半导体市场 5G带来了哪些新机遇？

2018-12-29 10:13

来源：与非网

天线：MassiveMIMO和新材料将应用

5G将推动智能手机天线升级，MassiveMIMO技术提升通信速率，天线数量也将提升。

LCP（液晶聚合物，LiquidCrystalPolymer）适合于高频高速应用，传输损耗较小，可以作为基板、封装材料等。

2017年苹果首次使用LCP天线，单机价值量远高于之前的PI（Polymide，聚酰亚胺）天线。

LCP优良的弯折性能有助于合理利用智能手机内部的狭小空间。LCP产业链上、中游主要由外国厂商涉及。

生益科技进入LCPFCCL领域。信维通信进入LCP天线领域。立讯精密为LCP天线模组供应商。

MPI（ModifiedPolymide）在10～15GHz频段（或更低）性能与LCP相当，价格也更加便宜。

2019年苹果可能采用MPI天线，这将有利于改善良率，降低成本，同时提升对供应商议价能力。

MPI与LCP天线可能在5G时代共存，相对较低频段采用MPI，较高频段采用LCP。

Vivo方面认为目前手机毫米波天线阵列较为主流与合适的可能方向是基于相控阵（phasedantennaarray）的方式，实现方式主要分为三种：AoB（AntennaonBoard，天线阵列位于系统主板上）、AiP（AntennainPackage，天线阵列位于芯片的封装内）、AiM（AntennainModule，天线阵列与RFIC形成一模组），三者各有优势。现阶段更多的以AiM的方式实现。

高通推出了QTM052毫米波天线模组产品，一部智能手机可集成4个该模组，预计2019年用于5G终端。

5G封测：各大封测厂积极备战5G芯片

5G使用的芯片和元器件数量增加，通过集成可降低成本、提升性能、缩小体积。

现阶段高通、英特尔、联发科、华为等推出的5G芯片方案，搭配的前端射频模块均采用SiP封装。

SiP技术（FEMiD、PAMiD等）将10～15个器件（开关、滤波器、PA）封装在一起，连接可能采用引线（Wirebond）、倒装（FlipChip）、Cu柱（Cupillar）。

5G毫米波产品的集成密度会进一步提升。

未来还要寻找低损耗的材料，集成天线，优化封装整体结构，探索屏蔽防护措施。预计2017～2022年SiP封装销售额CAGR＞10％，快于整个先进封装销售额增速（CAGR＝7％）。

目前4G时代，智能手机射频前端SiP封装供应链由Qorvo、博通、Skyworks、Murata、TDK－Epcos5家IDM厂商领导。他们部分生产外包至领先的OSAT厂商，如：日月光、安靠、长电科技等。目前这几家IDM厂商主要集中于Sub6GHz解决方案。

高通则想直接开发毫米波产品并建立供应链以确保未来处于领先位置。

各大封测厂在5G芯片及SiP模块封测领域积极研发和布局并争取订单。

近年来全球主要封测厂商在持续提升晶圆级先进封装技术，尤其是扇出型（Fan－out）封装。

日月光、安靠、台积电、力成、长电科技、华天科技等厂商均已推出相应的扇出型封装服务。工研院预计未来5G高频通信芯片封装中扇出型封装技术将快速发展。

化合物半导体迎来新机遇

Yole数据显示2016年射频功率半导体（＞3W）市场规模接近15亿美元，预计2020年将达到26亿美元，2016～2022年CAGR＝9.8％。电信基础设施（包含基站、无线回传）射频功率半导体将占据一半的市场份额。预计2016～2022年基站市场CAGR＝12.5％，无线回传市场CAGR＝5.3％。

2016年LDMOS、GaAs器件市场占比较多，GaN器件仅占比约20％（＞3W，不包括手机PA）。

随后GaN器件开始取代通信基站中的LDMOS、雷达和航空电子中的真空管以及其他宽带应用。GaN在基站和无线回传应用的增长主要来自数据业务的增长以及工作频率和带宽的提升。

随着载波聚合、MIMO技术的使用，GaN的高效率、大带宽优势将进一步得到体现。未来5～10年GaN会取代LDMOS成为3W以上射频功率应用的主要技术。

LDMOS技术成熟、成本低廉，在其他市场有潜在机会，但市场份额会降至约15％。GaAs由于性价比和可靠性较高，在防务、CATV市场中较多应用，将保持相对稳定的市场份额。

