不可忽视的中国台湾射频三雄
中国台湾化合物代工企业在射频领域的地位依旧稳固，而想要超越他们也并不是一件容易的事。2021-09-10 14:57· 微信公众号：半导体行业观察 蒋思莹
随着5G时代的到来，射频PA市场的发展受到了市场的关注。从目前市场来看，射频PA可以分为CMOS、GaAs（砷化镓）、GaN（氮化镓）三大技术路线。其中，GaAs作为当前最成熟的化合物半导体材料之一，已经经历了3G、4G进化到5G时代，是射频PA的重要基石。
Skyworks、Qorvo、博通（Avago）、村田在射频PA市场中占据着主导地位，而站在他们的背后，则是稳懋、全新、宏捷科为代表的GaAs晶圆代工的台系厂商，他们也是PA市场当中不能忽视的一股力量。
台系厂商的实力
稳懋半导体成立于1999年，是GaAs代工领域的龙头，利用其HBT、pHEMT等核心技术能力，他们可为PA与高速switch IC等GaAs元件进行代工，据了解，其的主要客户包括Renesas、博通、RDA(锐迪科微电子)、Anadigics、Skyworks与Murata等射频元件大厂。目前市场中的多数智能手机内的PA或RF（射频）组件皆由稳懋代工。
就PA领域而言，根据钜亨网在2011年的报道显示，稳懋目前已是博通在GaAs元件布局中最重要的合作代工厂，其GaAs元件部分几乎全数委外代工生产，因此博通在射频元件市场上与稳懋成长动能息息相关。而博通也是iPhone的PA(功率放大器)供应商之一，因此，稳懋可望直接受惠。
2019年底市场中传出消息称，博通有意出售其无线芯片业务，对此，天风国际证券分析师郭明也分析称，PA代工大厂稳懋的PA业务成长动能恐受影响。但从稳懋方面的态度来看，他们仍对PA扩产抱有信心，他们认为在5G的推动下，他们的PA业务仍具有较高的成长。当时，也有美系外资称，客户A与苹果的PA订单属于两年长约，稳懋仍将包含iPhone在内等中高阶PA零组件领域，保有业界无法撼动的领先地位。
结合稳懋在今年发布的财报中看，的确，在5G的推动下，PA业务的成长对他们日显重要。根据其财报显示，稳懋今年前八月合并营收165.88亿元，年增1.6%。稳懋先前于法说会预估，在客户订单以及市场需求催动下，其第3季营收将季增7%至9%，毛利率落在34%至36%，而5G PA占比将持续提升。
全新光电是亚洲第一大化合物磊晶厂，根据相关报道显示，目前市场传出磊晶片厂全新光电、6吋三五族晶圆代工厂宏捷科等陆续切入高通2021年初5G解决方案之PA供应链，且为4G、5G都可兼用的新产品，最快今年第4季可望小量生产。
而在全新光电看来，其2021年成长动能将主要来自车用PA、5G智能手机以及WiFi 6渗透率的提升，其中尤其看好WiFi 6市场应用——由于WiFi 6频率较高而转向GaAs芯片——而全新在第一代产品中并未切入台系大厂，但其第二代产品已通过客户第三次验证，可望顺利成为合格供应商。
宏捷科承担了一部分Skyworks的产能。根据MoneyDJ的报道显示，自去年下半年开始，Skyworks已经被iPhone 12需求以及4G PA需求挤爆，产能满载之下，Skyworks又面临即将到来的iPhone新机循环，必须将溢出订单予宏捷科，包括4G、5G PA订单都会有一部分外包给宏捷科。
宏捷科也在其7月召开的股东会议上表示，宏捷科今年持续优化4G手机PA外，去年开始进入的5G手机PA，已陆续完成美国、日本、中国等客户认证，预计今年下半年出货量将大幅增加。
从上述信息中可以看到，稳懋、全新、宏捷科均与PA大厂建立了合作关系，这为他们的在PA领域的发展奠定了基础。而在5G应用以及产能紧缺的推动下，他们又凭借着自身的优势，率先切入到了最新一代的终端应用中，这也使他们的地位得以进一步的巩固。
射频市场变局，台系厂商的下一步
稳懋、全新、宏捷科在射频领域的崛起，都离不开手机PA市场的增长。根据东方证券的报告显示，5G手机需要更多的PA，有望从4G手机的7个增长到10个，而且5G高频时代，相比Si CMOS PA，GaAs PA在输出功率、工作频率等方面的性能更优，渗透率将会持续提升。此外，手机WIFI PA和路由器WIFI PA对GaAs需求也有望保持快速增长。
在这种市场趋势的推动下，稳懋、全新、宏捷科也纷纷部署了扩产计划。具体来看，目前稳懋月产能约4.1万片。稳懋曾在其法说会中表示，未来南科新厂加入后，月产能最大可达14万至15万片，南科新厂预计三年后开始投产，现阶段建厂进度相当不错。
全新则早在2018年就罕见地投入10亿元资本支出购买机台、进行扩厂以全力争取中国大陆市场市占率。在此之后，全新又计划在今年添购5-10台MOCVD机台，将其产能增加约1-2成。中国台湾媒体报道显示，这也是继2018年后，全新最大规模的投资，全新董事长陈建良乐观看待全新后续营运发展，认为在可见的将来，全新合并营收将实现年年增。
宏捷科也为强化其全球代工地位，在去年便引资中 美晶获得34.965亿元资金。根据宏捷科规划，除偿还银行借款5亿元之外，其余29.965亿元将全数扩充产能，将以每年5000片为基础扩充，预期2023年月产能可望较现在翻倍，增至30000片。
