在极大的风险。
如果流片失败,对于很多企业来说,根本承受不住这样的损失,可能会直接导致破产。就算芯片做出来了,如果市场不认可,卖不出去或者销量不好,也意味着巨大的经济损失,可能导致一蹶不振甚至彻底失败。
所以说,芯片之难,难于上青天。
现在中国小有成就的芯片企业,都是从死人堆里爬出来的,值得我们大家敬佩,更值得我们爱护。正是这些企业,扛起了中国芯片的大旗,在昂首前进。
总而言之,中国是一个伟大的国家,中华民族是踏实勤奋和充满智慧的民族,所以,没有什么是我们做不了。大家应该对自己国家的企业有足够的自信,对国家日益强大的 科技 实力有足够的自信。
目前我们对芯片产业的重视度仍然在不断加强,产业布局、资金投入、技术研发、人才培养等各个方面都在快速进步。我相信,只要坚持做正确的事,未来会有更多的中国优秀芯片企业涌现出来,国产芯片的水平肯定会赶超对手。我们在全球芯片产业链上的话语权,也一定会越来越大!
有朝一日沙聚塔,何惧对手放阴招!
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