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5G世代RF、芯片复杂度提升 半导体异质整合、系统级封装成关键

来源:科技网 发布时间:2019-08-21

摘要: 5G俨然成为智能型手机最重要升级趋势,也是牵动AI、IoT、车用电子的关键。熟悉半导体业者坦言,5G难度最高的部分就是芯片设计、高频射频(RF)元件、射频前端模块(FEM)的「异质整合」。



5G俨然成为智能型手机最重要升级趋势,也是牵动AI、IoT、车用电子的关键。熟悉半导体业者坦言,5G难度最高的部分就是芯片设计、高频射频(RF)元件、射频前端模块(FEM)的「异质整合」,这已经成为专业委外封测代工(OSAT)大厂日月光投控、Amkor的重点,也是有意跨足5G RF市场的鸿海集团、国巨集团布局拼图之一。


事实上随着5G将带领一波高效运算(HPC)芯片需求,包括整合元件厂(IDM)、晶圆代工厂与国际龙头英特尔(Intel)、台积电、三星电子(Samsung Electronics),都已经确立未来将走向「系统级整合」的大方向。而5G基础建设将成为目前最实际的5G相关业绩贡献,包括各类RF、PA元件、芯片代工、IC封装材料如三五族半导体、FC-BGA载板等,需求将持续扬升,各类硅基网通、基地台芯片测试,则已经是京元电子等专业IC测试厂今年明显且持续的成长动能。

前段设计国际大厂领衔 后段封测日月光成SiP最大赢家


5G确定将走向低频段Sub-6 GHz、高频段毫米波(mmWave)两大方向,其中,在5G世代跑得最快的高通(Qualcomm)最终目标就是锁定其所谓「真5G」的毫米波频段,高通持续强化与台系封测体系的合作,包括日月光、硅品都是合作对象。


因应5G无线通讯技术将导入,需要异质整合的射频前端模块与更复杂的重新设计,又必须符合消费电子产品轻薄短小的产品趋势,在系统级封装(SiP)基础上的天线封装(AiP)与测试成为全球先进封测业者重心之一。据了解,日月光投控与旗下硅品2019年量产毫米波天线模块封装已经是势在必行。


据悉,今年上半硅品已经操刀高通出货给三星的5G AiP封装,日月光也于2018年下半于高雄厂砸下重金建构两座专门针对5G世代mmWave高频天线、射频元件特性封测的整体量测环境(Chamber),追求的就是从最初的模块设计、材料使用、进一步到模拟、量测的一条龙模式。


日月光集团2019年5G mmWave AiP封装将持续量产,目前半导体封装趋势来看,各类SiP的系统模块也会持续整合成更大的系统级封装,将天线模块直接与RF前端模块一同做在同一个封装上,将成为5G世代主流。一线芯片业者也思索各种可能的生意模式,如天线模块、RF前端模块个别销售、或是提供系统厂商整合型解决方案等。


熟悉封测业者不讳言,具有水平合并、垂直整合综效的日月光投控可说是5G异质整合最大赢家,客户包括联发科、华为海思、高通等一线业者,皆找上日月光、硅品进行Sub-6 GHz、mmWave用RF模块、天线模块异质整合SiP封测代工,甚至是三星也已经间接切入。


尽管台积电具有晶圆级制程的InFO_AiP封装技术,但日月光集团在水平客户扩展、上下游基板、材料、研发、量测、测试等领域,具有强大的成本控制能力,5G世代势必要走向量能的大爆发,将成为台系IC封测龙头的最好机会,其中,今年底日月光、硅品将有机会真正进行业务面的实质讨论,业界也期待合并综效进一步放大。


不让大厂专美RF异质整合商机 鸿海旗下讯芯、国巨旗下同欣电蓄势待发


而5G世代不仅是智能型手机的改朝换代,诸如资料中心、边缘运算、终端百花齐放的各类IoT装置,都充斥着5G广大商机。而针对SiP趋势,包括有意发展半导体事业的EMS龙头鸿海集团、积极找寻下一个成长蓝海的被动元件龙头国巨集团,「异质整合」恐怕是成为各据山头的龙头公司殊途同归的最大公约数。


