iPhoneX的創(chuàng)新或推動這些半導(dǎo)體廠走向“芯”巔峰

經(jīng)過十年的發(fā)展，智能手機(jī)已經(jīng)成為了半導(dǎo)體元器件的主要購買商。根據(jù) 市場 研究機(jī)構(gòu) Gartner 的數(shù)據(jù)顯示，2017 年全球半導(dǎo)體的 采購 支出高達(dá) 4197 億美元，當(dāng)中三星電子和蘋果持續(xù)位列前兩名。前十名的半導(dǎo)體 采購 廠商中，有四家是智能手機(jī)領(lǐng)域的全球名列前茅的玩家，可見智能手機(jī)對半導(dǎo)體公司的強(qiáng)大影響力。

更重要的一點(diǎn)，智能手機(jī)引入的新功能，推動了半導(dǎo)體廠商走向了“芯”生巔峰。例如移動網(wǎng)絡(luò)的需求發(fā)展成就了高通，指紋識別成就了 FPC 和匯頂，高性能的拍照需求讓 SONY 重生。十年之后，以 iPhone X 為代表的新智能手機(jī)時代將開啟新征程，一批半導(dǎo)體公司也會趁機(jī)崛起。

智能手機(jī)的新發(fā)展趨勢

現(xiàn)在的智能手機(jī)缺乏創(chuàng)新，影響了手機(jī)的整體出貨量和前景。據(jù) IDC 的數(shù)據(jù)顯示，全球智能手機(jī) 2017 年出貨量接近 15 億部，但這是自 2007 年蘋果推出 iPhone 以后的首次回落。 Strategy Analytics 隨后發(fā)表的報告也表示，去年第四季，全球智能型手機(jī)出貨量創(chuàng)出了有史以來的最大年增率跌幅。根據(jù) Strategy Analytics 的觀點(diǎn)，這主要是由中國 市場 大跌所導(dǎo)致。主要就在于中國市場由于手機(jī)更換周期變長，營運(yùn)商減少補(bǔ)貼，缺乏令人驚嘆的機(jī)型，中國消費(fèi)者的購機(jī)需求大跌了 19% 。歸根到底就是缺乏了創(chuàng)新。

曾經(jīng)多點(diǎn)觸摸屏、指紋識別帶來的那種驚艷，已經(jīng)很久沒有見到了，直到去年 iPhone X 的亮相，半導(dǎo)體和手機(jī)廠商似乎又找到了新的“激情”。

從 iPhone X 的構(gòu)造上看，全面屏、 OLED 、 3D 面部識別和無線充電是最大的吸引點(diǎn)，而現(xiàn)在的安卓陣型也將蠢蠢欲動，大力推動這幾大特性在安卓手機(jī)的普及。也就是說，這些催生的新需求將會為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來一些新貴。

以蘋果iPhone X為例，從Techinsights的拆解我們可以看到，在蘋果的Face ID系統(tǒng)中，紅外相機(jī)和ToF由ST提供、OLED屏幕和 驅(qū)動 由三星提供、OLED屏幕PMIC由TI提供、環(huán)境光傳感器來自ams、無線充電芯片由博通提供，當(dāng)中最重要的一個部件就是Dot proje cto r，這是成就蘋果Face ID功能的關(guān)鍵部件。

據(jù)介紹，在該 方案 中，使用高功率的垂直共振腔面射型激光發(fā)射紅外光激光，經(jīng)由晶圓級光學(xué)（ Wafer Level Optics ， WLO ）、繞射光學(xué)元件（ Diffractive Optical Elements ， DOE ）等 結(jié)構(gòu) ，產(chǎn)生大約 3 萬個“ 結(jié)構(gòu) ”（ Structured ）光點(diǎn)投射到使用者的臉部，利用這些光點(diǎn)所形成的陣列反射回紅外光相機(jī)（ Infrared camera ），計算出臉部不同位置的距離（深度）。其中的 WLO 光學(xué)鏡頭就是 ams 供應(yīng)的。

