近期,苹果自研射频和基带芯片的相关传闻频上热搜,自A系列芯片尝到了自研甜头以来,苹果这只万亿“巨兽”似乎已经在自研这条道路上步步逼近。5G射频芯片、处理器芯片和基带芯片是手机中非常重要的芯片。苹果自研芯片决心已定,对全球半导体供应链和市场会有那些影响呢?我们国内相关半导体厂商又有何启发?
近期,中国台湾《经济日报》的报道上了热搜,其内容为:台积电获得了苹果iPhone 14所有5G射频(RF)芯片订单,取代了三星。
根据笔者仔细研究,很多媒体误以为是苹果自研了5G射频芯片,甚至是把高通的基带(X60、X65)芯片与传闻联系起来。但实际情况是,苹果目前5G射频(RF)芯片供应商 依然是高通/博通为主, 只不过是代工厂根据苹果要求由原来三星更换为台积电,原因也很简单,台积电的射频(RF)芯片(N6 RF)工艺相较于三星优势明显(芯片面积减少33%,逻辑密度提升217%,同时能效大涨66%)。
一直以来,高通的骁龙系列芯片和射频大部分都由三星代工,两者之间合作由来已久,此次是大客户苹果要求旗下供应商(高通)更换代工厂。看起来似乎小事一件,为啥依旧会引起业界关注?
根源还是在于苹果自身,近年来先后在SOC芯片(A/M/H系列)、 显示屏驱动IC、GPU、指纹辨识IC及 电源管理IC等用上自家产品。巨头“翻身”,骤然间便引发供应链的大变局,很难不引发大家的“焦虑”。
虽然此次有误传,但是“无风不起浪”,根据芯八哥之前 《复盘苹果3万亿市值投资版图》 梳理,至少在2008年前后苹果便积极布局芯片自研,从目前最新的信息来看,未来两三年内包括射频芯片(部分)、基带芯片在内的苹果最新自研产品应该逐步面世。
为啥苹果会执着于芯片自研呢?简单来讲主要有以下方面原因:
一是为达到良好的软硬件匹配,打造一体化生态体验。 长久以来,优秀的体验一直是苹果核心的竞争力之一。通过自研,可以把控自家产品升级与软件的匹配,不再依赖于第三方芯片设计公司。
二是掌控核心产品话语权,完善自身的供应链生态。 发展至今,芯片部门已经逐渐成为苹果内部最有价值的资产之一。依托自研可以掌控核心芯片的供应链话语权,强化对于产品供应链管理。这方面,苹果手机受限于高通基带,双方“积怨已久”。
总结来讲苹果自研芯片的核心目的在于减少对外部芯片设计公司的依赖。那么,长远来看对于其供应链的厂商又会有那些冲击呢?
从苹果供应链来看,其核心供应商主要是国外厂商为主。目前苹果基带芯片主要供应商是高通,英特尔基带业务在“出师不利”后已解散并出售给苹果。射频芯片方面主要依赖于博通和Skyworks(思佳讯)。
苹果手机核心供应商情况
结合ifixit对iPhone 13系列拆解图显示,苹果射频前端模块主要来自博通/Skyworks(思佳讯)及高通(RF),外挂的5G基带芯片来自高通。总的来看,目前苹果自制芯片除了核心的处理器之外,还包括电源管理IC、显示屏驱动IC、GPU、基频芯片、指纹辨识IC及3D体感IC等。可以看出, 近十年来从A系列芯片到M系列,苹果的造芯实力越来越强,且排它感也越来越迫切 。
苹果13 PRO拆机图
苹果作为 众多的芯片制造商的“大金主”,根据不完全数据统计, 博通和Skyworks对于苹果依赖性较高,苹果收入占比分别达到20%、60% 。苹果基带虽然近年来占高通比重不断下降,但目前依旧有10%左右的占比。
射频芯片方面,根据苹果与厂商签订的协议显示, 博通和苹果在2020年初达成的150亿美元无线组件供应协议,将在2023年到期。可以预估大概2023年苹果最新的自研射频产品将会有小批量的量产。和目前电源管理IC一样,苹果前期可能会部分替代,自研和第三方产品短期内并存。
基带芯片方面, 应该是苹果当前自研需求最迫切的产品 。这几年由于英特尔基带“不给力”,苹果不得不与高通和解。此外,由于高通基带使用外挂式,对于苹果看重的功耗也造成了巨大影响。可以说, 基带是苹果最大的“阿喀琉斯之踵” 。在收购英特尔基带部门后,结合其自身的研发积淀,根据供应链反馈信息,由台积电代工的苹果自研基带在2023年将会实现量产。
综上,随着苹果在射频及基带领域自研加速,一旦成功对于Skyworks的影响将是致命性的,博通和高通虽不致命也会“伤筋动骨”。
当前,就上面我们提及的射频芯片和基带芯片方面,国内企业在这一块市场影响力相对较弱,主要市场被国外巨头厂商垄断,但由苹果带头的自研风潮对于国内厂商的影响却也不能忽视。
首先,市场格局来看,芯片厂商“此消彼长”之下国内市场将成为主战场,一定程度上会压缩国内厂商的市场空间。
就射频前端芯片市场来看,以Skyworks(24%)、Qorvo(21%)、Avago(博通)(20%)、村田(20%)为代表的四大巨头垄断了整体市场,市场集中度较高。
