手機(jī)或推動(dòng)這些半導(dǎo)體廠走向“芯”巔峰

手機(jī)或推動(dòng)這些半導(dǎo)體廠走向“芯”巔峰

經(jīng)過十年的發(fā)展，智能手機(jī)已經(jīng)成為了半導(dǎo)體元器件的主要購買商。根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)Gartner的數(shù)據(jù)顯示，2017年全球半導(dǎo)體的采購支出高達(dá)4197億美元，當(dāng)中三星電子和蘋果持續(xù)位列前兩名。前十名的半導(dǎo)體采購廠商中，有四家是智能手機(jī)領(lǐng)域的全球名列前茅的玩家，可見智能手機(jī)對半導(dǎo)體公司的強(qiáng)大影響力。

更重要的一點(diǎn)，智能手機(jī)引入的新功能，推動(dòng)了半導(dǎo)體廠商走向了“芯”生巔峰。例如移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的需求發(fā)展成就了高通，指紋識(shí)別成就了FPC和匯頂，高性能的拍照需求讓SONY重生。十年之后，以iPhone X為代表的新智能手機(jī)時(shí)代將開啟新征程，一批半導(dǎo)體公司也會(huì)趁機(jī)崛起。

智能手機(jī)的新發(fā)展趨勢

現(xiàn)在的智能手機(jī)缺乏創(chuàng)新，影響了手機(jī)的整體出貨量和前景。據(jù)IDC的數(shù)據(jù)顯示，全球智能手機(jī)2017年出貨量接近15億部，但這是自2007年蘋果推出iPhone以后的首次回落。Strategy Analytics隨后發(fā)表的報(bào)告也表示，去年第四季，全球智能型手機(jī)出貨量創(chuàng)出了有史以來的最大年增率跌幅。根據(jù)StrategyAnalytics的觀點(diǎn)，這主要是由中國市場大跌所導(dǎo)致。主要就在于中國市場由于手機(jī)更換周期變長，營運(yùn)商減少補(bǔ)貼，缺乏令人驚嘆的機(jī)型，中國消費(fèi)者的購機(jī)需求大跌了19%。歸根到底就是缺乏了創(chuàng)新。

曾經(jīng)多點(diǎn)觸摸屏、指紋識(shí)別帶來的那種驚艷，已經(jīng)很久沒有見到了，直到去年iPhone X的亮相，半導(dǎo)體和手機(jī)廠商似乎又找到了新的“激情”。

從iPhone X的構(gòu)造上看，全面屏、OLED、3D 面部識(shí)別和無線充電是最大的吸引點(diǎn)，而現(xiàn)在的安卓陣型也將蠢蠢欲動(dòng)，大力推動(dòng)這幾大特性在安卓手機(jī)的普及。也就是說，這些催生的新需求將會(huì)為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來一些新貴。

以蘋果iPhone X為例，從Techinsights的拆解我們可以看到，在蘋果的Face ID系統(tǒng)中，紅外相機(jī)和ToF由ST提供、OLED屏幕和驅(qū)動(dòng)由三星提供、OLED屏幕PMIC由TI提供、環(huán)境光傳感器來自ams、無線充電芯片由博通提供，當(dāng)中最重要的一個(gè)部件就是Dot projector，這是成就蘋果Face ID功能的關(guān)鍵部件。

據(jù)介紹，在該方案中，使用高功率的垂直共振腔面射型激光發(fā)射紅外光激光，經(jīng)由晶圓級(jí)光學(xué)（WaferLevel Optics，WLO）、繞射光學(xué)元件（Diffractive Optical Elements，DOE）等結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生大約 3 萬個(gè)“結(jié)構(gòu)”（Structured）光點(diǎn)投射到使用者的臉部，利用這些光點(diǎn)所形成的陣列反射回紅外光相機(jī)（Infrared camera），計(jì)算出臉部不同位置的距離（深度）。其中的WLO光學(xué)鏡頭就是ams供應(yīng)的。除了以上的機(jī)會(huì)外。在即將到來的5G方面，也有一批新的廠商迎來巔峰。

