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Qorvo:布局关键射频技术,提供最优的解决方案

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发表于 2017-6-5 14:08:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
近年来,射频系统作为产品的核心模块,为智能手机和物联网提供了无线互联的能力,推动了这些系统的快速发展。根据Gartner预测,到2020年,联网设备将达到250亿部,实现全球平均每个人3个联网设备的规模。相比2015年全球消费行业仅仅只有29亿部联网设备,这种增长率是惊人的。面对如此庞大的市场,包括Qorvo在内的众多射频系统供应商加快了在产品和市场的布局。

从构成上看,射频系统通常可以分成两部分:射频SoC和片外射频前端模组(FEM)。

射频SoC使用CMOS工艺制作,集成了模拟基带和部分射频电路,负责把数字信号与射频信号之间的接口连接起来。射频前端模组则负责在接收端放大微弱的射频信号,滤波,同时在发射端提供功率放大;

射频前端同时也负责在不同天线间的切换,以及接收/发射之间的信号隔离。一个典型的射频前端模组包括低噪声放大器(LNA),滤波器(SAW/BAW),功率放大器,天线切换开关等等。

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RF前端细分组成(source:GSMArena)


因为使用CMOS电路的射频SoC有标准的设计流程,且成长迅猛,包括高通、联发科和展锐在内的各大射频Fabless厂商展开了激烈的竞争,导致其毛利率急剧下降。与之相反的是,射频前端FEM与SoC由不同的设计和制造方案,其工艺流程更是复杂,这让其进入门槛和利润率都较高,主要的竞争者也都是集成设计和制造的IDM厂商。

2015年,射频前端模组领域两大厂商Triquint和RFMD合并成了今天的Qorvo,成就了今天FEM市场的领跑者之一。

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Qorvo高性能解决方案事业部总经理Roger Hall



1. 射频市场趋势预测

全球射频市场在近几年来的增长势头一直不错,尤其是随着4G的普及,频段数目增加,射频元器件需求量保持着稳步的上升。

根据市场调查机构Navian的数据,全球移动通信终端的出货数量在不断上涨,到2017年,将基本完成从功能手机到智能手机的产业升级。虽然在经过2011至2015年的飞速发展期之后,智能手机的增长速度趋于放缓,但随之而来的换机需求让高端智能手机渗透率持续攀升,同时,带有移动通信功能的电子书阅读器和平板电脑等应用成为新的增长点,预计到2019年,全球移动通信终端的总出货数量可达28亿台。

即将到来的5G时代所要求的多项关键技术也将直接推动射频前端芯片市场成长。如更多频段资源被投入使用、多模多频使射频前端芯片需求增加、Massive MIMO和波束成形、载波聚合、毫米波等,都需要更复杂的射频前端配合。加上物联网市场的蓄势待发,射频市场前途无限。

根据Navian的预测,2015年至2019年,用于移动通信终端的射频前端模块市场规模将会从119.4亿美元增长至212.1亿美元,复合年增长率达到15.4%。

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Roger也认同这一观点。在采访中Roger表示,2018年对于半导体行业总体来说是不错的一年,尤其是对于专注于服务射频市场的公司来说更是如此,因为射频市场正在不断成长。像Qorvo这样致力于提供复杂射频系统解决方案(包括4G-LTE智能手机,无线基站,Wi-Fi以及物联网等等)的公司,也会在这波潮流中帮助客户从快速增长的射频市场中获得更多的收益。

当然,4G和5G带来的不仅仅是数据率的上升,频段数目的增加,同时也大大提高了射频系统的设计复杂性,也拔高了射频系统市场的门槛。这又会对整体市场带来什么影响呢?

对此,Roger表示,复杂射频系统目前来说还是很有挑战性,尤其是那些使用新技术的系统,例如载波聚合,MIMO以及物联网。因此,像Qorvo这样的公司会选择与手机制造商,运营商,网络服务提供商甚是至航空公司合作来一起解决这些问题。

对Qorvo来说,挑战只是机遇的另一种表现形式。虽然射频系统并不简单,但Qorvo有一大群高素质的工程师团队来帮助客户解决问题。Qorvo在移动端和基站端都已经积累的丰富设计和生产经验能够使用多种半导体工艺和封装技术来解决这些挑战。

