三代射频芯片争霸。

远传科技评论近日从产业链人士处独家获悉,北纬38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”)制造的声表面波滤波器产品(以下简称声表面波滤波器)已投入量产,并达到交付水平。双方合作的SAW滤波器重点放在难度较高的射频模块。

这标志着魏碑公司成为中国少数几家具备滤波器制造能力的射频芯片代工厂之一。结合我们之前发布的BAW滤波器量产消息,可以说中国芯片行业的射频短板已经全部补齐,向自主射频模块又迈进了一大步。

梳理国内射频芯片行业近期的动作,不难发现,纯晶圆代工+独立芯片设计师已经成为当下越来越有代表性的产业路线。回顾全球射频芯片产业的发展历史,会发现这条路线回应了当前中国科技产业的需求。无论是突破关键芯片的瓶颈,还是在商业上可持续发展,都是一次大胆而值得称道的尝试。

本文从全球射频芯片的发展历史出发,试图梳理出三代的发展轨迹:

1.第一代:买,买,买

2.第二代:OEM还是IDM?

3.第三代:组合创新

射频领域的国际巨头都是通过并购成长起来的。

首先是博通。博通的前身Avago脱胎于惠普的半导体部门。2008年,收购了英飞凌的BAW滤光片业务,为其在高端滤光片市场的垄断地位奠定了坚实的基础。2015,安华高“小鱼吃大鱼”,花370亿美元买下了比自己还大的老博通。这次收购完成后,安华高干脆更名为博通。

然后是Skyworks。2006年,思佳讯拆分基带业务,专注于射频,随后接连收购两家PA厂商,成为全球最大的PA供应商。2014年,思家讯与松下合资成立FilterCo涉足BAW滤清器业务,后收购松下剩余股权,填补了最后一块业务短板。

至于Qorvo,是龙头企业联姻的结果。2008年后,PA和天线开关制造商RFMD的业务相继受挫。先是2G市场增长乏力,然后PA市场被思佳讯超越。2014,RFMD与擅长SAW和BAW滤波器的TriQuint合并。就这样,Qorvo诞生之初,就打通了整个产业链。

最后是村田。村田在2065 438+02 4G爆发时主要做无源元件,SAW滤波器大量注入,高端产品在这个市场占据主导地位。即使在BAW滤波器占优势的高频领域,村田也率先开发出TC-SAW(温度补偿型)滤波器来对抗。为了弥补PA的不足,村田后来收购了瑞萨PA部门和美国百富勤半导体。

总结国际射频巨头的M&A之路,可以发现三个规律:

第一,大部分M&A赞助商的板块特别长,优势领域的M&A有利于保证产品竞争力,快速扩大市场份额。思佳讯收购两家PA公司成为全球第一PA供应商就是一个典型案例。

第二,射频前端模块化不需要短板。思佳讯收购BAW滤清器公司和村田收购PA公司也是如此。如果射频模块中有一类关键元器件需要外包,成本端不可控,不利于高毛利率。

第三,移动通信系统升级是射频产业洗牌的关键节点。思佳讯在3G前夕切入PA,村田在4G发展初期大举投资SAW滤波器,分别为在细分射频市场占据头把交椅奠定了基础。

当跨国巨头通过M&A建立自己的大型综合IDM时,中国RF公司很早就开始了探索。三家公司最具代表性,一家是中国台湾省稳定纯粹的代工模式;另外两家是中国大陆的豪达和三安,即IDM和OEM。

先看稳定性。

稳定1999成立。当初直接跨4寸GaAs生产线造6寸,但当时工艺极不成熟,碎片率高达10% 20%,稳定量产极其困难。在外部股东输血支持下,坚持技术攻关,终于在2006年攻克了PHEMT、HBT等关键技术。同时提高了生产线的生产效率,碎片率大幅降低至0.5%以下。2007年,公司扭亏为盈。目前,GaAs晶圆代工厂的稳定市场份额接近80%。

由于其在GaAs铸造领域的绝对优势,我们赢得了两类客户的支持。一个是中国大陆的PA公司,另一个是美国的Broadcom、Apple等公司,他们对射频芯片有着巨大的业务规模和外包制造需求。这些客户支持了1000亿新台币的稳定建设计划。

既然是OEM,有一点就特别重要,那就是严守中立,诚信可靠。2017博通旗下安华高成为股东,但同意不加入董事会,只是为了保证其独立性和可靠性。没有这一点,苹果恐怕很难选择Stable作为自研射频元件的制造商。

从稳的案例可以看出,射频代工也是一个可持续的大生意。做好工作,关键在于两点。一个是在研发上要有韧劲,制造技术要有一个能提供先进全方位服务的长板;另一个就是在运营中不抢客户的生意,让客户放心。长此以往,可以形成良性循环。

