十年之癢,智能手機NFC芯片應期待怎樣的未來?
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今年第一季度之后,各大全球知名消費類電子調研機構紛紛下調了今年智能手機出貨量的預期,各種跡象顯示,2022年對各大手機廠商來說,是一個“小寒冬”。
如果選取Counterpoint,IDC和SA這三家取平均數,今年第一季度中國大陸智能手機出貨量約為7300萬部左右,同比下降15%。與此同時,近期蘋果接連砍掉iPhone SE、AirPods的產量訂單,繼手機和TWS耳機產業鏈傳出砍單消息之后,新一波砍單潮也已蔓延至PC行業。眾多海內外行業分析師已經開始集體診斷手機、PC等需求萎靡不振背景下的供應鏈的惡傳導效應。
客觀來講,每年第一季度一般都是手機和PC行業全年出貨量最低的一個季度,但前三個月國內外換機潮烈度的消減,到底是傳統意義上的供應鏈合理范圍內的升降波動,還是預示著高增量時代的告別,這個結論恐怕要等到二三季度才能更加清晰。不過全球各大知名拆機機構已經先行一步,對外部地緣政治和疫情反復之下的消費類電子行業作局部解剖,希望能洞察到一些顯微的供應鏈層面的變化。
比如日本著名拆機機構Fomalhaut Techno Solutions解剖了榮耀 X30,僅僅通過這一款機型,就很直觀地揭示了榮耀離開華為單飛之后的供應商變化。
本文結合海外拆機機構Tecinsights,ifixit等,聚焦NFC芯片在某些旗艦手機中的應用,對消費類電子產業的某些局部范圍內的供應鏈作一個側面的觀察。
離不開射頻的NFC
NFC技術脫胎于RFID。RFID顧名思義,這四個字母可以拆解為RF和ID,即非接觸式身份識別技術。NFC設備再通信時使用無線射頻技術,工作頻段在13.56Mhz,是近距離無線通信技術的一種,這也是為何各大分析機構在調研時,把NFC技術和WLAN、藍牙和GNSS歸為一類,屬于非接觸式短距離通信類別的一種。NFC突破RFID的地方在于其雙向識別和連接的特點,發射端和接收端不再限于固定的主從關系,在主動模式下,雙方都可以作為主設備進行數據的點對點傳輸,在門禁控制、娛樂場所售票,無接觸支付和汽車遙控鑰匙等應用場景有著廣泛應用。
與無線快充一樣,根據NFC芯片的工作原理,NFC根據不同的通信環節也有一個運作鏈條,NFC readers(讀寫器),NFC tags(標簽)和NFC controller chips(控制芯片)。NFC讀寫器芯片是系統的有源部分,因為顧名思義,它在觸發特定響應之前“讀取”(或處理)信息。它提供電源并向系統的無源部分(即NFC標簽)發送NFC指令。具備集成式解決方案的NFC控制器芯片將reader和tag結合在一起,一般會嵌入在支持NFC芯片的設備中(智能手機中內置),這也是本文主要考察的對象。
雖然早在2006年6月,當時在全球手機銷量處于龍頭地位的諾基亞就和中國移動、飛利浦、易通卡公司在廈門啟動了中國首個NFC手機支付試驗。用戶使用內嵌NFC模塊的諾基亞3220手機,可在任何一個易通卡覆蓋的營業網點(公交、汽車、輪渡、電影院、快餐店)進行手機支付。NFC技術首次被引入智能手機則要等到2011年9月,距今已經有了十多年的發展歷史。
智能手機NFC芯片供應商的高度集中
不妨先來看一下全球某知名半導體分析機構給出的數據,該數據指向著NFC芯片供應商2019年和2020年的營收和排名情況。
這個排名基本上反映了目前全球NFC芯片供應鏈條的整體概況的特點,即高度集中,尤其是恩智浦(NXP)占到了全球NFC市場份額的接近80%(78.7%)。
NXP在NFC智能手機芯片領域的霸主地位極為牢固,很大一部分原因是吃到了規則制定者和專利紅利。NFC是飛利浦公司發起,由諾基亞、索尼等廠商聯合主推的一項無線技術。2002年,NFC被批準成為ISO/IEC IS 18092國際標準,NXP前母公司飛利浦在非接觸IC卡方面是業界領頭者,其Mifare芯片卡技術廣泛使用于世界幾個大型交通運輸系統上,也使用在VISA信用卡等金融服務上。NXP從飛利浦拆分出來之后,于2015年以將近120億美元的價格收購了飛思卡爾,融合了飛思卡爾在無線充電和Face ID芯片技術,進一步加強了無線通訊傳輸領域的市場地位。
NXP官方網站上展示了NFC芯片工作原理
這一地位也可以通過一個側面得到足夠的顯示。過去幾年來,NXP時不時會傳出被收購的風聞,而且確實差一點被真的收購。2016年10月,高通和NXP就440億美元的收購協議達成一致,震驚了全球半導體產業,雖然此次交易最終未能通過中國監管部門的通過,當在汽車通信芯片尚未由清晰路線路的高通,其CEO并不諱言,收購NXP的主要動機之一就是看重其NFC和在Face ID領域的技術積累;此外,近年來三星電子屢屢傳出也將向NXP發起收購邀約,背后的意圖,顯然也和NXP在消費類電子行業的布局緊密相關。
NXP的NFC芯片于蘋果手機的高度關聯性也歷來為業內所矚目,這也是NXP站立產業鏈山巔的最有力保證。2016年,Apple更新了Core NFC SDK 并為iPhone 7開放了全系列的NFC功能,NXP的NFC controller開始登堂入室。2019 年9月iOS13發布,Apple允許第三方開發人員使用NFC身份驗證和識別創建應用程序。