2. Qorvo的产品线与经营哲学

据介绍,合并后的Qorvo有两条重要的产品线:移动设备产品线、 基础设施和国防产品线 (Infrastructure and Defense Product, IDP),这两个产品线分别针对不同的市场,并在先进技术研发方面存在互补关系。创新性的技术通常会首先应用在国防产品方面,然后扩展到基站设备,最后应用到移动终端设备,而移动终端设备的大规模的量产又会降低新工艺的成本,并且贡献较大的营业收入和营业利润,形成良性循环。这样的良性循环也是Qorvo的核心竞争力之一。

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Qorvo产品线 (MP和IDP)


Roger在Qorvo负责的是IDP业务,包括产品战略,与关键客户合作以及项目管理等等。在IDP业务方面,Roger透露,他们的战略是为各大市场(Wi-Fi,物联网,基站,光通讯)提供高质量的元件以满足客户需求。

“其实,不只是元件重要,如何把这些元件整合进系统更加重要。为了让这些元件更好地工作在一个系统中,我们在先进封装技术上投入很大,同时我们也在提高芯片的集成度以在一块芯片上集成更多器件。如此一来,我们的客户在使用这些器件时就会简单许多。所以我们的战略就是提供更高的整合度,或者说更好的易用度。” Roger表示。

在采访中,Roger一直在向我们强调“系统解决方案”的重要性。他认为,Qorvo不仅仅是提供产品,更重要的是帮助客户找到最好的解决方案。因为射频系统非常复杂,尤其是那些需要使用高载波频率和宽频带的新技术,包括载波聚合,massive MIMO以及5G。

作为全球技术领先的IDM大厂,Qorvo确实有实力为客户提供完整的解决方案。目前,Qorvo的产品种类已经全面覆盖使用多种工艺(GaN,GaAs等)实现的功放,收发机,LNA,射频开关,以及BAW和SAW滤波器。每一个产品种类下都有丰富的产品型号,并在射频链路中占据重要地位。除了有先进的技术研发外,Qorvo还拥有独立的封装厂和制造厂,有利于控制成本和稳定质量,加快高集成度产品的研发进度。

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说到经营哲学,Roger进一步表示,Qorvo的经营哲学是与客户形成共赢关系,“客户的成功就是我们的成功”。Roger说,“Qorvo的经营之道就是与需要最新技术的客户积极合作,通过提供我们的产品和分享我们的技术让我们和客户建立一种互惠互利的关系,于是客户的成功就是我们的成功。”

3. 迎接5G和IoT,Qorvo占领先机

5G和物联网(IoT)是射频系统未来最有前景的两个重要方向, Qorvo当然也在积极布局这两个市场。

前面提到,5G一个显著的变化就是有可能会使用毫米波频段,因此对于射频前端模组设计是一个挑战。由于Qorvo之前在基础设施和国防产品上已经积累了丰富的毫米波射频元件经验,这些经验对于5G产品研发产生了积极的作用,这就让Qorvo在5G射频元器件市场处于领先地位。

Roger表示,“Qorvo已经与许多OEM合作,一起开发了不少5G部署的demo”。“我们在基础设施和国防产品线的经验让我们能快速支持5G的新技术。举例来说,我们在毫米波领域已经有20多年的积累,因此一旦5G使用类似的毫米波频段,我们就可以快速部署产品线。对于5G,我们目前在第二阶段,即在已有的产品上继续优化,这样当客户在接下来的几年中开始部署5G的时候就可以用我们的产品。” Roger补充说。

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Qorvo在5G相关领域也积累了许多关键技术。

以滤波器为例,在载波聚合中,对滤波器的性能要求更高,传统的SAW滤波器领域不但市场已趋向饱和,Muruta、TDK和Taiyo Yuden占据了全球市场份额的80%以上,还有就是性能不再满足现在的高频需求,于是业界将目光投向了性能更好的升级替代产品BAW滤波器。这个产品成为射频滤波器市场的中增长最快的细分产品。Qorvo不仅掌握了BAW的核心技术,且已占据了具有绝对优势的市场份额(Qorvo加上Avago在BAW领域的市场占有率超过90%)。

5G的另一个变数是通信标准的制定。厂商必须仔细考虑战略,才能覆盖各种可能性,Roger说,”Qorvo积极参与了3GPP的5G标准制定,这就让我们对5G通信标准就有了深刻的理解。按照我们的理解,5G标准仍然有许多指标悬而未决,仍然有不少变化的空间。因此我们的策略就是通过我们丰富的产品线和经验去支持未来各种可能的指标。另外,我们有许多产品和项目去满足各种不同的客户需求,因为我们的产品涵盖各种新技术。当中包括了新的频宽,新的载波频率,Massive MIMO,sub-6GHz,60 GHz,载波聚合等等。”Roger说。