鸿海积极欲跨入半导体事业,旗下讯芯在光收发模块、RF无线通讯模块的SiP,可说是近期最强且可持续的成长动能。业者坦言,以往仅着墨核心零组件的SiP,类似像「心脏」部分,现今全面扩及到「整体模块封装」,打入美系龙头大厂供应链,产能利用率也从2019年初起一路维持高档。


5G用无线通讯模块(包括RF、PA元件/模块)更走向异质整合,以往要整合15~18个芯片,5G更提升到25~27颗芯片,预计今年第3季开始各类针对5G基地台用的SiP模块开始量产。4G世代RF元件组合仅有1,000多种,但5G将有更多新频段释出,同时要向下兼容4G、3G,保守估计RF元件组合模式将超过1万种。


讯芯在5G SiP模块封装良率,也已经来到8~9成甚至以上的高水平。能够进行复杂的异质整合封装的业者不多,台厂除了日月光投控领衔外,讯芯具有鸿海旗下鸿腾精密等集团整合优势,加上本身制程能力优于长电科技等陆系业者,自然将成为5G SiP异质整合世代主要赢家之一。


事实上,5G所需的高频天线元件就是被动元件一种,全球芯片电阻(R-Chip)龙头、第三大积层陶瓷电容(MLCC)业者国巨集团在董事长陈泰铭的购并布局下,锁定5G RF领域,积极转型为「整体关键零组件」供应商的转型计划正持续进行。


观察国巨集团动向,旗下电感厂新奇力新集团已经把天线、RF列为重点,设立天线与低温共烧陶瓷技术(LTCC)两大生产线,也将成立RF测试中心。旗下铝质电解电容厂新凯美集团,则购并或入股了帛汉、同欣电等业者。


其中,同欣电具有RF通讯模块封装、混合IC模块封装、陶瓷基板、CIS元件封测等几大领域业务,RF封装是布局5G世代不可或缺的一环,陈泰铭也已经正式接掌同欣电董事长职务。而国巨本身近期也吃下保护元件厂君耀、天线元件业者美商普思电子等。普思电子客户群囊括思科(Cisco)、诺基亚(Nokia)等国际网通设备龙头,泛国巨体系追求作为5G世代的关键零组件供应商,布局力道也不在话下。


5G基础建设三五族、IC载板受惠 基地台芯片测试京元电给力


而在2019~2021年,最实在的5G订单贡献恐怕是基础建设先行。由于5G的高频特性,基地台数量将是4G世代的4~16倍之多,庞大量能率先挹注基地台用芯片、RF、PA (功率放大器)元件需求,这也是台系化合物半导体晶圆代工龙头稳懋、上游磊芯片业者全新光电等业者今年稳健的业绩来源。


而直接承接华为海思基地台芯片、RF芯片测试的京元电,更是海思稳健的合作伙伴,预计2020年将携手海思进一步跨入mmWave测试领域,先前也公布了旗下苏州厂京隆科技的联贷案完成,据了解,其资金用于扩充测试产能,有50%以上将支援华为海思的5G基地台布局。基地台、网通芯片大量采用FC-BGA封装,有利于硅品等业者接单,同步推动FC-BGA IC载板业者如南电、欣兴等厂商供需吃紧。


台系三五族业者尚包括环宇、宏捷科、英特磊等,估计将持续受惠于5G基础建设对于砷化镓、磷化铟(InP)等元件需求,未来更进一步跨入氮化镓(GaN)等更适用于高频元件之领域,这也是如台积电、世界先进、精材等既有硅基晶圆代工厂、后段封测厂看到的新蓝海。


值得注意的是,美系RF、PA IDM大厂Skyworks、Qorvo、新博通的寡占态势,今年中美贸易大战以后将推动华为海思更进一步「跳过美系IDM厂」,直接找上稳懋等业者代工,「新亚洲供应链」已经渐渐成形。


相关业者看好,未来5G手机的PA化合物半导体材料用量,相比4G世代至少有20%的增加。若以元件颗数计算,更是必定看增。5G PA相关供应链业者将期待商机爆发力一路从基础建设再步入手机,这已经是不可逆的主流趋势无误,台系业者有机会在中美两强之间,找到自己的绝佳定位。

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