除了以上的機(jī)會外。 在即將到來的5G方面，也有一批新的廠商迎來巔峰。

談到 5G ， 射頻 前端會是一個重要的考量，例如在濾波器方面， BAW 將會迎來更多的基于。在 PA 方面，砷化鎵和氮化鎵 PA 也將攜手并進(jìn)。在基帶方面， Intel 也獲得了一席之地。再加上人工智能的引入，很多“新”廠商會在新一代智能手機(jī)中受益。

3D 傳感器 方案 帶來的推動

用于臉部識別的 3D 傳感器方案是 iPhone X 上最大的革新，這也是給半導(dǎo)體業(yè)者帶來更多新貴的部分。其中首先受益的是 ams （中文名艾邁斯半導(dǎo)體）。

這家奧地利企業(yè)在過去的三十多年里一直從事模擬傳感器業(yè)務(wù)， 產(chǎn)品 包括了光學(xué)、環(huán)境、成像和音頻等方面。公司擁有近萬名員工，服務(wù)超過了八千家客戶。據(jù)介紹，公司的一半營收來自于消費(fèi)電子，另一半則來自汽車、工業(yè)和醫(yī)療等。

ams的 產(chǎn)品 線

在 2017 年以前， ams 并不為全球大多數(shù)人所熟悉，但自從蘋果劃時代的 iPhone X 采用了他們的光學(xué)傳感器以后，這家歐洲公司的知名度、業(yè)績和股價都有了突破性的增長。據(jù)公司最新財報顯示， 2017 年第 4 季度，公司營收年增 252% 至 4.703 億歐元 ，全年?duì)I收營收年增 93% 至 10.638 億歐元，而這一切主要是拜 iPhone 所賜。據(jù) Baader 分析師 Guenther Hollfelder 預(yù)估，艾邁斯半導(dǎo)體 2017 年?duì)I收有高達(dá) 40% 是來自蘋果。

ams過去兩年股價的變化

這次看好 ams 的一個觀點(diǎn)來自于 蘋果Face ID是用的3D結(jié)構(gòu)光方案 ，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，這將會引領(lǐng)整個行業(yè)的潮流，催生龐大的市場，而 當(dāng)中的WLO晶圓級光學(xué)透鏡就來自ams ，這是他們在收購 Heptagon 中獲得的。其實(shí)為了迎接 3D 傳感器， ams 還收購了 VCSEL 供應(yīng)商 Princeton Optronics 和臉部識別 軟件 公司 KeyLemon。另外還和國內(nèi)的舜宇光學(xué)合作，共同為手機(jī) 設(shè)備 及汽車，開發(fā)和 銷售 3D 感應(yīng)鏡頭解決方案，這讓他們在提供整體 3D 傳感方案的時候，比其他競爭者更有優(yōu)勢。

3D結(jié)構(gòu)光成像原理圖

其次受益的VCSEL 供應(yīng)鏈 。

VCSEL 是 Vertical Cavity Surface Emitting Laser 的簡稱，也就是垂直腔面發(fā)射激光器。這種激光器是使用三五族材料（砷化鎵）為材料 生產(chǎn) 的，這就讓它擁有其他傳統(tǒng)激光器所不具備的低閾值電流、穩(wěn)定單波長工作、可高頻調(diào)制、容易二維集成、沒有腔面閾值損傷等優(yōu)點(diǎn)，使其在半導(dǎo)體激光器中占有很重要的地位。這也讓它成為了 3D 傳感方案光源的首選。

邊發(fā)射激光器和面發(fā)射激光器VCSEL

BCC Research 公司的分析師認(rèn)為，目前全球 VCSEL 的總收入已接近 8 億美元，預(yù)計到 2020 年該值會增長到 21 億美元。這就給相關(guān) 供應(yīng)鏈 帶來了巨大的成長空間，首先就是 VCSEL 供應(yīng)商。

現(xiàn)在的蘋果 VSCEL 的主要供應(yīng)商是 Lumentum ，這也是全球市占最大的 VCSEL 的供應(yīng)商。 Piper Jaffray 分析師 Troy Jensen 表示， Lumentum 原本擁有蘋果 100% 的低功率 VCSEL 訂單以及 75% 的高功率 VCSEL（用于 iPhone X ）訂單。它能取得這樣的成績，與其產(chǎn)品的優(yōu)越表現(xiàn)有關(guān)。據(jù)介紹，其他競爭對手的 VCSEL無論是 良率 或 品質(zhì) 都落后于 Lumentum 。 Rosenblatt 分析師 Jun Zhang 發(fā)表的研究報告指出，蘋果未來 2-3 個月開始為 2018-19 年預(yù)下 VCSEL 訂單時， Lumentum 將繼續(xù)保有領(lǐng)先位置。在中國 OEM 的出貨量方面，更有希望在今年暴增三倍。

