隨著 5G 時代的到來,前端射頻芯片需求大幅增長,同時,在國產替代的需求帶動下,國內前端射頻芯片廠商也迎來了良好的發展機遇,而因為缺少 5G 射頻前端芯片只能推出 4G 手機的華為或許可以迎來轉機。

值得一提的是,國內前端射頻芯片廠商主要以設計企業為主,產業鏈并不完善,代工環節較為薄弱,盡管三安集成、立昂東芯、海威華芯、常州承芯、中電科 55 所、賽微電子、中芯寧波、中芯紹興等國內射頻芯片代工廠均在加速擴產,但仍有部分國內領先的射頻企業開啟了自建或是合建晶圓生產線的道路,逐步向 IDM 模式轉型。
國產功率放大器廠商以 Fabless 模式為主
從射頻前端器件的價值占比來看,濾波器和功率放大器是射頻前端的兩大核心元件,各占射頻前端總市場 47%、32%,而射頻開關和低噪聲放大器分別占 13%、8%。
目前,在射頻開關和低噪聲放大器領域,國內廠商已經完全攻克,卓勝微是該領域當之無愧的全球領先企業。
然而,高端濾波器和功率放大器一直是國內在前端射頻器件中的短板,其重要性不言而喻。功率放大器是最為關鍵的產品,性能直接決定了無線終端的通訊距離、信號質量和待機時間,也是射頻前端功耗最大的器件,而濾波器是射頻前端產業中規模最大、成長最快的細分市場。
因此,國內射頻芯片廠商基本都是選擇以濾波器或是功率放大器作為主打產品,從而入局射頻前端產業。
在芯片制造環節,功率放大器主要采用砷化鎵、氮化鎵等工藝技術,濾波器則采用 RF MEMS 工藝。
集微網從業內了解到,自 2019 下半年起,全球半導體行業進入景氣周期,包括砷化鎵、MEMS 代工廠均呈現出供不應求的情況,這導致多數以 Fabless 模式運營的國內射頻芯片廠商陷入產能緊缺的困境,在上游供應鏈最緊缺時,部分廠商在代工廠的訂單排期達 6 個月以上,嚴重制約著國內前端射頻芯片廠商的發展。
同時,由于多數射頻芯片廠商為 IDM 模式,因此全球范圍內的代工資源寥寥無幾。以砷化鎵代工廠為例,業內知名且技術成熟的廠商均在中國臺灣,一大一小分別是穩懋和宏捷科,其次是環宇、聯穎光電、三安集成等,因此如何獲得穩定的產能成為國內射頻芯片廠商的難題。
在此情況下,國內射頻前端廠商出現分化,主打功率放大器的廠商普遍維持 Fabless 模式,但主打濾波器的廠商卻紛紛開始自建產線,走向 IDM 模式。
對此,業內人士指出,目前功率放大器在全球的代工資源和產能已經較為豐富,且全球領先的功率放大器廠商博通、高通均采用 Fabless 模式,Skyworks、Qorvo 也有產品在穩懋生產,已有成功案例,因此,國內功率放大器廠商只需借助成熟的代工廠資源就能推出優異的產品,暫時還未曾考慮自建產線。
據集微網了解,近年來,穩懋、宏捷科、環宇、三安集成、立昂東芯、海威華芯等砷化鎵代工廠均有新產能開出,還規劃了長期擴產的項目,同時國內多地均傳出建設砷化鎵生產線的消息,雖然也有南京國芯等部分砷化鎵項目陸續走向失敗,但整體產能仍呈現出大幅提升的趨勢。
國產濾波器廠商逐漸走向 IDM 模式
反觀濾波器領域,盡管近年來,中芯寧波、中芯紹興、海威華芯、賽微電子等國內代工廠均在加大 RF MEMS 代工產能,但全球領先的濾波器廠商 Skyworks、高通(RF360)、 太陽誘電、Qorvo、村田等均為 IDM 模式運營。
“從全球領先的濾波器廠商來看,成功的企業都是采用 IDM 模式,因此,現階段國內領先的濾波器廠商都在往 IDM 模式走。”業內人士表示,功率放大器代工已經有了成熟的代工廠,且是一個標準的工藝技術,但包括 TC-SAW、IHP-SAW、BAW 等高端濾波器的工藝技術,卻掌握在上述以 IDM 為經營模式的國際頭部企業手中,代工模式的制造工藝水平還未發展到足夠成熟的地步。
事實上,MEMS 行業具有一種產品一種加工工藝的特點,生產制造工藝非標準化,即使在晶圓制造廠商已經具備成熟制造工藝模塊的情況下,Fabless 廠商也需要根據公司的芯片設計路線確定每款芯片的具體工藝流程。
集微網從某國內濾波器廠商處了解到,由于部分代工廠不具備成熟的濾波器代工水平,Fabless 廠商除了需要完成芯片和產品結構的設計之外,還需要將產品的工藝流程、規格標準、專用設備需求和參數設置等全方位導入到代工廠,與代工廠一同開發工藝技術。
上述業內人士也表示,濾波器的設計需要和工藝技術相結合,只有全面掌握晶圓制造技術和封裝技術,才能造出推出更高端、穩定的產品。
此外,成本因素也是濾波器廠商紛紛自建產線的原因所在,當前整個射頻前端行業價格競爭非常嚴重,特別是國產器件,定價空間非常有限,因此如何進行成本控制對國內廠商至關重要。
“以濾波器分立器件為例,其成本控制主要集中在晶圓和封測上,尤其是封測端。”業內人士稱,如果不掌握晶圓制造和封裝技術始終委外代工,那以 IDM 模式運營的濾波器廠商的成本優勢就會逐步顯現,雙方的差距會越來越大。
據集微網不完全統計,僅 SAW、BAW 濾波器方面,國內就已經有好達電子、德清華瑩、麥捷科技、天津諾思、三安集成等多家廠商建立了生產線,IDM 模式成為眾多濾波器廠商的選擇。
截止目前,濾波器廠商自建生產線的趨勢還在繼續。新入局的卓勝微宣布從合建生產線轉為自建生產線;曠達科技通過旗下控股子公司芯投微,并購日本 NSD 公司 SAW 濾波器事業部后,不但擴建日本產能,還在籌備國內 SAW 濾波器工廠;武漢敏聲與賽微電子達成戰略合作,宣布共建射頻濾波器芯片生產線;信維通信也曾表示,考慮后續對濾波器生產線的建設投入。