Yole数据显示2017年GaN射频器件市场规模约3.8亿美元。

其中电信、军事领域的市场占比分别为40％、38％。预计2023年将达到13亿美元，其中电信、军事领域的市场占比分别为43％、34％。

5G将会给GaN带来新的市场机遇，主要是基站中GaNPA取代LDMOS。

同时由于电磁波频率提升，未来需要布置更多基站，对元器件的需求量也会增加。

Yole预计Sub－6GHz时就会使用GaN器件。但是小基站功率不高，GaAs器件依旧有优势。随着器件技术提升和成本下降，未来GaNPA有望在小基站应用获得市场份额。

GaN器件适合高压（大于10V）应用，其高功率密度有可能减小PA的芯片面积。但现在手机使用的电压范围是3～5V，GaN的性能无法完全发挥。

高成本是阻止其进入消费电子领域的另一个障碍。此外还存在散热方面的问题。因此现有问题有待解决。但未来在手机中使用GaN技术是有可能的。

化合物半导体外延工序非常重要，领先厂商擅长外延并保有自己的生产能力以使技术保密。但是设计和晶圆代工同样快速发展。

2017年IDM厂商处于领导地位，未来设计和晶圆代工环节相对会有更快的发展。

GaN产业链的主要厂商有SumitomoElectric、Wolfspeed、Qorvo、M－A／COM、UMS、NXP、Ampleon、RFHIC、MitsubishiElectric、NorthropGrumman、Anadigics。

GaAs是重要的化合物半导体材料。

产业链上游为衬底制造，随后是GaAs外延（使用MOCVD、MBE等外延技术）。中游为晶圆加工和封测。下游为手机、基站等应用。住友电工、Freiberger、AXT三家公司占据约95％的GaAs晶圆市场份额。

IQE、全新光电、SCIOCS、英特磊等是主要的外延片制造商。IQE市场份额超过50％。

Skyworks、Qorvo和Broadcom是全球领先的GaAsIDM厂商。设计和先进技术（除晶圆制造）主要为IDM大厂掌握。稳懋是全球GaAs晶圆代工龙头。

三安光电也已进入化合物半导体代工领域，此外还有海特高新。

Yole数据显示2017年GaAs衬底用量175万片（以6英寸计），预计2023年将达到约415万片。

2018年GaAs射频产品占GaAs晶圆片市场的比例超过50％。但是手机市场饱和以及芯片尺寸缩小，该市场增速放缓。预计在Sub－6GHz波段，智能手机中GaAsPA依旧处于主流地位。

未来射频领域对GaAs晶圆片的需求仅小幅增长。主要的增长动力来自LED、光子学领域的应用。

苹果iPhone搭载的FaceID摄像头中使用了GaAs激光器，这将极大的推动GaAs在光子学领域的应用。Yole预计2023年GaAs晶圆片光子学应用方面的市场将达到1.5亿美元，2017～2023年GaAs晶圆片用量CAGR＝39％。

GaAsLED将快速增长。Yole预计2017～2023年GaAsLED市场晶圆片用量CAGR＝21％，2023年占全部GaAs晶圆片用量的比例超过50％。

StrategyAnalytics数据显示2017年全球GaAs元件市场总产值（含IDM厂组件产值）约88.3亿美元，达到历史新高，同比增长7.8％。前三位厂商占比分别为Skyworks（32.5％）、Qorvo（25.1％）、博通（9％）。

2017年砷化镓晶圆代工市场规模7.3亿美元。台湾稳懋一家独大，占比72.7％。随后是GCS（8.4％）、AWSC（7.9％）。

在半导体制造业中，IDM厂商和晶圆代工厂核心竞争力不同，同时产能投资策略也有差异。

IDM厂商的核心竞争力为产品设计和制造能力，持续开发更高性能的产品。

晶圆代工厂则依靠多样化以及先进制程技术，以利基型产品和低成本大规模制造并行的方式获取更大的经营效益。随着晶圆代工产业的成熟，IDM厂商为确保产能充分利用，投资扩产变的保守。

晶圆代工厂则通过获得设计公司、IDM厂商等的订单，维持一定水准的产能利用率。此外，以往少数兼营代工的IDM厂商，为了保有已付出大量资源所得到的最新研发成果，并不为客户兼竞争者提供最新制程的代工服务，因而客户逐渐流失，甚至最终放弃代工业务。晶圆代工厂则以最新制程为客户服务而获得竞争优势。

目前晶圆代工厂与IDM厂商在先进制程上已经并驾齐驱，打破了过去晶圆代工厂只能接收IDM厂商旧技术的规律。在GaAs晶圆制造市场中，IDM厂商仍旧占有超过50％的生产规模。

近几年由于专业代工更具成本优势，加上IDM厂商对于产能扩充投资趋于保守，持续释放出更大比率订单给晶圆制造代工厂，同时整体市场需求持续增长，这都为晶圆代工厂的发展提供了良好的机会。

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