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前端射頻大廠財務與專利分析
 

【作者: 黃靖凱】   2020年09月10日 星期四

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前端射頻主要技術集中在功率放大器(Power Amplifier;PA)、低噪音放大器(Low Noise Amplifier;LNA)與濾波器(Filter),目前全球市場由Skyworks、Qorvo、Broadcom與Murata四家公司寡占。在PA與LNA等功率放大器相關元件,Skyworks市占率最高,但目前逐漸被Qorvo趕上,兩家公司大約皆有三分之一市占,而Broadcom大約為20%,Murata則為5~6%,合計四家公司在PA與LNA等功率放大器市場占超過九成。


濾波器方面,則可分為表面聲波(Surface acoustic wave;SAW)與體聲波(Bulk Acoustic Wave;BAW)濾波器兩種主要技術,依據結構不同,SAW發展較為成熟且製作簡單相對BAW簡單,然而BAW濾波器更適合3GHz以上高頻環境下工作。目前SAW濾波器市場由Murata占據一半,Skyrworks約9%,其餘則被太陽誘電、TDK與Qorvo等大廠瓜分;BAW濾波器則由Broadcom領導超過85%市場,Qorvo約有8%左右市占。



圖一 : 隨著5G與高頻通訊演進,前端射頻模組技術重要性將越來越高。
圖一 : 隨著5G與高頻通訊演進,前端射頻模組技術重要性將越來越高。

(source:Silicon Austria Labs)


四家主要大廠在經營方向上有明顯的不同,其中Skyworks與Qorvo主要營收來自於前端射頻模組,屬於產品類型集中廠商;Broadcom產品組合相當多元,除前端模組外還包含交換機晶片、Wi-Fi SoC與通訊IC,近期積極朝向企業軟體發展,有逐漸淡出前端射頻市場趨勢;Murata主力則在SAW濾波器與被動元件、陶瓷元件等,此外通訊模組封裝也占很大一部分營收。


四家大廠中以Broadcom總資產最高,且2019年大幅度增加達674.9美元,其次為Murata共2.2兆日圓(約205.9億美元),Qorvo與Skyworks則分別為65.2億美元與50.9億美元。然而Broadcom也是槓桿最高公司,以資產負債比(總負債能占總資產比率)評估,一般而言會希望控制在50%以下,但Broadcom在2019年達到63%,相較於次高的Qorvo為33.4%高出近一倍,最低為Skyworks僅16.2%。


併購所造成溢價將會被算入商譽,因此若商譽過高則每年所需攤銷費用壓力會越高,Broadcom從2017年商譽占總資產45.4%,到2019年底已達一半以上,相關收購無形資產攤銷費用逐年上升,在2019年達到40億美元,然而Broadcom每年稅前息前淨利率卻從2017年10.3%提升至2019年20.3%。


Broadcom是透過收購成長企業,從近期併購計畫可看出有意從無線通訊事業逐漸跨入企業軟體市場,例如在2018年以近190億美元收購企業軟體公司CA Technologies,與2019年11月完成Symantec旗下企業安全業務,斥資107億美元,經由良性、具未來性的資產併購,Broadcom反而成為這四家廠商中產品組合最全面,對單一公司曝險最低企業。


反觀Qorvo商譽達到總資產37%,在2019年為24.2億美元,主要來源為2015年TriQuint Semiconductor與RF Micro Devices合併,每年攤銷費用也高達4億美元至6億美元,這些費用對Qorvo財務造成不小壓力,自從合併成立以來至2019年第一季,大部分時間都處於淨損狀態。其餘兩家廠商在無形資產結構上,Skyworks商譽大約為四分之一,攤銷費用約在3億美元內且逐年減少,而最低的Murata商譽占比約為4%,對於其營運造成壓力並不大。


