高通加碼射頻器件，外圍元件供應商路在何方|半導體行業觀察

最近高通發布了最新的S600系列平台，SDM630，SDM660。除了性能上碾壓聯發科的Helio系列，給聯發科重重一擊外，推薦採用全套自家的射頻前端器件引起了不少人的關注。

其實，高通之前也強烈推薦客戶採用自家的射頻PA，而這一次有什麼不同呢？

1，高通此次放棄了之前收購的BlackSand研發的CMOS PA，而推出了GaAs工藝的新PA。由於GaAs的PA主要是由穩懋和以色列的TowerJazz代工，而主晶元都是採用Si工藝的高通，更希望採用基於Si 的CMOS工藝去生產射頻PA。但由於CMOS性能差，只能做低端的性能要求不高的2G/3G PA，在對品質有要求的4G PA上，CMOS難以勝任。所以據傳高通從Broadcom（即Avago）挖了不少人研發GaAs工藝的PA。

2，高通此次開始推薦客戶採用其與TDK的合資公司RF360生產的射頻濾波器等器件。

3，高通之前就已經自研並推出了ET（包絡追蹤晶元）和Tuner晶元。此次也是繼續在SDM630/SDM660/推薦採用。

通過這一系列的動作，射頻前端器件高通可以全套推薦給客戶。

其實這兩年，無論高通聯發科展訊，還是Apple，Samsung都在不斷擴充自己的產品線。一般手機平台會包括以下器件：

這裡面Modem，ISP一般是集成在CPU內部，Transceiver基本也是自研的。雖然Apple採用的是Apple自研 AP + 高通 Modem的形式，Samsung 會採用獨立的ISP，但畢竟不是常態，所以本文不多對Modem，ISP和Transceiver做解釋和評論默認這些晶元都是主晶元製作。當然最近Apple與高通的專利官司，可以推測Apple極有可能在自研自己的Modem晶元。

目前通用的手機平台基本由4顆晶元組成：CPU + Transceiver + PMIC(集成了Audio Codec) + Connectivity（即Wifi，BT，GPS，FM 4in1 晶元）。

PMIC方面：

PMIC方面最難做的就是快充晶元。目前Qualcomm採用的是2012年收購的Summit Microelectronics的技術；聯發科自研多年，最後只能採用收購過來的Richtek研發出來的快充技術；展訊則在高端上採用與Apple的供應商Dialog合作定製的快充晶元。想做好快充的難度非常大，更何況目前快充尚未統一標準，每家大客戶的快充方式也不一樣，這使得各家推廣快充方案時會遇到一定的瓶頸。

Codec方面：

功能機時代Codec基本都集成在CPU內部，在智能機時代，由於CPU的工藝一直在減少，而模擬電路如Codec/PMIC部分並不能隨著工藝升級而減少Die size，所以一般都是將Codec與PMIC設計到一起。由於Codec與電源晶元在一起，很容易引入電源造成而無法實現更優質的音頻性能，所以在需要高清音頻質量的高端平台上，會採用一顆獨立的Codec晶元如Cirrus Logic或者ESS的Codec晶元來提升音頻性能。

Connectivity方面：

高通通過收購Atheros，聯發科通過收購Ralink 補充各自Connectivity性能問題，但Apple / Samsung則是考慮綜合性能，最終還是採用Broadcom的wifi晶元，並請Murata或者USI做成Wifi模塊。當然若想擁有高性能，以及能適應複雜的網路環境，Broadcom 還是一個非常不錯的選擇。只是除了高端手機，一般手機都是會採用主平台廠商高通，聯發科，展訊提供的Connectivity晶元以節省成本。

除了這四個晶元外，三家主晶元公司一直想涉足射頻PA領域。

4G時代，射頻變得越來越重要，射頻前端晶元的成本越來越高，中移動5模13頻的射頻前端晶元加起來5個美金左右，三載波時代，射頻前端晶元之和甚至要翻倍，而到了5G時代，由於頻段繁多，價格更貴。並且由於會用到MIMO天線，射頻前端高度集成化變得尤為重要。主晶元廠商需要搭配更強的射頻前端，所以也積極在此布局。