IoT市场也是各大射频厂商的兵家必争之地。市场研究显示,2020年IoT市场可达500亿美元,潜力巨大,Qorvo当然也不会错过。去年四月,他们收购了为IoT提供射频芯片方案的GreenPeak。为即将爆发的物联网市场夯实了射频基础。

“我们认为IoT的风口马上要来了,而且机会将以许多不同的形式呈现。”Roger说,“在空调,暖气,能源,安防,保健,遥控等等应用都需要无线互联。因此,我们收购了GreenPeak。GreenPeak的产品在这些领域具有领先地位,同时支持当前所有的主流通信协议。”

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与5G类似的是,IoT目前也没有一个统一的通信标准,蓝牙,ZigBee,NB-IoT,LoRA等各大协议目前都有公司为其站台。作为射频提供商,Qorvo的判断又是如何?

Roger告诉我们:“关于IoT的通信协议,我们认为一些新的标准例如5G可能会是最终的标准。在5G最终普及之前,现有的标准如802.15,ZigBee,蓝牙,Wi-Fi等都将在IoT领域拥有一席之地。我们将在IoT领域推广Qorvo现有的产品以及GreenPeak的IP。我们相信在IoT领域我们与客户有广泛而良好的合作关系,例如在Wi-Fi射频前端方面,我们就与一些中国客户合作提供了最佳解决方案。”

4. 氮化镓(GaN)技术创新的坚定推进者

除了应用市场上的突破之外,半导体生产工艺上的革新对于Qorvo也非常重要。传统的III-V族半导体,如GaAs,在射频前端模组中已经使用了几十年,最近则有一些新的III-V族半导体正在从实验室慢慢走向实际应用,与此同时,CMOS SOI等低成本工艺也跃跃欲试想挑战III-V半导体在射频前端模组市场中的统治地位。

从 GaAs、GaN、SAW、BAW、CMOS 到 SiGe,Qorvo一直保持着不断创新的精神,针对不同的目标应用,提供了合适的技术、产品和解决方案。而在这些全面覆盖的射频技术中,Qorvo是GaN技术创新的坚定推进者。

相比 Si 和 GaAs 等其他半导体,GaN 是一种相对较新的技术,但它已然成为某些高射频、大功耗应用的技术之选,比如需要长距离或以高端功率水平传输信号的应用(如雷达、基站收发器、卫星通信等)。

这主要是由于 GaN 的带隙较大,具有较高的击穿电场,这就让使用这种 材料的设备拥有更高的工作电压,因此可用于较高功率的应用。

另外,GaN 上的电子具有很高的饱和速度(在极高电场下的电子速度),当结合大电荷能力时,这意味着 GaN 器件能够提供高得多的电流密度。射频功率输出是电压与电流摆幅的乘积,所以,电压越高,电流密度越大,这就意味着实际尺寸的晶体管中产生的射频功率就越大。

简言之,GaN 器件产生的功率密度要高得多。此外,因为 SiC 的高导热性,GaN-on-SiC 器件表现出出色的热属性,从而器件可靠性相比 GaAs或 Si 器件更高。

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Roger Hall先生在2017 EDICON会议上介绍GaN产品


“我们坚信GaN这样的III-V族半导体将会继续演进并在越来越多的应用中找到一席之地。”Roger说,“GaN相对于其他III-V族半导体以及硅半导体来说有许多独特的优势,尤其是在性能,体积,重量以及效率等方面。Qorvo的GaN产品以其更大的容量, 效率和线性度,已经在目前的基站,有线电视以及雷达通讯系统中被越来越多地使用,而且未来必将进入其他应用,包括手机和其他移动设备。我们正在积极开发GaN技术,今年已经上市了超过150款GaN产品。我们也在半导体封装技术上花了不少功夫,这样我们可以让我们的产品封装更轻薄,更小,以满足对于空间有苛刻要求的智能手机应用。”

5. Qorvo在中国的发展计划

中国的射频元件和系统市场份额正在稳步上升。Qorvo也不会错过这个大市场。据Roger透露,2015财年Qorvo有49%的收入来自于中国客户,因此中国市场对Qorvo来说非常关键。Roger也很看好中国市场未来的发展。

