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射頻芯片十年龍虎斗

2021年11月17日 15:44  遠(yuǎn)川科技評(píng)論  

遠(yuǎn)川科技評(píng)論近日從產(chǎn)業(yè)鏈人士處獨(dú)家獲悉,中芯集成電路(寧波)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中芯寧波”)的全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體聲波諧振器工藝技術(shù)平臺(tái)SASFR®,已支持多家設(shè)計(jì)公司實(shí)現(xiàn)射頻前端中高頻體聲波濾波器(BAW)量產(chǎn),客戶(hù)產(chǎn)品性能已達(dá)到國(guó)內(nèi)最優(yōu)、業(yè)界先進(jìn)水平,可開(kāi)始向高端5G手機(jī)供貨。

這標(biāo)志著,此前據(jù)傳被博通BAW濾波器卡脖子的華為5G手機(jī),或許有了一線生機(jī)。

這也標(biāo)志著,中國(guó)射頻芯片行業(yè)在經(jīng)歷了十年的奮斗后,終于補(bǔ)上了最后一塊短板。

射頻,在芯片行業(yè)中是一個(gè)看起來(lái)不起眼、卻位置尊崇的角色,它就像基帶芯片的四肢,是實(shí)現(xiàn)手機(jī)通訊功能的核心執(zhí)行者。

技術(shù)難度從低往高,這類(lèi)芯片細(xì)分為:switch,即開(kāi)關(guān),選擇信號(hào)通路;LNA,即低噪聲放大器,接收微弱信號(hào);PA,即功率放大器,把手機(jī)發(fā)出的微弱信號(hào)放大發(fā)射出去;filter,即濾波器,接收特定頻段信號(hào)并過(guò)濾干擾信號(hào),其中,SAW濾波器主要用于中低頻段,BAW濾波器主要用于中高頻段,尤其是5G通信場(chǎng)景。

中國(guó)射頻芯片行業(yè)起步于十年前智能機(jī)爆發(fā)的歷史性機(jī)遇,在天時(shí)、地利、人和共同作用之下,在switch、LNA,PA和濾波器領(lǐng)域,先后誕生了卓勝微、唯捷創(chuàng)芯和中芯寧波三個(gè)代表性企業(yè),本文以此為樣本,試圖梳理中國(guó)射頻芯片行業(yè)的發(fā)展脈絡(luò)。

本文以公司為研究樣本,分為三個(gè)部分:

1. 卓勝微:開(kāi)局者的無(wú)限戰(zhàn)爭(zhēng)

2. 唯捷創(chuàng)芯:紅海競(jìng)爭(zhēng)的囚徒困境

3. 中芯寧波:搶占戰(zhàn)略高位

開(kāi)局者的無(wú)限戰(zhàn)爭(zhēng)

中國(guó)射頻芯片的開(kāi)局者,當(dāng)屬卓勝微,從一開(kāi)始切入這個(gè)領(lǐng)域,到上市后一年一個(gè)臺(tái)階,可以說(shuō),在國(guó)內(nèi)的射頻玩家中,卓勝微一路打的都是“神仙仗”,是中國(guó)芯片工業(yè)史上絕佳的商業(yè)案例。

但是卓勝微的開(kāi)局,卻是十分慘淡。創(chuàng)始人許志翰早在2002年回國(guó)創(chuàng)業(yè),在杭州中天微工作四年后創(chuàng)立卓勝微。成立伊始,公司選擇進(jìn)軍地面電視和移動(dòng)電視芯片領(lǐng)域,以失敗告終。

最難的時(shí)候,公司從紅杉等投資方那里融來(lái)的錢(qián)都燒光了,公司工資發(fā)不出來(lái),他和另外兩個(gè)合伙人每個(gè)月借100萬(wàn),熬了將近一年,直到有新的投資人加入。這段時(shí)間,三個(gè)合伙人每個(gè)月只領(lǐng)8000元的工資。

許志翰反思后認(rèn)為,客觀原因是選擇錯(cuò)誤,對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)缺乏了解,不接地氣。

其后,在智能機(jī)風(fēng)潮中,卓勝微在射頻芯片賽道中沒(méi)有隨大流選擇當(dāng)時(shí)看來(lái)技術(shù)更高、價(jià)值也更高的PA,而是選擇了看似邊緣化的switch和LNA。

