Skyworks的增长和中国市场密不可分。在之前《最依赖中国市场的十家美国半导体公司》一文中,我们指出Skyworks是最依赖中国市场的美国半导体公司,在2015年中国市场收入占其总收入竟达到了84%。在2016年,Skyworks在中国的收入继续增长。Skyworks在2016财年第四季度财报中表示,它在中国进入了华为,Oppo和Vivo等出货量排名前茅的手机的供应链,由此获得了显著的利润,并且将在未来把注意力集中在满足中国前五手机厂商的需求。
Skyworks的中国市场究竟是什么
Skyworks在中国的主要收入究竟来自哪里?请看其官方网站上的图片:
这是一张华为荣耀手机的拆解图,其中Skyworks的模块在图中都已标出。从图中可见,华为手机中使用的Skyworks模块主要是射频前端模组(FEM),包括天线调谐器(Antenna Tuner),射频开关(SKY13xxx系列),PA模组以及SkyOne系列集成化FEM。这些FEM在一部手机中的价值达到了8美元以上,即每卖出一台这样的手机Skyworks就可以获得8美元的收入。在中国,Skyworks打入了华为,Oppo和Vivo这些手机巨头的供应链,它的FEM业务也跟着这些手机巨大的年出货量(三巨头每一家2016年的年出货量都可望超越7000万台)而赚得钵满盆满。
一个典型的包含FEM以及RFIC/Modem的射频系统架构图
射频前端模块的趋势
射频前端模块发展的总体趋势是,手机中FEM越来越重要,FEM在手机中所占的成本越来越高,而各大厂商在尝试各种新的技术以获取更多利润。
随着4G日渐成熟,5G离我们越来越近,射频系统也需要做出相应变化。我们首先来看一下通信协议变化的趋势。由上图可见,手机通信协议从2G到5G的主要变化是信道带宽不断在变大,从2G时代的200KHz,3G时代的5MHz,到4G时代的100MHz。到了5G时代,信道带宽可望进一步变宽,甚至可能接近1GHz。为了实现越来越宽的带宽需求,可以有两种方法。其一是使用更多的载波聚合技术。载波聚合技术是指使用多个不相邻的载波频段,每个频段各承载一部分的带宽,这样总带宽就是多个载波带宽之和。目前载波聚合技术在4G已经得到了广泛应用,例如如果要做4G LTE Band 40(2350MHz)和Band 41(2550MHz)的两路载波聚合,可以在Band 40和41各使用18MHz带宽,这样总带宽就是36MHz。在5G为了实现高带宽,载波聚合技术的路数必须上升。这也意味着5G时的频带数量也会上升以满足载波聚合的需求。
另外,5G的一个标志性技术是大规模MIMO。大规模MIMO需要多个天线组成的天线阵列同时工作以提高信道容量,这样可以大大提升数据传输率。为了实现大规模MIMO,射频系统必须有多组天线同时工作,因此相应的FEM数量需求也会增加。最后,为了能覆盖毫米波范围的载波,也需要相应的FEM,这也给FEM设计带来了挑战。
随着手机终端需要的FEM数量上升,FEM在手机成本的比重也越加上升,越来越多的厂商也在纷纷加大在FEM方面的投入。例如,早些时候RFIC巨头高通和FEM大厂TDK合资成立了RF 360,这样高通就有了能提供从基带Modem SoC,RFIC到FEM完整解决方案的能力。因此,FEM的技术发展速度也会随着厂商的投入而加快。
中国的机会
目前,中国在 FEM领域发展落后国际水平不少,仅仅紫光展锐,汉天下等发布了以PA为主的一些FEM产品,在中高端市场还无法与国外巨头竞争。然而,从另一个角度来看,发展还属初步也意味着发展潜力巨大。随着中国加大对于半导体行业的投入,中国FEM的发展也会步入快车道。
首先,我们要看到中国公司并非没有技术实力和决心做好FEM。例如,在成熟的2G PA领域,汉天下和展锐都有很好的市场份额。不过,FEM并不是一个孤立的领域,而是和上下游发展有关。在2G和3G时代,通信协议和收发机SoC的核心技术都是由国外巨头(如2G时代的诺基亚,摩托罗拉,3G时代的高通)首先研发,中国厂商的角色以追随为主,FEM的研发也是如此,必须先花许多时间填补技术空白。在4G时代,华为等中国厂商崛起,到了5G时代,相信中国在通信协议方面会有更多话语权(例如之前华为提出的Polar码标准就获得了国际肯定),而在收发机SoC的核心技术上也能不再落后。相应地随着FEM领域各大公司有了自己的技术积累,也能占据客观的市场份额。如果把Skyworks在中国的市场收入(20亿美金)抢下一半,就可以有10亿美金的客观收入。而且在5G时代随着FEM的重要性上升,这个数字或许会远远大于10亿。
其次,FEM目前是IDM模式最成功的领域。就在其它半导体芯片市场(如处理器,SoC等等)Fabless占据大半江山的时候,在FEM市场仍然是IDM独大,这是因为FEM设计需要仔细结合器件制造工艺,有时候甚至会为了设计而调整工艺。目前FEM领域的巨头Skyworks, Qorvo等都有自己的生产线。目前,半导体制造工艺已经成为限制国产FEM发展的重要因素。然而,随着半导体大基金的持续投入,中国半导体制造技术可望获得长足进展,这也会成为国产FEM的一个利好因素。而且,目前许多FEM模组都在转向RF SoI,该制造工艺相对砷化镓等FEM的传统制造工艺而言良率更高,成本更低,而且也更适合Fabless模式。我们预期在未来,会有不少中国FEM Fabless随着RF SoI的普及而崛起。