他指出,中国市场非常健康,且正在快速增长。未来必然会有持续的强劲需求。随着中国的经济和对射频产品的需求走强,Qorvo将继续加强在中国的投入。他们在中国的产品不再是美国制造,而是在中国组装。我强调,Qorvo在中国有良好的合作关系,中国的LTE市场上有他们良好的记录,算上之前在3G市场的出色表现,Qorvo的中国市场份额会随着终端走向5G而继续扩张。

“和全球其他市场一样,我认为我们在中国最好的机会就是与需要最新技术的客户积极合作,通过提供我们的产品和分享我们的技术让我们和客户建立一种互惠互利的关系,让客户成功,进而让我们成功。所以我认为在中国的关键就是这个,同时还包括找到那些需要最新技术的客户来帮助他们从市场上脱颖而出。”Roger说。

Qorvo也以实际行动证明了自己对于中国市场的重视。他们在北京和山东德州都已经建立了工厂,将最先进的封装、测试技术带到中国,同时进一步扩大产能,更好的服务中国本土客户,帮助客户尽快解决在设计和生产中遇到的问题。

值得一提的是,Qorvo山东德州工厂引进了先进的研磨减薄和切割、倒装芯片贴装、芯片贴装、引线缝合、塑封成型、切割、电镀、激光打印等多种封装测试技术,基于 PA 产品的特殊性还配备了失效分析实验室。Qorvo通过FAE、本地测试封装厂和供应链的整合,打造出一体化的客户服务体系。

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位于北京和德州的Qorvo全球组装、封装和测试运营中心


Roger告诉记者,“我们的工厂将同时生产终端和基站产品。我们的策略是当地建厂,当地销售。另外,中国的工厂还会负责许多高销量的产品。”Roger补充说,“我们在中国的工厂是全球一流水准,从这个角度来说中国工厂有很大的可扩展性。Qorvo的一大的优势就是,基于我们在移动端的经验,我们可以随着市场增长快速扩大生产规模。我们正在把同样的策略移植到基站产品,目前已经可以支持4G,4G-LTE的产品,接下来我们也在准备5G产品。”Roger强调。

当然,中国射频市场与全球市场有所不同,中国市场的厂商往往有很大的价格压力。习惯了高利润的Qorvo能否适应中国市场对于性价比的注重呢?Roger表示Qorvo已经充分注意到了这个因素。

“我们确实在中国客户那里看到了价格的压力。这也是我们想要在中国当地建立工厂的部分原因。我们也在自动化生产领域投入了很多资金,所以我们的产品生产效率非常高,在市场上可以实现很高的性价比。我们一直把成本看作设计的关键考量之一,因为只有仔细分析过目标成本的产品才能帮助我们的客户以及Qorvo获得成功。”

同时,Qorvo也并不担心中国有本土厂商打“性价比”牌与Qorvo竞争。Roger认为,竞争对于Qorvo并不是件坏事。“目前我在中国还没有发现与Qorvo实力相当的竞争者,但是我认为在中国市场确实有许多公司在寻求本土供应商。事实上我们相信竞争对市场是有利的。我对于竞争并不担忧,相反我欢迎竞争,尤其是在产品和服务方面,竞争能促使我们变得更好。”

嘉宾简介:Roger Hall

Roger Hall是Qorvo无线基础设施及国防产品高性能解决方案事业部总经理,负责该事业部整体业务。加入Qorvo (前身TriQuint)之前,Roger在Raytheon, Honeywell等公司担任要职。在这些职位中,Roger与国防及航空航天组织建立了良好的关系,以支持国内外的客户。Roger所有的这些职位都关注于开发和生产产品组合。 Roger Hall获得美国奇塔州立大学工程学士学位以及亚利桑那大学 MBA 学位。

关于Qorvo

Qorvo(纳斯达克代码:QRVO)长期坚持提供创新的射频解决方案以实现更加美好的互联世界。我们结合产品和领先的技术优势、 以系统级专业知识和全球性的制造规模,快速解决客户最复杂的技术难题。Qorvo 服务于全球市场,包括先进的无线设备、 有线和无线网络和防空雷达及通信系统。我们在这些高速发展和增长的领域持续保持着领先优势。我们还利用我们独特的竞争优势,以推进 5 G 网络、 云计算、 物联网和其他新兴的应用市场以实现人物、 地点和事物的全球互联。访问 www.qorvo.com 了解 Qorvo如何创造美好的互联世界。

文章来源:半导体行业观察,侵删

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