高通在CMOS PA方面翻了跟頭，現在在GaAs上重新開始也是信心滿滿。據傳GaAs代工廠穩懋也是接到了不少訂單。 而且提早布局5G的高通更是看到了SAW的重要性，積極與TDK成立合資公司RF360，提前於聯發科和展訊布局濾波器產品線。

不過高通也不是每步棋都走的漂亮。高通之所以力推ET（Envelop Tracking），主要是因為之前推的CMOS PA效率太低。至於高通提出ET，就是讓PA始終工作在飽和狀態，通過調節PA的供電電壓來控制輸出功率。而相對的APT(Average Power Tracking)的基本原理是通過演算法根據PA的輸出功率 功率調節功放的供電電壓。PA的實際輸出功率仍然通過輸入信號的大小決定。

從上圖可以看出，當LTE的發射功率不停的變化的時候，ET的確可以獲得比APT更好的能效。但也不難看出，若用戶在一個固定環境下，LTE發射頻率一直不變，或者變化幅度緩慢的情況下，APT浪費的功耗並不多，ET則因為需要實時監控LTE的功率，而產生不必要的能耗，導致功耗增大。所以說ET比APT的效率高，這本身就是一個偽命題。

聯發科一直就對PA心有所屬，早在2005年前後就成立過不成功的源通PA公司，然後從BenQ處收購了做FM起家的Airoha，接著聯發科避免引起大的PA廠商的忌諱，通過Airoha這個殼子研發射頻PA。在2016年終於推出了4G PA，並在低端的MT6737平台上推薦採用。

展訊之前通過與漢天下合作2G/3G PA，而後來與RDA一起被紫光收購後，則開始採用RDA的PA。

其他晶元里，以下幾類晶元，主晶元公司也某種程度上進入該領域：

NFC方面：

NFC市場目前基本被NXP壟斷，高通為了進入車載市場收購了NXP，藉此擁有了NXP的NFC晶元，使得高通在NFC晶元領域上佔得了先機。相對來說NFC市場現在規模還是不夠大，而且NFC涉及到SE等晶元，生態鏈比較複雜，所以對主晶元廠商來講，很難介入。

LCD driver IC，Touch driver IC以及指紋晶元：

由於這兩個晶元是在LCM或CTP上貼片，沒辦法直接打包銷售，所以主晶元廠商進入此領域並不能帶來直接的收益。

聯發科方面收購了台灣ilitek，擁有了低解析度LCD driver IC的設計能力；收購了Mstar，擁有了低端CTP driver IC的能力；控股Goodix，在觸摸屏驅動晶元和指紋晶元上進行了布局。

高通方面則是通過自研觸摸屏晶元希望在壓力觸控上有所斬獲，自研超聲波指紋來挑戰電容式指紋和虹膜識別。不過這兩塊高通技術還不夠完善，目前還沒有太多市佔。

小編認為，由於LCD driver IC，TP driver IC和指紋晶元與LCM強相關，所以其出貨量未來應該是LCM公司所控制。

當然主晶元公司不是想做什麼晶元都可以輕易進入該市場的。以下幾類晶元主晶元廠商基本輕易不會去觸碰：

Memory：

看看目前市佔最高的Memory廠商，Samsung，Micron，SK–Hynix，Toshiba，SanDisk，Nanya就可以發現，這些公司都是擁有自己的Fab，基本都是IDM公司。國內的紫光想進入此領域，第一步動作就是收購同方國芯和武漢新芯，通過擁有Memory的設計能力和Fab能力，才能儘快介入此領域。

