近年來,隨著半導體行業受到的關注度和注入的資金不斷提升,國內射頻前端廠商也發展迅速,催生出如卓勝微、唯捷創芯、昂瑞微、飛驤、銳石創芯和慧智微等優秀廠商。這些企業崛起到一定規模后,資金實力逐漸雄厚,如何規劃后續的發展路徑并建立護城河變得越來越重要。其中,最受關注的問題莫過于——國內射頻前端廠商現階段究竟應該選擇走IDM路線還是Design House路線?不同發展路徑對應不同量級的資金投入,對于企業來說都是實打實的真金白銀,投對了,能夠少走彎路并走的更遠,投錯了,未來的路可能會走得更艱難一點。
先來回顧一下國際頭部廠商的發展模式。當今國外主力射頻前端廠商主要有Skyworks(思佳訊)、Qorvo(威訊聯合)、Murata(村田)、Qualcomm(高通)和Broadcom(博通)。其中,Skyworks、Qorvo均為全球最早從事手機射頻功放開發的老牌射頻前端公司,早期手機出貨量不大,GaAs需求不大,沒有專門的GaAs晶圓代工廠,早期的射頻前端封裝采用LGA方式,也屬于非常小眾的封裝方式,沒有專門的代工封裝廠。所以兩家公司剛成立時均自然而然地采用了IDM模式,自建GaAs工廠制造GaAs HBT功率放大器和GaAs pHEMT開關,自建封裝廠進行封裝。

Qualcomm和Broadcom在射頻前端領域布局軌跡比較一致。這兩家從事射頻前端芯片研發較晚,此時臺灣GaAs的代工已比較成熟,有穩懋半導體、宏捷科等成熟的GaAs代工廠,能提供GaAs HBT功率放大器和GaAs pHEMT開關代工服務。IBM公司在2008年前后開發出SOI工藝并成功批量應用于射頻前端開關中,IBM其后又將SOI代工業務出售給Global Foundry。再后來,Tower、UMC、中芯國際、華虹和武漢新芯等公司也陸續開發出SOI工藝并對外提供代工服務。因此,Qualcomm和Broadcom在開發射頻前端之初面對的是代工資源豐富的大環境,未選擇自建晶圓工廠,而是采用了代工模式,走的是Design House路線。隨著射頻前端從分立器件發展到模組,兩家公司先后布局了濾波器方向,其中,Broadcom的Fbar技術領先,性能卓越;Qualcomm收購TDK濾波器,并發展自己的POI-SAW濾波器。至此,兩家公司均有了自己的濾波器工廠,而封裝仍然主要采用代工模式。
Murata的射頻前端布局開始于濾波器、雙工器研發,后來不斷開發接收模組和部分發射模組,由于競爭的不斷加劇,加之下游對射頻前端原廠模組開發的響應速度的要求不斷提升,Murata選擇逐漸減少在發射模組和接收模組的布局,目前在國產手機市場的接收模組和發射模組市占率都逐漸降低。總的來看,Murata的模式是濾波器自建工廠、開關和功率放大器主要采用代工模式,從這個角度上來說,Murata的模式與Qualcomm和Broadcom比較類似。
上述5家國際上主流的射頻前端廠家都有自己的濾波器產線,Qualcomm、Broadcom和Murata對功率放大器、開關等采用晶圓代工模式,因而這3家公司的固定資產折舊壓力相對較小。Skyworks和Qorvo除了自有濾波器產線外,還有自己的GaAs工廠和封裝廠,由于兩家公司在中國手機市場的占比逐漸降低,產能空置越來越嚴重。在此背景下,Qorvo公司已經將中國的封裝廠賣給立訊精密。且據了解,兩家公司的GaAs工廠閑置也較為嚴重,未來出售或者關閉相關工廠的可能性走高。
濾波器方面,國外主流的5家射頻前端公司都有自己的濾波器產線。由于濾波器的投資相對較小,且工藝比較獨特,是比較適合自建濾波器產線的。不過,目前國內濾波器代工已經進入初步量產階段,隨著國產射頻前端廠家的崛起和國產射頻前端芯片模組化比例的提高,國產濾波器代工模式也有可能成功,需要國內頭部射頻前端廠家不斷牽引,并探索開展工藝聯合開發或者工藝授權。從已披露的公開信息來看,昂瑞微建立了自有的濾波器工藝研發線,有朝著這個方向演進的可能。
國產射頻前端廠家中,卓勝微實力雄厚,建立了自有12寸產線和濾波器產線,其中,12寸產線可以生產SOI開關和IPD濾波器,據卓勝微披露,旗下子公司芯卓工廠投資近百億建設相關產線。由此可以看出,在國產廠家中卓勝微選擇走IDM路線的決心相對更大。其他射頻前端廠家則或許受限于自身的資金實力并結合對行業的判斷,在自建工廠方面仍在摸索前行。據了解,唯捷創芯自建了量產測試廠,昂瑞微自建了一條濾波器工藝試驗線,飛驤建設了一個封裝廠,銳石則自建了濾波器工廠。