另一個 VCSEL 供應(yīng)商是蘋果正在力頂?shù)?Finisar ，這家公司創(chuàng)建于 1988 年，總部位于加州桑尼韋爾市，擁有約 1.4 萬名員工。當(dāng)前， Finisar 是蘋果 iPhone X 手機(jī)的激光芯片供應(yīng)商，更在去年十二月獲得了蘋果近四億美元的訂單，這將會推動其成為 Lumentum 的主要競爭對手。

除這兩個廠商之外，前面提到的 ams 、總部位于美國賓州的 II-VI 也將會使 vcsel 的競爭者。

磊晶廠也是 VCSEL 的受益者，要談這方面，就需要從其制備說起。

就技術(shù)來說， VCSEL 和 LED 一樣，都是結(jié)合光學(xué)材料的三五族半導(dǎo)體 制程 。但不同于純硅的半導(dǎo)體 制程 良率往往可達(dá)到 99 ％，三五族磊晶制程良率普遍不高，低于九成是常有的事，甚至，要維持 VCSEL 芯片的特性及 可靠性 ， VCSEL 還必須包含有外延技術(shù)、氧化 工藝 、保護(hù)絕緣 工藝 等關(guān)鍵技術(shù)，其中，氧化工藝是ＬＥＤ完全沒有的技術(shù)，保護(hù)絕緣工藝更是大多數(shù)廠商幾乎是無法克服的地方。最上游的磊晶廠中，英國的 IQE 就以高達(dá)五成的市占居第一位，在過去一年里，它們股價暴漲，最近幾個月他們的股價有所回落，但這并不影響其總體增長態(tài)勢。

IQE過去一年的股價走勢

但后來者的追蹤，讓 IQE 倍感壓力。

臺廠全新?lián)碛?20% 的市場份額、日廠 Sumika 份額則有 17% 、臺廠聯(lián)亞和英特磊僅有 1% ，至于大陸，除了新竄起的縱慧光電有所建樹，其他則一無所獲。

來到 VCSEL 代工方面，則是穩(wěn)懋和宏捷科的天下，前者作為 Lumentum 的 代工廠 ，在市場擁有很高的地位和份額，后者則據(jù)聞會是 ams 的 代工廠 。兩者在未來將會有更大的成長機(jī)遇。值得一提的是，他們也是大型的PA 代工廠， 5G 時代的到來，對他們來說也是巨大利好。

5G 帶給半導(dǎo)體的商機(jī)

5G 這個萬億市場，帶給半導(dǎo)體的影響也是巨大的，當(dāng)中主要受益者是 射頻 廠商，這主要是由其高頻特性帶來的，首先體現(xiàn)在氮化鎵和砷化鎵的 PA 上面。

聯(lián)發(fā)科旗下絡(luò)達(dá)科技技術(shù)長林珩之在接受***新電子采訪的時候表示， 5G 基站的功率放大器將會以砷化鎵與氮化鎵制程為主，因其是功率主導(dǎo) （Power Handle） ，并以表現(xiàn)度為主要衡量指針。 但這樣的制程需更多的校準(zhǔn) （Calibration） 程序， 成本 會比較高。 不過，基站的整體數(shù)量相較于手機(jī)應(yīng)用是比較少的，因此即便其 成本 略高，仍在客戶能接受的范圍內(nèi)。在手機(jī)功率放大器部分，目前 2G 是以互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體 （CMOS） 制程為主， 3G 、 4G 則是砷化鎵制程， 5G 因?yàn)楦哳l的關(guān)系，絡(luò)達(dá)十分看好氮化鎵制程，該技術(shù)同時還能讓電壓撐得更久，林珩之強(qiáng)調(diào)。