談到5G，射頻前端會(huì)是一個(gè)重要的考量，例如在濾波器方面，BAW將會(huì)迎來更多的基于。在PA方面，砷化鎵和氮化鎵PA也將攜手并進(jìn)。在基帶方面，Intel也獲得了一席之地。再加上人工智能的引入，很多“新”廠商會(huì)在新一代智能手機(jī)中受益。

3D傳感器方案帶來的推動(dòng)

用于臉部識(shí)別的3D傳感器方案是iPhone X上最大的革新，這也是給半導(dǎo)體業(yè)者帶來更多新貴的部分。其中首先受益的是ams（中文名艾邁斯半導(dǎo)體）。

這家奧地利企業(yè)在過去的三十多年里一直從事模擬傳感器業(yè)務(wù)，產(chǎn)品包括了光學(xué)、環(huán)境、成像和音頻等方面。公司擁有近萬名員工，服務(wù)超過了八千家客戶。據(jù)介紹，公司的一半營收來自于消費(fèi)電子，另一半則來自汽車、工業(yè)和醫(yī)療等。

ams的產(chǎn)品線

在2017年以前，ams并不為全球大多數(shù)人所熟悉，但自從蘋果劃時(shí)代的iPhone X采用了他們的光學(xué)傳感器以后，這家歐洲公司的知名度、業(yè)績和股價(jià)都有了突破性的增長。據(jù)公司最新財(cái)報(bào)顯示，2017年第4季度，公司營收年增252%至4.703億歐元 ，全年?duì)I收營收年增93%至10.638億歐元，而這一切主要是拜iPhone所賜。據(jù)Baader分析師Guenther Hollfelder預(yù)估，艾邁斯半導(dǎo)體2017年?duì)I收有高達(dá)40%是來自蘋果。

ams過去兩年股價(jià)的變化

這次看好ams的一個(gè)觀點(diǎn)來自于蘋果Face ID是用的3D結(jié)構(gòu)光方案，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，這將會(huì)引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)的潮流，催生龐大的市場，而當(dāng)中的WLO晶圓級(jí)光學(xué)透鏡就來自ams，這是他們在收購Heptagon中獲得的。其實(shí)為了迎接3D傳感器，ams還收購了VCSEL供應(yīng)商Princeton Optronics和臉部識(shí)別軟件公司KeyLemon。另外還和國內(nèi)的舜宇光學(xué)合作，共同為手機(jī)設(shè)備及汽車，開發(fā)和銷售3D感應(yīng)鏡頭解決方案，這讓他們在提供整體3D傳感方案的時(shí)候，比其他競爭者更有優(yōu)勢。

其次受益的VCSEL供應(yīng)鏈。

VCSEL是Vertical Cavity Surface Emitting Laser的簡稱，也就是垂直腔面發(fā)射激光器。這種激光器是使用三五族材料（砷化鎵）為材料生產(chǎn)的，這就讓它擁有其他傳統(tǒng)激光器所不具備的低閾值電流、穩(wěn)定單波長工作、可高頻調(diào)制、容易二維集成、沒有腔面閾值損傷等優(yōu)點(diǎn)，使其在半導(dǎo)體激光器中占有很重要的地位。這也讓它成為了3D傳感方案光源的首選。

邊發(fā)射激光器和面發(fā)射激光器VCSEL

BCC Research公司的分析師認(rèn)為，目前全球VCSEL的總收入已接近8億美元，預(yù)計(jì)到2020年該值會(huì)增長到21億美元。這就給相關(guān)供應(yīng)鏈帶來了巨大的成長空間，首先就是VCSEL供應(yīng)商。

現(xiàn)在的蘋果VSCEL的主要供應(yīng)商是Lumentum，這也是全球市占最大的VCSEL的供應(yīng)商。Piper Jaffray 分析師 Troy Jensen表示，Lumentum 原本擁有蘋果 100% 的低功率 VCSEL 訂單以及 75% 的高功率 VCSEL（用于 iPhone X）訂單。它能取得這樣的成績，與其產(chǎn)品的優(yōu)越表現(xiàn)有關(guān)。據(jù)介紹，其他競爭對手的VCSEL無論是良率或品質(zhì)都落后于Lumentum。Rosenblatt分析師Jun Zhang發(fā)表的研究報(bào)告指出，蘋果未來2-3個(gè)月開始為2018-19年預(yù)下VCSEL訂單時(shí)，Lumentum將繼續(xù)保有領(lǐng)先位置。在中國OEM的出貨量方面，更有希望在今年暴增三倍。