這個(gè)選擇馬上驗(yàn)證了其正確性。2012年,蘋(píng)果手機(jī)全球爆紅,連帶著把傳統(tǒng)的射頻芯片大廠Skyworks、英飛凌、Qorvo等廠商的產(chǎn)能都給占了,三星等安卓廠商根本沒(méi)有射頻芯片可用。

幾毛錢(qián)的射頻芯片,這時(shí)拿捏住幾千元手機(jī)的命門(mén)。相比于歐美傳統(tǒng)IDM,卓勝微是典型的Fabless,只負(fù)責(zé)設(shè)計(jì),將制造外包給晶圓代工廠,這個(gè)經(jīng)營(yíng)模式靈活,能夠快速上線當(dāng)期盈利能力強(qiáng)的產(chǎn)品。卓勝微拿到三星的訂單,找到臺(tái)積電聯(lián)合研發(fā)出基于RF CMOS工藝的GPS LNA,滿(mǎn)足了三星無(wú)數(shù)嚴(yán)苛的供應(yīng)鏈要求,解了三星的燃眉之急,一舉在嚴(yán)密的韓國(guó)電子供應(yīng)鏈站穩(wěn)腳跟。此后,不斷有眼紅的中國(guó)公司前來(lái)挑戰(zhàn)這一位置,但無(wú)一例外歸于失敗。

掌握了switch和LNA的核心know-how,卓勝微乘勝追擊,先后進(jìn)入小米、vivo、華為和oppo的供應(yīng)鏈。安卓陣營(yíng)的主要玩家,撐起了卓勝微在射頻芯片的國(guó)際地位。

但是,當(dāng)卓勝微在switch領(lǐng)域做到全球第五,再想前進(jìn)一個(gè)位次,就是老牌的國(guó)際射頻大廠,而做PA,那時(shí)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)太慘烈。因此,在2019年上市時(shí),卓勝微明智的選擇了用募投資金去做濾波器、射頻模組和工廠,其后的一輪定增也沿著這個(gè)思路繼續(xù)布局。

總的來(lái)說(shuō),卓勝微在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi),起到了射頻芯片領(lǐng)頭羊的角色,開(kāi)局很難,但一路升級(jí)打怪,由低往高打,創(chuàng)造了芯片工業(yè)史上少有的奇跡,總能令人刮目相看。不過(guò),要繼續(xù)往上走,就還有很難的仗要打。

紅海競(jìng)爭(zhēng)的囚徒困境

2019年,當(dāng)卓勝微上市的時(shí)候,中國(guó)的PA行業(yè)終于角逐出了一個(gè)被聯(lián)發(fā)科選定的參與者:唯捷創(chuàng)芯。

說(shuō)到唯捷創(chuàng)芯,就不得不提頗具傳奇色彩的創(chuàng)始人榮秀麗。她2002年創(chuàng)辦天宇手機(jī),5年間將其打造為國(guó)產(chǎn)手機(jī)第一品牌,一時(shí)風(fēng)頭無(wú)兩。但好景不長(zhǎng),天語(yǔ)很快被智能機(jī)的一眾玩家擊潰。手機(jī)是越來(lái)越難搞了,但榮秀麗嗅到了另一個(gè)機(jī)遇——射頻芯片,于是在2010年成立唯捷創(chuàng)芯,扎進(jìn)了當(dāng)時(shí)中國(guó)的PA芯片設(shè)計(jì)大潮里。

憑借繼承自老牌射頻芯片大廠RFMD的研發(fā)人員,以及靈敏的商業(yè)嗅覺(jué),唯捷創(chuàng)芯在國(guó)產(chǎn)PA中一馬當(dāng)先,帶著頭和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手絡(luò)達(dá)打起了價(jià)格戰(zhàn)。兩方你來(lái)我往,都是做虧本買(mǎi)賣(mài),最后絡(luò)達(dá)的股東——手機(jī)SoC芯片廠商聯(lián)發(fā)科受不了,決定終結(jié)這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)。2019年4月,聯(lián)發(fā)科戰(zhàn)略投資唯捷創(chuàng)芯并成為大股東,同時(shí)解散絡(luò)達(dá)旗下PA部門(mén)。