而除了扩产之外，射频市场同样存在着变局，以GaN为材料的PA成为了各大射频厂商的新的发展方向。由此，也引发了市场对于GaAs PA未来的思考。
在半导体行业观察此前发布的一文当中曾指出，随着5G的到来，Qorvo 预测，8GHz以下GaAs仍是主流，8GHz以上GaN替代趋势明显。GaN（GaN）作为一种宽禁带半导体，因具有高功率密度、能耗低、适合高频率、支持更宽带宽等特点，国际射频PA巨头已经在GaN上投入了巨额资金研究。
从这种预测上看，也就是说明，GaAs PA与GaN PA在未来一段时间中将在不同应用领域各自发挥其优势。根据相关报道显示，GaN 具有更高功率密度和更小损耗，GaN HEMT相比GaAs体积下降82%，这也让GaN成为5G宏基站PA的最佳材料。那么，GaN未来是否能够被应用于手机等消费产品当中，冲击GaAs PA市场？对此，Yole在其报告中曾指出，对于手持设备，GaN的高性能和较小的外型封装可能会吸引OEM。是否采用GaN PA将取决于GaN的技术成熟度、供应链、成本，以及OEM的策略在接下来五年中的变化。
虽然GaAs PA在市场中仍具有发展潜力，但对于GaAs代工厂商来说，抢占新的市场先机，扩大业务范围也能够保障他们的市场地位，因此，他们也纷纷针对GaN领域做出了布局。以稳懋为例，根据财新在今年3月的报道显示，稳懋10 年前就开始研究第3代半导体，并于3年前就开始交货。但就市场情况而言，目前第3代半导体产值相对仍低，以稳懋的产能来看，目前800片晶圆就可以满足大部分客户的需求，占稳懋营收也仅约5%；相较之下，GaAs的产能达4万片。但值得注意的是，就成长率来看，稳懋 2020 年GaAs整体出货成长为 20%，但GaN产值年成长却高达50%。
新的对手，能否撼动台系厂商地位
在台系厂商加大扩产并迈向第3代半导体的过程中，也出现了不少新玩家，这些玩家的到来，对于他们来说意味着什么？
就国内发展情况而言，此前受到贸易环境的影响，有市场消息称，华为将其PA释单给国内的三安集成。从三安集成方面来看，三安早在2014年就已经透过转投资三安集成发展PA芯片主要GaAs材料，成为大陆第一家研发与生产化合物半导体的芯片厂。2017年底，三安光电更斥资人民币333亿元(约新台币1,461亿元)，在福建泉州南安高新技术产业园区投资三五族化合物半导体材料。截止至2020年上半年三安集GaAs射频出货客户累计将近 100 家、GaN射频产品重要客户产能正逐步爬坡。
海威华芯在2019年3月份发布了其0.15微米GaAsHEMT射频工艺技术（0.25微米已成功开发），产品为PPA15芯片，为中高频类毫米波的核心工艺，可支持的产品种类包括功率放大器等，据了解，海威华芯目前主要代工民用产品为PA器件，应用于蓝牙、Wi-Fi领域.
杭州立昂微电子股份有限公司在今年1月发布公告，投资5亿元在浙江海宁市设子公司，海宁立昂东芯微电子有限公司（暂定名，以下简称“海宁公司”）。专项负责推进、实施微波射频集成电路芯片项目。据了解，该项目建成后预计年产 36 万片6英寸GaAs/GaN微波射频集成电路芯片。其中包括年产18万片GaAs HBT和pHEMT芯片，年产12万片垂直腔面发射激光器 VCSEL 芯片，年产6万片GaNHEMT芯片。PA也是他们的一大发力领域之一。
国内厂商在GaAsPA代工方面虽取得了一些成绩，但就市场占有率上看，依旧与台系厂商有着较大的差距。
从技术上看，国内厂商的一大挑战在于Ruggedness，Ruggedness是指输出端所能承受的最大VSWR；由于天线的输入阻抗在外界环境变化时会有很大的变化，应此PA输出端往后级看到的阻抗也会有很大的变化，这个变化为导致PA的输出端VSWR非常大。因此，PA设计完成后，必须通过完整的Ruggedness测试来确保PA的可靠性。
慧智微在其官方微信发布的文章中也曾指出，PA Ruggedness设计是一个复杂工程，与器件物理、电路设计、系统应用均相关。在PA设计中，一定要对Ruggedness仔细设计，才可以确保手机在各种环境应用中，均不会出现“烧片”。
据相关人士介绍，Ruggedness与工艺很大关系，这对于国内工厂来说是一种挑战。
写在最后
综合上述消息来看，手机PA市场为台系GaAs代工厂商带来了爆发的机会，随着WiFi PA市场的爆发，GaAs代工也迎来了另一波成长的契机。但在GaAs材料正在受到市场追捧的同时，第三代半导体的出现为射频带来了新的发展力量，这对于台系GaAs代工厂商来说既是机遇也是挑战，就挑战方面而言，新材料的到来可能会冲击原有的市场，而就机遇而言，他们在新材料领域的突破，可能会让他们参与到更多的市场应用中，从而扩大他们的影响力。
另一方面，新玩家的出现诚然会抢占一部分他们的市场，但从实际上看，国内厂商在技术和成本上与他们相比仍存在着一定的差距。这样看来，中国台湾化合物代工企业在射频领域的地位依旧稳固，而想要超越他们也并不是一件容易的事。
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