在全球范圍內,IDM模式比較成功的當屬TI(德州儀器)公司。由于TI主力產品線是電源相關產品,可以采用相對成熟的工藝,而且對應的工業、汽車等市場對于電源芯片的迭代速度要求相對較低,部分產品可以賣十到二十年,折舊和均攤成本相對可控,不難看出,在出貨量很大的模擬、電源領域,IDM模式被證明是相對有效的模式。另外一個相對失敗的IDM模式案例是Intel(英特爾)。作為CPU霸主,Intel在成立早期通過大力投入產線在工藝上建立了一定的領先優勢,助力其CPU在一段時間內保持了一定的優勢。后來隨著TSMC(臺積電)的崛起,由于其客戶眾多,其中不乏有NVIDIA(英偉達)、AMD(超威半導體)和Qualcomm這類有競爭力的客戶形成的托舉合力,其代工業務盈利能力強勁,因而有能力在工藝迭代持續投入巨額資金,推動整個晶圓廠投入產出進入良性循環,進而工藝迭代更快,工藝水平持續穩定提升,達到國際先進水平。相比之下,Intel由于其自有工藝逐漸落后,采用自有工藝生產的CPU性能因而逐漸失去優勢,除此之外,每年還要背負沉重的晶圓廠投資和維護費用,逐漸喪失了該領域的競爭優勢。
按照行業經驗,對于一個12寸晶圓廠,2萬片產能及其利用率是能否實現盈利的分水嶺,這是在考慮到工廠凈化動力成本、產線運營維護成本、各類均攤折舊等因素并經過實踐得出來的一個經驗數字。射頻前端中的開關采用12寸SOI CMOS工藝,據粗略統計,對于一個射頻前端公司,月均SOI晶圓需求量達到12寸8000片時,公司銷售額可以達到40億元左右的規模。如果建設一個2萬片產能的SOI CMOS工廠并全部滿產,能支撐100億左右的銷售規模。相應地,如果要實現年產值100億的銷售規模,并打算自建6寸GaAs工廠,這個工廠的產能也需要在2萬片左右。基于當前的半導體設備價格和建廠成本,對于一個射頻前端廠家,如果對于SOI、GaAs、濾波器和封裝廠全部選擇自建,并且按照年產值100億銷售規模來規劃,那么至少需要100億以上的資金投入,這對于絕大多數國產射頻前端公司來說都可謂望塵莫及。
短期來看,采用IDM模式,需要迅速補齊制造短板,且產出穩定需要時間,另外,由于專利積累不足,采用IDM的初期容易受到知識產權訴訟影響。當前國內射頻前端公司銷售規模還沒有任何一家突破50億元規模,基于當前的營收規模大力投入產線對于企業經營是個不小的壓力。此外,移動終端客戶為了自身供應鏈安全,通常會扶持3-5家國產供應商,避免一家獨大,影響供應安全,因此行業前三公司的銷售額差距不會拉得太大。這就決定了排名第一的射頻前端公司銷售額快速提升會比較困難,如果采用IDM模式,那么一段時間內還要承受產能利用率不足帶來的財務壓力。當前情況下,國產SOI、GaAs代工廠逐漸成熟,封裝廠產能也非常充足,為Design House公司提供了充裕的代工資源和相對有競爭力的成本優勢,與IDM模式公司競爭也能游刃有余,短期內,采用Design House模式的射頻前端公司可以利用供應鏈的優勢迅速擴大規模,縮小與頭部廠商的差距。
長期看來,采用IDM模式可以通過持續工藝迭代創造出差異化的工藝模式以滿足不同客戶的需求,而且,隨著折舊壓力減少,企業財務表現會逐漸改善。但IDM廠商仍然需要維持龐大的工藝研發人員和生產隊伍,并且需要持續在工藝上進行迭代升級,加大了管理的難度和成本,一旦短期業績下滑,依然需要承受產能利用率不足的壓力。采用Design House的公司則可以采用聯合研發工藝的模式,或者授權專有工藝與代工廠合作,這樣也能建立一定技術優勢。這方面的成熟案例如Qualcomm、Broadcom與GaAs代工廠之間的合作,這些公司提供自己的外延片給GaAs代工廠并由代工廠生產出最終的產品,借此構建技術領先性優勢。
綜合看來,采用IDM模式和Design House模式各有利弊,對于射頻前端公司而言,還是要基于各自的特點,抓住國產替代帶來的市場空間,迅速占據有利位置,緊跟頭部客戶迭代步伐,解決供應安全的同時做出自身特色。最終孰勝孰負,還是要看企業戰略定力和前瞻眼光,需秉承務實心態,一步一個腳印穩步前進。
審核編輯 黃宇
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