全球手機出貨量增速下降。地緣政治環(huán)境的惡化加劇了全球通貨膨脹,居民可支配收入減少及貨幣購買力下降,導(dǎo)致全球電子產(chǎn)品市場疲軟。受大多數(shù)發(fā)達國家及中國市場的智能手機普及率逐步飽和、手機技術(shù)創(chuàng)新放緩和用戶換機周期拉長等多重因素影響,2022年1—6月全球手機出貨量達5.98億部,同比下降3.1%。我國手機市場需求降溫,2022年1—6月國內(nèi)手機累計出貨量達1.36億部,同比下降21.7%。
中國手機品牌影響力逐步提升。2021年全球手機出貨量達13.4億部,其中我國品牌手機7.47億部,占比55.8%。全球排名前10位的品牌中有7個來自中國,小米、vivo和OPPO分別位列第3~5位。除華為外,我國其他手機品牌出貨量均出現(xiàn)不同程度的增長,榮耀手機市場份額升至4.9%。2022年1—6月,國內(nèi)手機市場國產(chǎn)品牌累計出貨量達1.15億部,占比84.5%。國內(nèi)市場排名前5位的品牌我國占4席,分別為OPPO、vivo、小米和榮耀,合計市場占比68.5%,行業(yè)集中化態(tài)勢明顯。
5G成為手機主流制式。隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度的加快和產(chǎn)業(yè)的不斷成熟,5G手機滲透率持續(xù)提升。2022年上半年,全球5G手機出貨量超過4G,達2.9億部,占同期手機出貨量的48.5%。我國5G手機滲透率全球第一,2022年上半年5G手機出貨量達1.09億部,占比維持在80%左右。
5G手機芯片需求旺盛
不同品牌及價位的5G手機整體芯片架構(gòu)差異較小。5G手機由硬件和軟件兩部分組成,硬件主要分為芯片、半導(dǎo)體元器件和零部件,軟件則主要包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。5G手機硬件的核心是芯片與關(guān)鍵元器件,其中芯片的組成相對固定,包括移動通信類、處理器類、存儲類、電源管理類、無線連接類、應(yīng)用和安全類等。
5G手機芯片總數(shù)約為4G手機的兩倍。究其原因,一是5G手機支持更多頻段,有更多的射頻通道和天線,使得射頻芯片數(shù)量翻倍甚至四倍于4G;二是5G更高的峰值速率和更低的處理時延,催生出更多元的技術(shù)融合與應(yīng)用服務(wù),如本地AI芯片、多攝像頭、4K視頻、AR/VR和3D游戲等,要求手機有更強的數(shù)據(jù)處理能力和更快的響應(yīng)速度,大量增加了對存儲類芯片和處理器芯片的需求;三是5G手機上更多的芯片、元器件和零部件的有效運行,需要兩倍甚至更多的電源管理芯片以優(yōu)化功耗性能。
物聯(lián)網(wǎng)或成5G芯片新市場
全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)持續(xù)上升,中國芯片需求占全球的60%。2021年底,全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)超過20億,其中我國有13.99億,占比超60%。2022年8月,我國蜂窩物聯(lián)網(wǎng)用戶規(guī)模達16.98億戶,首次超移動電話用戶數(shù)。預(yù)計2025年全球連接數(shù)會擴大到40億。
國內(nèi)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)芯片出貨量國產(chǎn)品牌占比超70%,5G占比尚低,但增長趨勢顯現(xiàn)。2022年1—5月我國物聯(lián)網(wǎng)終端進網(wǎng)設(shè)備超過70%都搭載了國內(nèi)品牌芯片,出貨量達3631.4萬臺,同比增長25%;我國50多家企業(yè)推出了70款5G物聯(lián)網(wǎng)新產(chǎn)品,同比增長40%,占比11.3%;5G物聯(lián)網(wǎng)終端出貨量達47.8萬部,同比增長155.8%,占比1.3%。物聯(lián)網(wǎng)終端品類豐富,向生產(chǎn)生活各個領(lǐng)域延伸,持續(xù)涌現(xiàn)出新能源、兩輪車、機器人等多種新類型終端。
首個5G物聯(lián)網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布,將促進5G向蜂窩物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域滲透,我國已積極投入芯片研發(fā)。2022年6月3GPP凍結(jié)5G標(biāo)準(zhǔn)版本R17,引入了第一項基于5G的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方案RedCap。國內(nèi)多家芯片企業(yè)與全球同步啟動RedCap芯片研發(fā),IMT-2020(5G)推進組已經(jīng)完成RedCap關(guān)鍵技術(shù)驗證方案的制定并開始進行技術(shù)試驗。預(yù)計2023年我國發(fā)布第一款RedCap通信芯片。隨著RedCap產(chǎn)業(yè)的推進,5G芯片有望在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域形成新的規(guī)模市場。
5G通信芯片復(fù)雜度提升
通信類芯片主要由基帶芯片、射頻收發(fā)芯片和射頻前端器件三部分組成。其中,基帶芯片即調(diào)制解調(diào)器,負(fù)責(zé)對信號進行通信協(xié)議的調(diào)制解調(diào)和信道編碼等數(shù)字信號的處理;射頻收發(fā)芯片用于基帶信號與射頻信號間的轉(zhuǎn)化和還原,包括信號的變頻及信道的選擇和放大;射頻前端主要集成了功率放大器、濾波器、雙工器、射頻開關(guān)和天線調(diào)諧器等多個有源和無源器件,承擔(dān)無線射頻信號的放大、帶外雜波的濾除和上/下行信號的分離等功能。
5G通信類芯片的技術(shù)復(fù)雜度和制造難度大幅提升。具體技術(shù)挑戰(zhàn)包括,要滿足大帶寬、高速率和低時延等苛刻性能指標(biāo)要求,兼容從2G到5G的7種制式,覆蓋全球超過30個工作頻段,支持更復(fù)雜的多天線技術(shù)以及手機芯片對低功耗的需求等。另外,5G引入了更高頻的毫米波,其天線只有米粒大小且對周邊金屬敏感,易受到來自線路的干擾。過去中低頻段分立器件的射頻架構(gòu)不再適用于毫米波頻段,需要進一步提升芯片集成度,采用封裝天線(AiP)的形式,將天線陣列與射頻前端器件一起封裝。這些需求對通信芯片的材料、設(shè)計、工藝和集成度等多個維度提出了更高要求,5G芯片的設(shè)計復(fù)雜度和制造難度大幅提升。
5G商用手機已采用4nm工藝
由于5G技術(shù)復(fù)雜度的大幅提升,在同等工藝水平下,芯片的尺寸和功耗都會遠超4G。為了滿足5G不斷增強的技術(shù)能力及終端應(yīng)用需求,5G芯片設(shè)計企業(yè)不斷追求極致性能,驅(qū)動制造企業(yè)不斷突破芯片工藝。
一代5G商用芯片就采用了當(dāng)時最先進的7nm工藝,短短三年多時間,5G手機規(guī)模商用芯片的工藝已從7nm快速提升至4nm。從2022年開始,各大品牌旗艦機型開始搭載4nm芯片,2022年1—5月國內(nèi)采用4nm芯片的手機市場份額約為8%,采用7nm及更先進工藝芯片的5G手機市場占比已高達97%。芯片的工藝升級還未止步,2022年6月三星宣布3nm芯片開始在韓國量產(chǎn);臺積電已量產(chǎn)4nm芯片,并計劃于2022年下半年量產(chǎn)3nm芯片。