聯(lián)發(fā)科這一舉動(dòng),基本宣告了唯捷創(chuàng)芯在PA市場(chǎng)中的勝利。對(duì)于聯(lián)發(fā)科這種大芯片公司來(lái)說(shuō),市場(chǎng)較小、但仍需大量投入的周邊芯片,如射頻芯片等,投入產(chǎn)出比低,對(duì)巨頭們來(lái)說(shuō),自研并不劃算。所以,一般的玩法,是像養(yǎng)蠱一樣培植一批小公司,死了就死了,勝出的吃一點(diǎn)肉,用這種辦法,能夠篩選出最有競(jìng)爭(zhēng)力的公司,享受贏家通吃的紅利。借著在大陸手機(jī)公司極強(qiáng)的號(hào)召力,聯(lián)發(fā)科又為唯捷創(chuàng)芯招來(lái)華米OV這四家整機(jī)廠的投資,從而實(shí)現(xiàn)與其供應(yīng)鏈的強(qiáng)綁定。

雖說(shuō)如此,唯捷創(chuàng)芯的主營(yíng)業(yè)務(wù)——4G PA的毛利率卻只有20%左右,遠(yuǎn)低于卓勝微switch和LNA的50%。

技術(shù)難度與毛利率竟然反著來(lái),這背后有三個(gè)原因:

一,對(duì)代工端和封測(cè)端沒(méi)有議價(jià)權(quán)。作為Fabless公司,唯捷創(chuàng)芯產(chǎn)品的原料成本劣勢(shì)不可避免地被攥在了晶圓代工廠的手里,PA用GaAs(砷化鎵)工藝,晶圓主要從中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)廠商穩(wěn)懋采購(gòu),占了總采購(gòu)成本的四分之一以上,而且GaAs不具有硅基的優(yōu)勢(shì),成本一時(shí)半會(huì)降不下來(lái)。同時(shí),大陸PA的封測(cè)供應(yīng)商集中在長(zhǎng)電、蘇州日月新等少數(shù)廠家。對(duì)于制造、封測(cè)兩個(gè)大頭,唯捷的議價(jià)能力差。

二,PA模組化意味著射頻采購(gòu)短板。在手機(jī)小型化、輕薄化的趨勢(shì)下,主機(jī)廠更愿意在中高端產(chǎn)品中采用高集成度模組,最好是集成了濾波器,但濾波器偏偏研發(fā)難度最大,唯捷創(chuàng)芯的核心優(yōu)勢(shì)不在于此,因而只能外部采購(gòu),如此便要受制于人。

三,國(guó)產(chǎn)PA廠商已有六七家之多,價(jià)格戰(zhàn)停不下來(lái)。

為了突破毛利率困境,唯捷創(chuàng)芯有兩個(gè)舉措:

一,往5G高端產(chǎn)品做。2021年上半年,唯捷創(chuàng)芯5G PA模組占總營(yíng)收的比重,從去年的10%提升到了25%,5G PA模組毛利率超過(guò)40%,是成熟產(chǎn)品4G PA模組的近兩倍。

二,完善測(cè)試端布局。隨著高端5G產(chǎn)品出貨占比增加,通用測(cè)試設(shè)備難以滿(mǎn)足要求,同時(shí)成本抬升、擠占利潤(rùn)空間。因此,唯捷創(chuàng)芯計(jì)劃將一半以上的上市募投資金投入到測(cè)試業(yè)務(wù)線中。

搶占戰(zhàn)略高位

在國(guó)內(nèi)公司先后攻克switch、LNA和PA后,濾波器成為擺在中國(guó)射頻芯片業(yè)的最后一關(guān)。國(guó)內(nèi)能夠做中低端SAW濾波器的廠商不在少數(shù),甚至已經(jīng)開(kāi)打價(jià)格戰(zhàn)。但是適用于5G高頻段的BAW濾波器,則是鳳毛麟角。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),高端BAW濾波器面臨三大難關(guān):

一,要求工廠能力很強(qiáng),搞出來(lái)設(shè)計(jì),但是國(guó)內(nèi)沒(méi)人幫著造出來(lái),便只是紙上談兵,造一個(gè)晶圓廠是需要很多稟賦的;二,專(zhuān)利墻,博通、Qorvo兩大美商壟斷了這一領(lǐng)域,新進(jìn)入者幾乎無(wú)法觸碰這一禁臠,只要一碰便是大棒;三,沒(méi)有使用者,5G市場(chǎng)剛開(kāi)始發(fā)展,BAW濾波器極為關(guān)鍵,只要美國(guó)公司還在供,國(guó)內(nèi)整機(jī)公司便缺乏應(yīng)用的動(dòng)力。

