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2018年中国SIP行业市场发展分析:智能手机与可穿戴设备助力SIP [图]

2019年09月12日 13:11:41字号:T|T

    SIP(Session Initiation Protocol,会话初始协议)是由IETF(Internet Engineering Task Force,因特网工程任务组)制定的多媒体通信协议。它是一个基于文本的应用层控制协议,用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话。广泛应用于CS(Circuit Switched,电路交换)、NGN(Next Generation Network,下一代网络)以及IMS(IP Multimedia Subsystem,IP多媒体子系统)的网络中,可以支持并应用于语音、视频、数据等多媒体业务,同时也可以应用于Presence(呈现)、Instant Message(即时消息)等特色业务。可以说,有IP网络的地方就有SIP协议的存在。

    SIP是类似于HTTP。SIP可以减少应用特别是高级应用的开发时间。由于基于IP协议的SIP利用了IP网络,固定网运营商也会逐渐认识到SIP技术对于他们的远意义。

    近年来,伴随摩尔定律趋于放缓,同时受到PCB板工艺的限制,集成电路系统的性能提升遇到瓶颈。除了追求器件功耗下降和性能提升之外,产业也越来越重视封装技术。目前行业中有两种主流的封装技术:针对晶圆级的系统级芯片(Systemon Chip,SoC,也称片上系统)和针对组件级的系统级封装(System in Package,SiP)。其中SoC从设计的角度出发,将不同功能的IC整合到一颗芯片中;而SiP 从封装角度出发,将多种功能芯片,包括处理器、存储器等芯片通过并排或叠加的封装方式集成到一起,从而形成可实现一定 功能的系统或子系统。

    SiP 因具有体积小、功耗低、开发周期短、集成度高等优势成为热门研发方向。与普通PCB上摊开摆放芯片的方式相比,SiP具有小型化、低功耗、高性能的优势。在实现相同的功能的前提下,SiP只需PCB面积的10%-20%左右,功耗只有40%左右,同时由于面积更小,互连线更短,所以SiP的高频特性更好。另外,与SoC相比,SiP具有开发周期短、成本较低的优势。综合来看,SiP是实现超越摩尔定律,并将成本和密度延续下去的重要方向。

    SoC 和SiP区别

SoC
SiP
一个芯片就是一个系统
集成系统的各个芯片及无源器件
受材料、 IC 不同工艺限制
在基板上装配
更高的密度,更高速
可集成各种工艺的元件,如射频器件、RLC
Die尺寸较大
测试较复杂
较高的开发成本
较低的开发成本
开发周期长,良率较低
开发周期短,良率较高
摩尔定律发展方向
超越摩尔定律方向

数据来源:公开资料整理

    一 、智能手机

    SiP 尤其适合产品型号多、更新速度快、小型化程度高的消费电子领域。SoC和SiP两种解决方案可以互相补充,服务不同的市场。SoC封装的市场目标是高性能的系统,适合生命周期长、出货量大的产品以充分摊销成本;而SiP封装凭借灵活度高、功耗低、成本低、体积小、生产周期短等特点,不仅可以广泛用于工业应用和物联网领域,在智能手机以及智能手表、无线耳机、智能眼镜等领域也有非常广阔的市场。根据智研咨询的数据, 智能手机占据SiP 下游应用领域的70% ,是第一大应用场景。

    智能手机是SiP 主要应用领域

数据来源:公开资料整理

    SiP模组的生产工艺流程厂、步骤多,且融合了封装和SMT组装双重工艺,前者包括PCB、LTCC、Silicon Submount,需要在上游封装厂完成,后者包括传统封装工艺(Wire bond 和 Flip Chip)和SMT设备,在下游EMS厂商完成。

    对于半导体封装测试行业,经过一系列行业内并购整合,目前全球半导体封装测试行业呈现中国台湾、中国大陆、美国三足鼎立格局,根据调查数据显示,2018年台湾企业日月光在封测行业中市占率全球第一,与矽品精密 (已被日月光并购) 合计市占率近30%,安靠和长电科技分列二三名。2018年全球前十大封测厂市场份额合计已超过80%,行业集中度较高。