射频前端主要由滤波器、PA、LNA、天线等形成模组,滤波器和PA市场份额占比超86%,是主要是构成部分。同样,苹果核心供应商博通、Skyworks及Qorvo市场占比相对较大。以海思、卓胜微及韦尔股份有一定布局,但在性能上仍存在较大的提升空间。
基带方面,在海思业务受阻、 苹果回归高通基带后, 高通在全球基带市场的占比基本呈现一家独大的格局 ,尤其在5G基带市场份额超过70%。
整体而言,随着以苹果、三星为代表的手机巨头厂商不断加强自研力度,未来国外头部厂商重心将逐渐转向国内终端品牌厂商。从终端市场来看,以智能手机为代表的终端产品国产厂商占据了一定市场份额, 这对于国产供应链厂商而言既是机遇也是巨大挑战 。
其次,对于国内手机厂商而言,苹果、华为的成功已证明了“得芯者得天下”,小米、OV乃至于联想等电脑、手机领域终端公司都企图走自研芯片这一条路,未来国内芯片产业有望“百花齐放”。当然,芯八哥 《“为芯”三年五百亿,下一个海思or小米?》 曾盘点过造芯之路的难度,笔者认为短期内,国内终端厂商或许会以投资、参股等战略合作方式进行布局,叠加贸易战因素,国内相关供应链厂商或将从中获取较大利好。
最后,对于国内芯片供应商而已, 一味的依赖于巨头, 如果没有培养自己核心技术意识,“寄人篱下”的被动命运最终将“反噬”自身 。前车之鉴中:英国GPU设计商Imagination“重组卖身”、国内欧菲光“元气大伤”、台湾触控屏幕生产商胜华 科技 破产清算。后事之师有:高通技术傍身“不动如山”、欣旺达多元化发展“重整旗鼓”。
当前,时代的巨浪时刻在“翻涌”,PC和移动芯片“巨头+巨头”模式已然走远,IoT和智能 汽车 时代的碎片化和强应用驱动下, 科技 巨头“造芯” 正“吞噬”上下游的一切。对于供应链厂商而言,没有自身核心竞争力, 居安思危,覆灭也许就在顷刻之间。
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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。
1.英特尔2.高通 3.英伟达
4.联发科技
5.海思
6.博通
7.AMD
8.TI德州仪器
9.ST意法半导体
10.NXP
以下为详情介绍:
1.英特尔,成立于1968年,是半导体行业和计算创新领域的全球领先厂商,是美国三大芯片巨头之一,风靡全球的芯片供应商,英特尔现在正转型为一家以数据为中心的公司,为推动人工智能、5G、智能边缘等转折行技术的创新和突破做出相关贡献。
2.高通,成立于1985年美国,是较大的无生产线半导体生产商、无线芯片组及软件技术供应商,是目前5G研发、商用与实现规模化的推动力量之一,致力于发明突破性基础科技,变革了世界连接、计算和沟通的方式。
3.英伟达,始创于1993年美国,是全球知名的电脑显卡供应商,也是较早推出图形处理器技术,专注于以设计智能芯片组为主3D眼镜为辅的科技型企业,目前公司已经持有了1100多项美国专利,涵盖了关乎现代计算根本的诸多设计和深刻见解。
4.联发科技,台湾上市公司,始创于1997年,是一家专注于创造横跨信息科技、消费电子及无线通信领域的IC解决方案的现代化企业,目前已经是全球第四大半导体公司,旗下研发的芯片一年会驱动超过15亿台智能终端设备。
5.海思,华为技术公司旗下的从1991年就开始专注于制造消费电子、通信等领域的光网络芯的企业,前身为华为集成电路设计中心,2004年正式成立实体公司,致力于为各行各业的用户提供泛智能终端芯片解决方案。
6.博通,全球基础架构技术供应商,创立于1991年美国,专注于提供半导体和基础设施软件解决方案,拥有产品组合多样性、良好的执行力与运营、工程深度等多种优势,可以提供类别领先的半导体和基础设施软件解决方案。
7.AMD,创立于1969年美国硅谷,在2006年时收购了芯片巨头ATI公司,是一家专注于微处理器设计和制造的大型跨国公司,从成立以来,去多诸多突破性的行业创新,公司始终处于半导体产品领域的前沿。
8.TI德州仪器,TI始于1930年的美国,总部位于得克萨斯州的达拉斯,以开发制造半导体和计算机技术而闻名于世,是世界较大的模拟电路技术部件制造商,全球知名半导体跨国公司,在全球25个国家都设有制造、设计机构。
9.ST意法半导体,意大利的SG微电子公司与法国Thomson半导体公司合并而成的,成立于1988年,是目前世界较大的半导体公司,旗下不仅有知识产权含量高的专用产品,还有多领域的创新产品,如安全性智能卡芯片、高性能微控制器等。
10.NXP,源自于荷兰,前身是飞利浦旗下的分支公司,是全球性汽车半导体品牌,全球前十大半导体公司,总部位于荷兰Eindhoven,目前在全球20多个国家与地区拥有三万七千名员工,是半导体Secure连结解决方案供应商
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