面對(duì)三大難關(guān),中芯寧波開(kāi)始了嘗試。

這里要先介紹一下背景,首先說(shuō)中芯寧波創(chuàng)始人黃河,他早在2002年回國(guó)加入中芯國(guó)際,是早期跟隨張汝京創(chuàng)業(yè)的元老之一。現(xiàn)在我們看到的中芯被賦予了追逐制程的使命,但其實(shí)一直以來(lái),當(dāng)年張汝京創(chuàng)建的團(tuán)隊(duì)是各有所長(zhǎng)的,重要的芯片產(chǎn)品線均有布局,其中就包括黃河從事的特種工藝。

2016年,中芯寧波成立,黃河帶著幾十名核心人員遷居寧波,主攻高壓模擬、光電集成等產(chǎn)品,8英寸N1產(chǎn)線早于2018年11月投產(chǎn)。身處長(zhǎng)三角,中芯寧波的主營(yíng)產(chǎn)品本來(lái)就有廣闊的市場(chǎng)前景。到了2019年,面對(duì)美國(guó)的打壓,華為開(kāi)始自救,大量國(guó)產(chǎn)芯片公司迎來(lái)市場(chǎng)機(jī)遇,黃河敏銳地發(fā)現(xiàn)其中的機(jī)遇,決定上馬BAW射頻芯片產(chǎn)品。

首先,對(duì)于在國(guó)內(nèi)晶圓代工界戰(zhàn)斗了十幾年的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō),建廠和工藝是一貫的優(yōu)勢(shì)。2019年開(kāi)始,中芯寧波快速覆蓋了BAW濾波器從晶圓制造到封裝測(cè)試的全流程,良率和可靠性快速提升。

真正難的在于兩點(diǎn):一,如何做出一個(gè)干凈的、沒(méi)有專(zhuān)利糾紛的芯片;二,如何大批量進(jìn)入5G市場(chǎng)。

針對(duì)專(zhuān)利問(wèn)題,中芯寧波獨(dú)辟蹊徑,避開(kāi)傳統(tǒng)的技術(shù)路線,在BAW濾波器的核心難點(diǎn)薄膜工藝結(jié)構(gòu)和諧振器器件設(shè)計(jì)上創(chuàng)新,開(kāi)發(fā)了具備全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SASFR工藝技術(shù)平臺(tái)。在此期間,公司研發(fā)投入從不到一個(gè)億上升到今年接近4億元,申請(qǐng)專(zhuān)利總量也達(dá)到700件,現(xiàn)在公司約800名職工,算下來(lái)幾乎是人均一件。

針對(duì)市場(chǎng)拓展問(wèn)題,中芯寧波選擇了一條明智的道路:培育生態(tài)。一般來(lái)說(shuō),晶圓代工廠與下游的終端廠商還是有較長(zhǎng)的距離,許多事情自己下場(chǎng)干是忙不過(guò)來(lái)的,但是國(guó)內(nèi)BAW濾波器設(shè)計(jì)業(yè)基礎(chǔ)孱弱。

于是,中芯寧波搭建了一個(gè)在國(guó)內(nèi)極具特色的商業(yè)模式——特種晶圓代工加設(shè)計(jì)服務(wù),大力扶持新興的芯片設(shè)計(jì)公司,其中就包括今年剛成立的主攻BAW濾波器設(shè)計(jì)的新聲半導(dǎo)體,雙方合作無(wú)間,短時(shí)間內(nèi)迅速達(dá)成量產(chǎn)里程碑。

至此,圍繞國(guó)內(nèi)幾近空白的BAW濾波器,中芯寧波構(gòu)筑起了兩個(gè)核心壁壘:一個(gè)是制造工藝上的全流程突破,一個(gè)是嚴(yán)守代工邊界,以設(shè)計(jì)服務(wù)吸引新選手做大生態(tài)。