2017 年及2018 年全球前十大封测厂

公司名称
地区
2018年营收(亿美元)
2018年市占率(%)
日月光ASE
中国台湾
53.32
19
安靠Amkor
美国
43.16
15.4
长电科技JCET
中国大陆
36.44
13
矽品精密SPIL
中国台湾
28.98
10.3
力成科技PTI
中国台湾
22.56
8
通富微电TF
中国大陆
10.86
3.9
华天科技HUATIAN
中国大陆
10.67
3.8
联合科技UTAC
新加坡
7.9
2.8
京元电子JYEC
中国台湾
6.9
2.5
颀邦Chipbond
中国台湾
6.21
2.2

数据来源:公开资料整理

    SiP 综合了现有的芯片资源和封测技术工艺成熟的优势,能有效减小电路板体积,节约手机内部空间,在手机中应用十分广泛。目前,手机中射频前端模组采用复杂的SiP架构,将10-15个裸片(开关、滤波器、PA等部件)通过引线(Wirebond、倒装芯片(FlipChip)、铜柱(Cu pillar)等互连技术封装在一起,其他应用模块包括WiFi/蓝牙模组、NFC、基带芯片等。

    二、手机sip 推动要素——UWB 技术重获关注

    超宽带技术(Ultra Wide Band,UWB)技术是一种无载波通信技术。它通过发送和具有纳秒或皮秒以下极窄脉冲来传输数据,从而使信号具有GHz量级的带宽。UWB技术有着悠久的发展历史,但过去只应用于军用领域,2002年2月,美国联邦通信委员会(FCC)批准UWB技术进入民用领域,并对UWB进行了重新定义,规定UWB信号为相对带宽大于20%或-10dB带宽大于500MHz的无线电信号。此后UWB无线通信逐渐成为短距离、高速无线网络最热门的物理层技术之一。 与其他无线通信技术相比,UWB 具有数据传输速率高、系统复杂度低、抗干扰能力强、定位精度高等优点,尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入,建立一个高效的无线局域网或无线个域网。

    主流无线传输技术对比

-
ZigBee
蓝牙
WiFi
UWB
传输距离
75m-2km
10m左右
约90m
10-20m
最大传输速率
250Kb/s
1Mb/s
54Mb/s
110Mb/s
工作频段
2.4GHz
2.4GHz
2.4GHz
5GHz
806-960MHz
1710-1885MHz
2500-2690MHz
传入功率
成本
抗干扰性
中等
协议
IEEE 802.15.4
IEEE 802.15.1x
IEEE 802.11g
IEEE 802.11b
-
应用领域
工业控制、医疗等
移动设备、外设
小规模接入组网
短距离、大容量、高速传输

数据来源:公开资料整理

    由于UWB 在定位精度和近距离数据传输方面的卓越优势,其在室内定位和家庭无线消费市场具有广阔应用场景。未来无线定位技术的趋势是室内定位与室外定位相结合,实现无缝、精确的定位,而现有网络技术还不能完全满足这个要求,UWB信号可穿透障碍物能力强,理论上可实现厘米级定位,在智慧工厂、隧道/地铁、养老院、博物馆等有定位需求的室内潜在市场较大。

    UWB 是SiP 的理想应用之一,一颗典型的UWB芯片组可将MAC、基带处理芯片、收发器、天线等模块封装在一起,多家业内巨头均已开始布局。

    自从苹果在iPhone 6s中部分使用了SiP封装后,便一直是SiP的坚定推动者,根据调查数据显示,iPhone X中SiP封装的占比已高达38%。历代iPhone功能和器件不断增加,但手机厚度却没有明显增加,SiP封装功不可没。以iPhone7为例,其WiFi模组使用了SiP封装,在配备了更大尺寸的线性马达的情况下依然将电池容量从2650mAh提升到2900mAh,提高了手机空间利用率。近年来,越来越多IC封装测试公司和EMS公司进入SiP领域,SiP封装逐渐被市场认可。

    iPhone X 中SiP 占比高达38%

数据来源:公开资料整理

    智能手机SiP 颗数不断增加 , 射频前端SiP 市场前景广阔。射频前端SiP包含两部分封装:各种射频器件的一级封装,如芯片、滤波器、开关和放大器的封装,以及在表面贴装(Surface Mounted Technology,SMT)阶段进行的二级SiP封装,将各种器件与无源器件一起组装在SiP基板上。据Yole统计,2018年射频前端模组SiP市场(包括一级和二级封装)总规模为33亿美元,预计2023年将增长至53亿美元,2018~2023年复合增长率将达到11.3%。