從長期負債大多用來進行收購與擴廠等長期投資,因此以各家公司2016年長期負債作為基期,可觀察到四家大廠皆大幅增加,尤其Broadcom與Qorvo增加幅度最高,分別達1.81倍與1.77倍,Skyworks與Murata也皆有約1.17倍成長;此外,Qorvo與Murata現金持有也不斷增加,其中Qorvo在2017年為8.4億美元,到2019年底達到近11億美元,Murata也從2017年1490億日圓(約13.7億美元)增加至2019年2349億日圓(約21.6億美元),也顯示未來這兩家公司在現金併購或擴廠的可能。


在營收方面,Skyworks與Qorvo絕大部分產品組合都針對前端射頻模組,Skyworks平均每季銷貨收入為9億美元,Qorvo為7.6億美元,然而Qorvo在銷貨收入上成長有逐漸超越Skyworks傾向,2019年Skyworks與Qorvo營收分別為33億美元與31.4億美元。


Murata平均每銷貨收入收為3656.3億日圓(約33.6億美元),2019年銷貨收入為1.5兆日圓(約140.4億美元),不過Murata產品線相當多元,通訊模組相關銷貨收入為4255億日圓(約39.1億美元),其中除前端模組外,還包含液晶高分子(Liquid-crystal Polymer;LCP)軟板、Wi-Fi與藍牙等模組。而Broadcom產品組合則更廣泛,Bloomberg估計2019年Broadcom在前端射頻銷貨收入大約22億美元,以當年度總銷貨收入226億美元計算其占比不到10%。


從各家業者發表前端射頻專利可了解各個廠商技術優勢,以及未來廠商可能佈局,由2017年至2019年專利發表件數來看,Skyworks共有2360件最多,其次為Murata共計1,595件,Qorvo與Broadcom則分別為937件與334件。


從近三年專利件數可以很明顯的看出Murata在這方面成長,從157件增加至875件,幅度高達5.57倍,其次的Qorvo從272件增加至385件,僅1.42倍,可以看出Murata對於射頻技術重視;而Skyworks在2018年專利發表從802件下降至684件,但2019年又回升至874件。


值得注意的是Broadcom相關專利佈局明顯下降趨勢,從2017年174件下降至2019年僅63件,雖然在2020年1月Broadcom宣布與Apple簽屬價值約150億美元長期供貨協議,其中包含射頻元件,但在過去這段時間Broadcom的確逐漸淡出這方面市場。


以下將2017年至2019年四家公司所發表專利做出統整,並歸納這些公司重點佈局方向,由於Skyworks與Qorvo為前端射頻指標廠商,故從這兩家大廠擷取出主要合作專利分類(Cooperative Patent Classification;CPC),再比照Broadcom與Murata相關專利佈局。


比照Skyworks與Qorvo專利佈局,最多為PA相關電路設計、包絡追蹤(Envelope Tracking;ET)與相關效率提升技術,由於在整個無線通訊裝置中PA是功耗最大的元件之一,若控制不佳容易造成系統用電需求太高甚至過熱,而包絡追蹤技術則是現今前端射頻系統用來控制PA功耗重要演算法。


而兩家大廠在技術差異方面,Skyworks技術強項在模組整合與前端射頻主動、被動元件,Qorvo則是專精於IC相關技術與半導體材料製程,從專利比重上能清楚看到Skyworks針對PA、濾波器與其他元件整體模組整合,而Qorvo則是屬於晶圓IC封裝與濾波器技術。



圖二 : 在專利佈局中,PA相關電路設計、包絡追蹤(ET)與相關效率提升技術都是要點,而從大廠專利可見各家技術的差異。(source:thinkRF)
圖二 : 在專利佈局中,PA相關電路設計、包絡追蹤(ET)與相關效率提升技術都是要點,而從大廠專利可見各家技術的差異。(source:thinkRF)