可以說(shuō),站在現(xiàn)在的時(shí)點(diǎn)上,任何一家實(shí)現(xiàn)BAW濾波器自主量產(chǎn)的國(guó)內(nèi)芯片公司,一上來(lái)就把最硬的骨頭啃下來(lái),注定要站在射頻芯片行業(yè)極高的戰(zhàn)略位置上,主機(jī)廠的產(chǎn)品驗(yàn)證,只是一個(gè)時(shí)間的問(wèn)題,一旦放量,其營(yíng)收曲線將會(huì)非常陡峭。

尾聲

十年前,中國(guó)的射頻芯片行業(yè)幾乎是一片空白,智能機(jī)爆發(fā)的時(shí)代機(jī)遇,吸引了一群國(guó)內(nèi)選手。這十年是國(guó)內(nèi)射頻物種爆發(fā)的“寒武紀(jì)”時(shí)代,盡管他們?cè)谠缙谑挚部,但到了今天已?jīng)有很多選手修成正果。

總結(jié)這十年,中國(guó)射頻芯片可以分為三個(gè)階段:

一,找市場(chǎng)。放在十年前,國(guó)產(chǎn)手機(jī)廠是斷然不敢用國(guó)產(chǎn)射頻芯片的,因?yàn)檫@個(gè)小物件直接決定著手機(jī)通訊功能正常與否,用新選手的產(chǎn)品,對(duì)于采購(gòu)負(fù)責(zé)人可能是致命的,沒(méi)人敢用烏紗帽打賭。沒(méi)辦法,國(guó)產(chǎn)芯片根本沒(méi)人要,國(guó)內(nèi)的射頻選手反而在三星那里找到了入場(chǎng)券,不過(guò),這一階段,賣(mài)的只是最便宜的品類(lèi)——LNA和switch。

二,國(guó)產(chǎn)化替代。華為事件敲響了警鐘,這個(gè)中國(guó)最強(qiáng)的主機(jī)廠開(kāi)始了大規(guī)模國(guó)產(chǎn)芯片驗(yàn)證,小米OV跟在后面,膽子也大了起來(lái)。這一階段,射頻芯片有更多品類(lèi)完成國(guó)產(chǎn)化替代,大批PA公司涌現(xiàn)。

三,解決卡脖子元器件難題,完成全面布局。在這一階段,關(guān)系5G推廣的濾波器成為兵家必爭(zhēng)之地,尤其是被博通拿捏的死死的BAW濾波器,成為華為5G手機(jī)的阿喀琉斯之踵。不僅如此,隨著射頻芯片的集成度越來(lái)越高,能否集成進(jìn)難度最高的射頻器件——濾波器,成了最大的難題,誰(shuí)能解決濾波器,誰(shuí)就站在了射頻產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)。

經(jīng)歷三個(gè)階段,中國(guó)射頻芯片行業(yè)逐漸形成氣候。但有一個(gè)隱憂需要注意:

人才挖角帶來(lái)擠兌式競(jìng)爭(zhēng)。

當(dāng)下,國(guó)內(nèi)各射頻廠商多為設(shè)計(jì)商,還沒(méi)有一家能夠形成全系列射頻產(chǎn)品,而且他們幾乎是共用極為有限的幾家代工和封測(cè)廠商,其中最為核心的代工廠商還都在大陸地區(qū)之外。

這樣的產(chǎn)業(yè)生態(tài),相比于國(guó)外幾大家全面整合的IDM,競(jìng)爭(zhēng)起來(lái)是非常弱勢(shì)的,更難以承受人才挖角大戰(zhàn)。

因?yàn),射頻芯片產(chǎn)業(yè)成功的關(guān)鍵,在于成百上千位工程師緊密協(xié)作的連續(xù)性know-how,這里面有三點(diǎn)很關(guān)鍵:1、首先是上百號(hào)人;2、然后是上下游產(chǎn)業(yè)鏈緊密協(xié)作,大家都在一塊搞研發(fā);3、長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)研發(fā),know-how沒(méi)有中斷。如果只是有許多研發(fā)人員不足百的小公司、人才四處分散、每家公司的工程師平均工齡都很短,肯定無(wú)法成事。

在這個(gè)背景下,中國(guó)需要更多能夠擔(dān)當(dāng)?shù)闷鹬圃炷芰ㄔO(shè)和生態(tài)搭建的有責(zé)任感的射頻選手。

編 輯:王洪艷
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