    2018-2023年射频前端模组SiP 市场规模及预测

数据来源:公开资料整理

    5G 射频前端集成度 将 通过新的封装解决方案进一步提高。与4G时代仍然采用分立的RF器件不同,5G毫米波阶段射频前端将走向高度整合。其中,与双工器集成的前端模块(FEMiD)及与双工器集成的PA模块(PAMiD)将各种组件,如PA,开关,滤波器集成到前端模块。这些新型集成模块有助于进一步降低复杂性,减少使用空间。

    三、可穿戴设备 SiP

    智能手表是5G 物联网时代人机交互的另一大重要硬件设备,自面世以来,其性能和技术不断提升,功能也逐渐趋于多样化 ,其中以Apple Watch 最有代表性。 。2018年9月发布的最新第四代Apple Watch产品,其零组件如屏幕、传感器等的性能相比前几代都有质的提升,同时还可支持通话、运动记录、听音乐、心率检测、防水等多样化的功能,用户体验不断提升。

Apple Watch 历代产品参数一览

-
Apple Watch Series1
Apple Watch Series2
Apple Watch Series3
Apple Watch Series4
发布时间
2014年9月
2016年9月
2017年9月
2018年9月
芯片/存储容量
S1
8GB
双核S2
8GB
双核S3、W2无线芯片
8/16GB
64位双核S4、W3无线芯片
16GB
表壳/表带
铝金属表壳
运动型表带
增加不锈钢、陶瓷表壳
增加不锈钢、皮革、尼龙表带
增加Nike运动表带和爱马仕表带
增加回环式尼龙运动表带
全陶瓷和蓝宝石玻璃表背
屏幕
OLED Retina显示屏,支持Force
Touch,屏幕亮度450尼特
增加蓝宝石玻璃镜面
2倍屏幕亮度(1000尼特)
无明显差别
屏幕面积增加30%
续航时间/防水
18小时续航时间
防水溅,不可下水
18小时续航时间
50米防水
18小时续航时间
50米防水
18小时续航时间
50米防水
通讯
支持蓝牙4.0
支持蓝牙4.0
支持蓝牙4.2;搭载LTE,使用eSIM
卡和屏幕天线可独立通话
支持蓝牙5.0
增加SOS紧急联络功能
传感器
加速度传感器、心率传感器、陀螺仪、
环境光传感器
增加GPS和GLONASS
新增气压高度计
优化的加速度传感器和陀螺仪;
支持心电图检测

数据来源:公开资料整理

    得益于智能手表越来越多样化的功能以及越来越佳的用户体验,其市场规模也在过去实现了 显著成长。据调查数据显示,全球可穿戴设备出货量2018年达1.44亿,同比增25.2%,增速相比16和17年明显提升。其中领先品牌Apple Watch 2018年出货量达2330万部 (市占率 16% ),同比增31.6%。 预计未来随着5G 物联网的进一步铺开,智能手表和可穿戴的市场规模将持续扩大。预测全球智能手表和整体可穿戴设备市场2017-2022年的复合增速分别为23%和26%。

    TWS耳机是真正无线立体声(True Wireless Stereo)耳机,其工作方式是手机通过蓝牙连接主耳机,再由主耳机通过无线方式连接副耳机,其外部构造完全摒弃了线材连接。TWS。 耳机具备便利的优良特点。与传统有线耳机相比,摆脱线材的TWS耳机更加轻便简洁,给消费着带来了极致的便利,根据调查数据显示,在所有耳机中,消费者对无线耳机的关注比例最高,达到了54.9%。

    随着TWS耳机的快速迭代,其续航能力也不断延长,最新的苹果AirPods单次充电可聆听5小时,充电盒辅助下可达24小时,华为Freebuds单次充电可支持2小时通话,充电盒辅助下可延长至15小时。同时,蓝牙5.0技术的突破使得传输速度上限达到24Mbps,是4.2时期的两倍,传输级别也随之上升到无损级别,这直接提升了通话和音乐的音质,使得用户体验极大改善。此外,TWS耳机价格也在逐步降低,除了头部品牌价格仍保持在千元左右的水平外,大量300-600元的中低价TWS耳机诞生,这有助于TWS耳机的放量,同时培养消费者习惯,促进TWS耳机的渗透。

    相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年中国SIP电话终端市场专项调查及发展趋势分析报告》 

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