另一個(gè)VCSEL供應(yīng)商是蘋果正在力頂?shù)腇inisar，這家公司創(chuàng)建于1988年，總部位于加州桑尼韋爾市，擁有約1.4萬名員工。當(dāng)前，F(xiàn)inisar是蘋果iPhone X手機(jī)的激光芯片供應(yīng)商，更在去年十二月獲得了蘋果近四億美元的訂單，這將會(huì)推動(dòng)其成為Lumentum的主要競爭對手。

除這兩個(gè)廠商之外，前面提到的ams、總部位于美國賓州的II-VI也將會(huì)使vcsel的競爭者。

磊晶廠也是VCSEL的受益者，要談這方面，就需要從其制備說起。

就技術(shù)來說，VCSEL和LED一樣，都是結(jié)合光學(xué)材料的三五族半導(dǎo)體制程。但不同于純硅的半導(dǎo)體制程良率往往可達(dá)到99％，三五族磊晶制程良率普遍不高，低于九成是常有的事，甚至，要維持VCSEL芯片的特性及可靠性，VCSEL還必須包含有外延技術(shù)、氧化工藝、保護(hù)絕緣工藝等關(guān)鍵技術(shù)，其中，氧化工藝是ＬＥＤ完全沒有的技術(shù)，保護(hù)絕緣工藝更是大多數(shù)廠商幾乎是無法克服的地方。最上游的磊晶廠中，英國的IQE就以高達(dá)五成的市占居第一位，在過去一年里，它們股價(jià)暴漲，最近幾個(gè)月他們的股價(jià)有所回落，但這并不影響其總體增長態(tài)勢。

IQE過去一年的股價(jià)走勢

但后來者的追蹤，讓IQE倍感壓力。

臺(tái)廠全新?lián)碛?0%的市場份額、日廠Sumika份額則有17%、臺(tái)廠聯(lián)亞和英特磊僅有1%，至于大陸，除了新竄起的縱慧光電有所建樹，其他則一無所獲。來到VCSEL代工方面，則是穩(wěn)懋和宏捷科的天下，前者作為Lumentum的代工廠，在市場擁有很高的地位和份額，后者則據(jù)聞會(huì)是ams的代工廠。兩者在未來將會(huì)有更大的成長機(jī)遇。值得一提的是，他們也是大型的PA代工廠，5G時(shí)代的到來，對他們來說也是巨大利好。

5G帶給半導(dǎo)體的商機(jī)

5G這個(gè)萬億市場，帶給半導(dǎo)體的影響也是巨大的，當(dāng)中主要受益者是射頻廠商，這主要是由其高頻特性帶來的，首先體現(xiàn)在氮化鎵和砷化鎵的PA上面。

聯(lián)發(fā)科旗下絡(luò)達(dá)科技技術(shù)長林珩之在接受臺(tái)灣新電子采訪的時(shí)候表示，5G基站的功率放大器將會(huì)以砷化鎵與氮化鎵制程為主，因其是功率主導(dǎo)(Power Handle)，并以表現(xiàn)度為主要衡量指針。 但這樣的制程需更多的校準(zhǔn)(Calibration)程序，成本會(huì)比較高。 不過，基站的整體數(shù)量相較于手機(jī)應(yīng)用是比較少的，因此即便其成本略高，仍在客戶能接受的范圍內(nèi)。在手機(jī)功率放大器部分，目前2G是以互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制程為主，3G、4G則是砷化鎵制程，5G因?yàn)楦哳l的關(guān)系，絡(luò)達(dá)十分看好氮化鎵制程，該技術(shù)同時(shí)還能讓電壓撐得更久，林珩之強(qiáng)調(diào)。