在軍事雷達、基地台與航太衛星佈局上,Qorvo著重於磊晶技術佈局,尤其針對氮化鎵(Gallium nitride;GaN)等適合用於高頻工作環境半導體製程與IC設計,其相關技術開發已有約20年;而Skyworks雖缺乏相關半導體技術,但投入的導波器與耦合器技術同樣也被大量應用於軍事與基礎設施等市場。


從近期產品發表來看,Qorvo透過GaN技術掌握,一直活躍在軍事航太產業,包含Syrlinks低軌衛星,並與Lockheed Martin、Raytheon等合作美國軍方反砲擊雷達、電子作戰設備,此外GaN技術也相當適合使用於機械電源管理與充電裝置等市場。


Skyworks也透過導波管與耦合器,結合自身砷化鎵(Gallium arsenide;GaAs)晶圓技術推出相關元件與LNA等產品,但本身由於缺乏GaN相關高頻PA技術,在相關市場發展資訊並不多。


而在其他相關專利上,Qorvo旗下的Qorvo Biotechnologies利用BAW技術,開發微生物、病毒或特定化學物質等探測平台,由於濾波器本身為微機電系統(Microelectromechanical Systems;MEMS)一種,而MEMS常被使用於生物探測以及感測元件上,目前與動物診療與藥物公司Zomedica合作,開發針對貓狗免疫檢測儀器,於2019年第四季上市。


最後則觀察到Qualcomm於2017年至2019年與Skyworks共同申請7件專利,都是針對PA包絡追蹤、系統校正與相關電路設計等前端射頻核心技術,因此可以推論Qualcomm近期大動作發展前端射頻,包含2019年9月斥資31億美元購回與TDK合資的與前端射頻公司RF360,以及供應Samsung、Motorola旗艦5G毫米波手機射頻模組,背後技術可能與Skyworks有相當緊密的合作。


對照以上專利,可以看到Broadcom在PA技術掌握相當少,尤其從2017年開始至2019年未發表過任何與PA直接相關專利,整體在前端射頻技術發展也逐漸停滯。Murata反觀從2017年到2019年每年發表專利數成長速度驚人,由23件增加至157件,累積一共達313件,其次能發現Broadcom與Murata有很大專利比重在前端模組整合與封裝,此外Murata也掌握許多濾波器技術。


其實從此處可以了解,雖然Murata過去在射頻領域多為模組組裝與整合,對於PA的掌握度並不高,2020年所發表新產品大多數也仍是被動元件,但由於PA為前端射頻核心技術,對於相關技術掌握除能夠提升模組整合能力外,Murata也積極往RFID、Wi-Fi與藍牙通訊技術發展,例如旗下OWLiQ系列產品就與日本GE Healthcare合作,利用藍牙與RFID等系統針對醫院貴重儀器與人員定位。


Broadcom整體在前端射頻專利分佈相關分散,除了較核心CPC專利外,可以看到大部分佈局圍繞著整個網路系統架構,其實Broadcom技術強項在CPU設計,包含交換機、乙太網路晶片、Wi-Fi與藍牙modem等,因此前端射頻相較之下更像是輔助角色,加上與CPU和企業軟體相比,前端射頻市場也相對侷限,故不難看出Broadcom有意出售相關部門並專注於潛力更大市場。


另一方面,Murata則往RFID發展,在2020年CES展會上發表相關產品,雖然Murata積極開發自有PA技術,但對於3GPP標準熟悉仍落後於Skyworks與Qorvo,也因此Murata近期積極朝向Wi-Fi、藍牙與Zigbee等非蜂巢式物聯網標準,由RFID搭配相關無線通訊技術,提供如智慧家庭、資產設備管理以及企業用物聯網等解決方案。


前端射頻模組技術直接決定無線通訊品質,隨著5G與高頻通訊演進,其重要性將越來越高,臺灣網通技術在過去一直為追趕者角色,因此透過國際大廠對未來布局了解市場發展,能促使我國通訊半導體相關廠商,趕上通訊技術世代交替浪潮。


(本文作者為資策會MIC產業分析師)


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