而主晶元廠商目前能介入的就是Nand controller這個領域。Apple之前用的就是類似eMMC的私有協議做Controller，目前則是使用基於PCI-e的私有協議做Controller，然後將這個Controller賣給Memory供應商，讓他們做成相應的BGA Nand，再買回來搭配使用。據傳聞，華為也已經開發好基於UFS的Controller，做類似Apple一樣的事情。後續華為高端的CPU搭配的都是特殊的UFS晶元。使用定製的Nand Controller可以實現更高效的讀寫性能，但需要對Nand非常的了解，是否能做好，還有待市場的檢驗。

Camera Sensor：

跟Memory一樣，最大的兩家Sensor公司，Sony和Samsung都是IDM。雖說國內的OV和格科微都做的不錯，但由於沒有自己的Fab，在高端的晶元上總是心有餘而力不足。

MEMS：

MEMS器件一般分兩部分，一部分是ASIC部分，一般都是由TSMC這類代工廠代工。而另外一部分是MEMS部分，則需要特殊的工藝。MEMS的主要供應商ST和Bosch都是擁有自己的MEMS fab。

而且MEMS相對來說需要長時間調試，工藝要求很高。聯發科之前投資的mCube急於進入市場而出現了質量問題，最終失去了客戶的信任。

總結：

從功能機主晶元的演進可以看出，在低端晶元上，各主晶元供應商逐漸將外圍器件集成進來，甚至將Memory SiP進來，使得電路更加簡單。而在高端平台上，為了獲得更好的性能，主晶元不僅不會高度集成，還會將PMIC分成幾個，甚至將Audio Codec獨立出來，

從Samsung Galaxy S8的元器件成本拆解來看，

主晶元在套片（AP+Modem + Connectivity）上佔了成本的24%，若能拿下RF，則可以佔到31%的成本。而Memory，Display，Camera則都是需要有自己的工廠，對於一直走Fabless路線的主晶元廠商是不願意去涉及的，畢竟建工廠是非常昂貴的開銷。而除了這幾部分外，留給外圍元器件廠商只有10%的利潤空間。

未來除了主套片外，外圍元器件供應商簡單分為四類：

1. 提供Memory，Display，Camera Sensor這種對工廠要求高，需要大資金投入的供應商。這類供應商憑藉自身投入巨額資金，而在手機產業鏈上佔有了不可低估的地位。

2. 提供高端高品質，以及差異化產品的供應商。如Skyworks，Qorvo，Broadcom（Avago）這類供應商。儘管低端市場基本主套片廠商都會要求客戶使用自己的射頻器件。但由於在高端手機上，客戶更具有發言權。品牌客戶為了獲得更好的性能，還是更願意採用Skyworks，Qorvo，Broadcom這類公司的產品。主平台提供的射頻器件，主要還是在低端市場上發力。

3. 被動元器件，電子結構鍵供應商。由於這類器件型號繁多，跟主晶元的設計思路完全不同，所以主晶元廠商也基本不會涉足此領域。

4. 電源相關晶元，音頻相關晶元，指紋晶元，MEMS晶元是目前外圍元器件廠商可以發力的重點。差異化的電源管理，差異化的音頻性能，以及差異化的感測器都會有一定的市場立足之地。

不過目前不僅僅是主晶元廠商將所有的周邊晶元都打包或自研，連手機品牌廠商也開始玩自供。Apple，Samsung，華為，小米的主晶元都是自行研發的。Apple不僅自研主晶元，觸摸屏晶元都是Apple自行研發的。據傳言Apple還在自研的Modem和Wifi晶元。Samsung則是將主晶元，Display，Memory，Camera全部研發出來，按上圖的比列，Samsung Galaxy S8裡面，Samsung自家的產品，至少可以占成本的63%，非常的恐怖。而華為則在2017年自研的項目全部只是用自家的海思平台。所以留給主平台廠商的空間越來越小，而主平台廠商為了獲得更多的利潤，勢必會擠壓小器件的供應商，甚至會去收購有不錯利潤的公司。外圍元器件公司則需要具備更好的嗅覺，發掘出新的市場，新的功能，才能有更多的發展空間。

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