“未來5G時(shí)代，手機(jī)功率放大器采用的半導(dǎo)體制程，預(yù)估將會(huì)是砷化鎵/氮化鎵占一半、CMOS占一半。小于6GHz頻段的半導(dǎo)體技術(shù)，會(huì)是以砷化鎵與氮化鎵制程為主，因天線與電磁波的波長是成正比的，且高頻的天線比較大，也就須采用高功率的技術(shù)來達(dá)成，因此很有機(jī)會(huì)變成砷化鎵與氮化鎵制程的天下”，林珩之說。

據(jù)Yole Développement (Yole)新出爐的《射頻氮化鎵市場：應(yīng)用、競爭者、技術(shù)與襯底 2018 年-2023年》的報(bào)告中宣稱，截止 2017 年末為止，射頻氮化鎵總市值已近 3.8 億美元。5G的出現(xiàn)，將會(huì)推動(dòng)這個(gè)市場快速增長，根據(jù)他們的數(shù)據(jù)顯示，從 2017 年到 2023 年的年複合增長率將高達(dá)22.9%，屆時(shí)市場總之也會(huì)達(dá)到13億美元。

RF GaN市場規(guī)模預(yù)測

從Yole的報(bào)告看到，這個(gè)市場主要由住友電工、Qorvo 和科銳（Cree）等IDM4 公司主導(dǎo)，目前正處于關(guān)鍵階段。而隨著代工廠的加入，產(chǎn)業(yè)未來前景必將又是另一番景象。至于砷化鎵PA方面，來到5G時(shí)代，通訊速度將達(dá)到4GLTE的100倍以上，如此高速的信息傳輸已經(jīng)突破硅基器件的頻率限制，市場對砷化鎵這種擁有更優(yōu)高頻增益材料的需求預(yù)計(jì)將大大增加。strategyanalytics甚至預(yù)測5G單機(jī)需要16顆PA。過去在2G的功率放大器還可采用硅材料的產(chǎn)品(因?yàn)楣璧某杀据^砷化鎵低)，但在3G和4G的功率放大器則是以砷化鎵材料為主，來到5G更不必說，這就將給高通、SKYWORKS和Qorvo供應(yīng)商帶來巨大的空間。

因?yàn)?G的頻段可能更高，傳統(tǒng)的SAW濾波器就有點(diǎn)捉襟見肘，這就給BAW濾波器方面帶來了新的需求。據(jù)東東吳電子介紹，相比SAW濾波器，BAW濾波器更適合于高頻率。跟SAW/TC-SAW 濾波器一樣，BAW濾波器的大小也隨著頻率增加而減少。另外，BAW 濾波器有對溫度變化不敏感，插入損耗小，帶外衰減大(steep filter skirts)等優(yōu)點(diǎn)。這就讓其成為5G的的首選。

東吳電子進(jìn)一步指出，假設(shè)2018年全球智能手機(jī)出貨量16億部，每臺(tái)手機(jī)所用濾波器（SAW/BAW濾波器）平均按照7美元估算，預(yù)計(jì)全球智能手機(jī)用濾波器（SAW/BAW濾波器）市場達(dá)到112億美元。未來5G手機(jī)普及之后濾波器數(shù)量又將進(jìn)一步增加，會(huì)為這一市場帶來新的一輪高增長，Technavio也在研究報(bào)告中指出，射頻濾波器市場2016-2020的年復(fù)合增長率可達(dá)15%，并且已經(jīng)超越PA成為整個(gè)射頻前端模塊市場中最重要的組成部分。這也會(huì)給Qorvo和新博通等僅有的幾家廠商帶來機(jī)遇。

另外，無線充電和快充帶動(dòng)的中國半導(dǎo)體芯片廠商的發(fā)展，也將在未來成為一個(gè)亮眼的增長點(diǎn)，有沒有廠商在新應(yīng)用世行脫穎而出，這就得看廠商的布局。

但我們可以看到，在新終端形態(tài)下，半導(dǎo)體市場正在緩慢改變，巨頭可能現(xiàn)在依然是巨頭，但如果沒有與時(shí)俱進(jìn)地?cái)U(kuò)充產(chǎn)品、布局未來，也許就被新貴這個(gè)后浪沖到沙灘上。

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