“未來 5G 時代，手機(jī)功率放大器采用的半導(dǎo)體制程，預(yù)估將會是砷化鎵 / 氮化鎵占一半、 CMOS 占一半。 小于 6GHz 頻段的半導(dǎo)體技術(shù)，會是以砷化鎵與氮化鎵制程為主，因天線與電磁波的波長是成正比的，且高頻的天線比較大，也就須采用高功率的技術(shù)來達(dá)成，因此很有機(jī)會變成砷化鎵與氮化鎵制程的天下”，林珩之說。

據(jù) Yole D é veloppement （Yole） 新出爐的《射頻氮化鎵市場：應(yīng)用、競爭者、技術(shù)與襯底 2018 年 -2023年》的報告中宣稱，截止 2017 年末為止，射頻氮化鎵總市值已近 3.8 億美元。 5G 的出現(xiàn)，將會推動這個市場快速增長，根據(jù)他們的數(shù)據(jù)顯示，從 2017 年到 2023 年的年複合增長率將高達(dá) 22.9% ，屆時市場總之也會達(dá)到 13 億美元。

RF GaN市場規(guī)模預(yù)測

從 Yole 的報告看到，這個市場主要由住友電工、 Qorvo 和科銳（ Cree ）等 IDM4 公司主導(dǎo)，目前正處于關(guān)鍵階段。而隨著代工廠的加入，產(chǎn)業(yè)未來前景必將又是另一番景象。

至于砷化鎵 PA 方面，來到 5G 時代，通訊速度將達(dá)到 4GLTE 的 100 倍以上，如此高速的信息傳輸已經(jīng)突破硅基器件的頻率限制，市場對砷化鎵這種擁有更優(yōu)高頻增益材料的需求預(yù)計將大大增加。 strategy analytics 甚至預(yù)測 5G 單機(jī)需要 16 顆 PA 。過去在 2G 的功率放大器還可采用硅材料的產(chǎn)品 （ 因?yàn)楣璧某杀据^砷化鎵低 ） ，但在 3G 和 4G 的功率放大器則是以砷化鎵材料為主，來到 5G 更不必說，這就將給高通、 SKYWORKS 和 Qorvo 供應(yīng)商帶來巨大的空間。

因?yàn)?5G 的頻段可能更高，傳統(tǒng)的 SAW 濾波器就有點(diǎn)捉襟見肘，這就給 BAW 濾波器方面帶來了新的需求。據(jù)東東吳電子介紹，相比 SAW 濾波器， BAW 濾波器更適合于高頻率。跟 SAW/TC-SAW 濾波器一樣， BAW 濾波器的大小也隨著頻率增加而減少。另外， BAW 濾波器有對溫度變化不敏感，插入損耗小，帶外衰減大 （steep filter skirts） 等優(yōu)點(diǎn)。這就讓其成為 5G 的的首選。

東吳電子進(jìn)一步指出，假設(shè) 2018 年全球智能手機(jī)出貨量 16 億部，每臺手機(jī)所用濾波器（ SAW/BAW 濾波器）平均按照 7 美元估算，預(yù)計全球智能手機(jī)用濾波器（ SAW/BAW 濾波器）市場達(dá)到 112 億美元。未來 5G手機(jī)普及之后濾波器數(shù)量又將進(jìn)一步增加，會為這一市場帶來新的一輪高增長， Technavio 也在研究報告中指出，射頻濾波器市場 2016-2020 的年復(fù)合增長率可達(dá) 15% ，并且已經(jīng)超越 PA 成為整個射頻前端模塊市場中最重要的組成部分。這也會給 Qorvo 和新博通等僅有的幾家廠商帶來機(jī)遇。

另外，無線充電和快充帶動的中國半導(dǎo)體芯片廠商的發(fā)展，也將在未來成為一個亮眼的增長點(diǎn)，有沒有廠商在新應(yīng)用世行脫穎而出，這就得看廠商的布局。

但我們可以看到，在新終端形態(tài)下，半導(dǎo)體市場正在緩慢改變，巨頭可能現(xiàn)在依然是巨頭，但如果沒有與時俱進(jìn)地擴(kuò)充產(chǎn)品、布局未來，也許就被新貴這個后浪沖到沙灘上。