与稳扎稳打相比,这两名中国大陆球员有着明显的不足。

浩达成立于1999,是中国大陆历史最悠久的射频IDM。2005年,豪达研发了一款手机滤网。但直到2015,村田看到滤镜缺货,豪达迎来了一波发展机遇。

相比豪达,三安是射频芯片行业的新生。2014才进入射频业务,但是发展很快。2021年,三声表面波滤波器客户已达数十家,产量从原来的季度产量10万跃升至近期的月产量10万,成为豪达在低端市场的有力竞争对手。

在一些业内人士看来,三安的问题和豪达有些类似——在高端射频产品领域比较薄弱,比如没有BAW滤波器。这就会导致一个很大的问题,就是模块化的时候面临约束,外包给别人的成本很高。

总结“何达三安”的经验,有两条规律值得注意:

第一,射频厂必须有一块特别长的板。如果没有达到一个产品线的中高端,那就更难往下走了。在自然禀赋不足的情况下投资很多设计公司,可能会限制未来的发展。

第二,模块化是目的。无论是自身的制造能力,还是投资布局,都要能把射频模块拼起来。面向射频模块的器件技术壁垒高,利润率高,竞争不那么激烈。谁在射频模块领域领先,谁就站在了有利的战略位置。

在吸收了第一代和第二代射频芯片公司的开发经验后,2018年,38度北纬集成电路制造有限公司(以下简称“北纬公司”)落户新洲半导体产业园,定位为SAW滤波器和PA晶圆代工厂。

2021年6月,魏碑公司4英寸SAW滤波器生产线投产,迅速吸引了国内领先的滤波器设计公司——新声与其深度合作。双方合作的产品是用于射频模块的SAW滤波器。

魏碑公司的合作伙伴和产品是经过深思熟虑的。

就合作方而言,鑫盛是国内为数不多的可以同时设计SAW和BAW滤波器的设计公司。创始人科班毕业,有丰富的博通工作经验。优秀的设计公司可以很好的拉动制造端,帮助工厂打磨工艺。而且全新声学设计的BAW滤波器已经出货,其绑定有利于未来高端射频模块的布局。

就产品选择而言,射频模块化的趋势非常明显。魏碑公司选择制造一种可以从一开始就放入模块的过滤器。模块化从产品定义出发,对器件提出了一系列更高的要求,这是国内射频芯片行业的好地方。魏碑公司聚集了一批来自日本和新加坡的资深专家,这个团队有能力迎头赶上。

魏碑鑫盛公司生产的声表面波滤波器经过短暂的磨合,很快就完成了产品定型。双方合作的快速进展源于魏碑公司的两大优势:

首先,魏碑公司的团队有很多专业知识。虽然是新公司,但以藤本为首的日本专家都曾在NEC等大厂工作过,拥有20多年的芯片行业经验。SAW滤波器的一大难点在于高一致性要求。不能说这次做出来的产品符合要求,下次再改参数。尾藤的解决方法是“反复看数据,让数据说话”,可见芯片高手的功力。

第二,魏碑公司坚持OEM服务的定位。SAW滤波器的另一个难点是射频信号容易失真,这给仿真领域建模带来很大困难。这就需要工厂工艺工程师和芯片设计工程师紧密合作,快速解决设计公司的问题。魏碑公司最短48小时更新一个版本流程,平均一周,最长两周,而国内工厂一个版本流程的更新时间一般是两个月。

通过联合优秀的设计公司,选择面向模块的高产品定位,扎实做好OEM服务,魏碑公司完成了三步走,下线的声表面波滤波器产品在带宽、差分损耗等性能指标上都优于同行。

研制出了工艺难度更高的TC-SAW滤波器,其样本品质因子(即Q值,一个衡量滤波器信号鉴频精度的核心指标)比国内竞争对手高出数倍。

SAW和TC-SAW的联合出售有望成为魏碑公司的独特竞争优势,也将使魏碑公司在高难度射频芯片领域有一个特别长的板,为未来扩大商业布局打下坚实基础。

一个难以想象的事实是,本文所描述的第三代射频芯片产业的代表——魏碑公司就成长在山西省忻州市。

忻州是山西的一个特例——煤炭资源相对贫乏,以农业为主。几年前,当地政府决心转型,为半导体产业园制定了一套特殊政策:为外来人才提供人才公寓,解决员工子女上学问题,补贴高能耗的半导体原料厂,电费低至两毛钱不到。

魏碑公司成长在陕西,这里的环境已经在悄悄的改善,也确实为这片土地做出了自己的贡献:

首先是一个雏形的上下游芯片产业链。当地丰富的铝土矿资源经过园区企业加工,成为射频芯片的砷化镓晶片。新洲半导体产业园不仅仅是一个芯片厂,更是一个芯片生态。

然后是极其整齐的冷温水项目,不仅服务于芯片制造,还可以在冬季为周边居民区供暖,节省上亿的能源费用。

最后是改造的勇气和方法。山西经济一直以煤炭为依托,向科技产业转型。凭空创造一个天才的想法是不可能的。正是魏碑公司驻扎在忻州异国他乡的几十名科学家和工程师,带动了更多有才华的山西人回乡建设,最终把科技产业的梦想和方法灌输到了百万人的心中。

全文完毕,谢谢大家的耐心。