Apple Pay雖然在國內略顯雞肋,但是此支付手段是該公司打入國際金融體系的一個楔子,并且其基于NFC的汽車鑰匙功能為未來蘋果汽車的芯片集成度也打開了一扇門,在以上領域,蘋果和NXP的合作便顯得愈發緊密。
查詢了拆機機構Tec Insights歷年的拆機報告, iPhone 7/7 Plus和 Watch Series 2用的是同一款NXP的NFC controller——PN67V,芯片標號為7PN549;在iPhone X/8/8 Plus和 Watch Series 3中則是PN80V系列,拆機顯示的芯片標號為7PN552,而這有著非常相似的模具平面圖,并且具有相同的封裝模具尺寸,均為 7.89平方毫米,可以判斷用的是同一款工藝系列。
iPhoneX中標號100VB27的NFC控制芯片
再結合另一家拆機機構ifixit,和Tec Insights系列相比對,我們基本可以得出結論,蘋果手機的內置NFC嵌入芯片的供應商均為NXP,這也能映照為何NXP在這一領域的市占率如此之高。從iPhone 6的NXP PN65V到iPhone 10代的NXP 100VB27,再到最新款iPhone 13 pro的NXP SN210,可以說NXP的NFC芯片已深植于iPhone的整個設計版圖,包括位于手機頂頭的天線模組以及射頻前端,NXP給出了一整套NFC解決方案。
日本著名拆機機構Fomalhaut Techno Solutions還拆解了今年剛上市的iPhone SE,NFC控制芯片顯示“未能識別”,推測,新版iPhone SE的NFC供應商應該依然還是NXP。
除此之外,我們還看到NXP在華為和三星智能手機上的廣泛存在。
上面兩圖分別是華為P9至P20,以及華為手表的NFC controller芯片的供應情況(第二張圖8這個數字代表安卓版本,圖源:維基百科)。
通過各家拆機機構提供的數據,可以檢索到自2012年以來,NXP的NFC controller中的PN544系列在各大智能手機的均有供貨,如諾基亞的C7,N9,Lumia 928,三星Galaxy J7,Galaxy Note II,Galaxy Note 3,小米Mi 2A,摩托羅拉Moto X等;華為P10和智能手表均采用的是NXP的PN548;不過從2015年開始,三星在部分機型中采用了自產的Samsung S3FWRN5的NFC控制器。智能手機的總體面貌基本能反映NXP與三星在NFC芯片市占率的高下。
NFC未來面臨的幾大問題
NFC的終端應用由于和各類支付場景、ID識別和入戶、駕車的門禁緊密相關,必然牽扯到數據安全范疇,芯片在推向市場時需要通過內部“行規”和外部的“業規”兩大認證關卡,比如意法半導體(ST)的ST25TV系列NFC標簽芯片,雖然屬于無源器件,但該芯片代表著工業類應用,客戶需求涉及資產追蹤、防偽和門禁,產品設計需要同時符合NFC Forum的NFC-V Technology規范和工業ISO/IEC 15693 RFID規范。
如前所述,智能手機的NFC芯片供應鏈相對非常牢固,在牽扯到專利訴訟時必將牽一發而動全身,高通對NXP的覬覦曾引起蘋果的忌憚,當時業界傳出以ST代NXP的傳聞,在未來若重現類似場景也并非完全不可能。對此,集微咨詢研究總監趙翼認為:“目前市場上國內頭部的手機品牌如Oppo,小米和榮耀等的NFC芯片也是大部分采用的NXP,但各種跡象顯示ST的NFC芯片缺貨。”可見,多元化的NFC芯片供貨渠道未必不是眾多客戶的呼聲。
其次,類似前端射頻芯片的模組化趨勢,NFC芯片作為一整套解決方案和手機廠商的整體設計原則也越來越貼合。基于NFC芯片的工作原理,即使啟用了NFC功能,手機也不會持續檢查附近的NFC標簽,相反,它定期檢查附近是否有NFC標簽等待讀取。這與標簽技術無關,而是每一部手機所固有的,檢查間隔取決于幾個不同的因素,包括制造商偏好、操作系統、功率設置、其它占用處理器時間的后臺應用程序等等,NFC芯片在智能手機領域,正在期待一個更為垂直化供應的未來。
寫在最后
目前市面上幾乎所有的智能手機NFC controller都采用了極精細的BGA封裝(UFBGA),在保證高集成度的同時滿足極低的功耗需求。u-blox中國區經理陳浩珉先生告訴,他們的GNSS芯片雖然也有低功耗需求,但采用了更為緊湊的QFN封裝:“UFBGA則需要焊球和點膠,相比QFN牢固性稍差。”
與相對成熟的封裝類型構成反差的是,NFC芯片的生態系統因消費類、工業類的不同終端需求而較為割裂的破碎,手機無線連接類型芯片的模組化整合勢在必行,畢竟,拆機報告顯示,這個成本只有三四美元的小物件,背后卻有著連接大世界的關懷。(Aaron)
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- 編輯:李娜
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