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  • 十年之痒,智能手机NFC芯片应期待怎样的未来?

  • 发布日期:2022-05-13 12:08    点击次数:189

    今年第一季度之后,各大全球知名消费类电子调研机构纷纷下调了今年智能手机出货量的预期,各种迹象显示,2022年对各大手机厂商来说,是一个“小寒冬”。

    作者|隐德来希    校对|Aaron

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    今年第一季度之后,各大全球知名消费类电子调研机构纷纷下调了今年智能手机出货量的预期,各种迹象显示,2022年对各大手机厂商来说,是一个“小寒冬”。

    如果选取Counterpoint,IDC和SA这三家取平均数,今年第一季度中国大陆智能手机出货量约为7300万部左右,同比下降15%。与此同时,近期苹果接连砍掉iPhone SE、AirPods的产量订单,继手机和TWS耳机产业链传出砍单消息之后,新一波砍单潮也已蔓延至PC行业。众多海内外行业分析师已经开始集体诊断手机、PC等需求萎靡不振背景下的供应链的恶传导效应。

    客观来讲,每年第一季度一般都是手机和PC行业全年出货量最低的一个季度,但前三个月国内外换机潮烈度的消减,到底是传统意义上的供应链合理范围内的升降波动,还是预示着高增量时代的告别,这个结论恐怕要等到二三季度才能更加清晰。不过全球各大知名拆机机构已经先行一步,对外部地缘政治和疫情反复之下的消费类电子行业作局部解剖,希望能洞察到一些显微的供应链层面的变化。

    比如日本著名拆机机构Fomalhaut Techno Solutions解剖了荣耀 X30,仅仅通过这一款机型,就很直观地揭示了荣耀离开华为单飞之后的供应商变化。

    本文结合海外拆机机构Tecinsights,ifixit等,聚焦NFC芯片在某些旗舰手机中的应用,对消费类电子产业的某些局部范围内的供应链作一个侧面的观察。

    离不开射频的NFC

    NFC技术脱胎于RFID。RFID顾名思义,这四个字母可以拆解为RF和ID,即非接触式身份识别技术。NFC设备再通信时使用无线射频技术,工作频段在13.56Mhz,是近距离无线通信技术的一种,这也是为何各大分析机构在调研时,把NFC技术和WLAN、蓝牙和GNSS归为一类,属于非接触式短距离通信类别的一种。NFC突破RFID的地方在于其双向识别和连接的特点,发射端和接收端不再限于固定的主从关系,在主动模式下,双方都可以作为主设备进行数据的点对点传输,在门禁控制、娱乐场所售票,无接触支付和汽车遥控钥匙等应用场景有着广泛应用。

    与无线快充一样,根据NFC芯片的工作原理,NFC根据不同的通信环节也有一个运作链条,NFC readers(读写器),NFC tags(标签)和NFC controller chips(控制芯片)。NFC读写器芯片是系统的有源部分,因为顾名思义,它在触发特定响应之前“读取”(或处理)信息。它提供电源并向系统的无源部分(即NFC标签)发送NFC指令。具备集成式解决方案的NFC控制器芯片将reader和tag结合在一起,一般会嵌入在支持NFC芯片的设备中(智能手机中内置),这也是本文主要考察的对象。

    虽然早在2006年6月,当时在全球手机销量处于龙头地位的诺基亚就和中国移动、飞利浦、易通卡公司在厦门启动了中国首个NFC手机支付试验。用户使用内嵌NFC模块的诺基亚3220手机,可在任何一个易通卡覆盖的营业网点(公交、汽车、轮渡、电影院、快餐店)进行手机支付。NFC技术首次被引入智能手机则要等到2011年9月,距今已经有了十多年的发展历史。

    智能手机NFC芯片供应商的高度集中

    不妨先来看一下全球某知名半导体分析机构给出的数据,该数据指向着NFC芯片供应商2019年和2020年的营收和排名情况。

    这个排名基本上反映了目前全球NFC芯片供应链条的整体概况的特点,即高度集中,尤其是恩智浦(NXP)占到了全球NFC市场份额的接近80%(78.7%)。

    NXP在NFC智能手机芯片领域的霸主地位极为牢固,很大一部分原因是吃到了规则制定者和专利红利。NFC是飞利浦公司发起,由诺基亚、索尼等厂商联合主推的一项无线技术。2002年,NFC被批准成为ISO/IEC IS 18092国际标准,NXP前母公司飞利浦在非接触IC卡方面是业界领头者,其Mifare芯片卡技术广泛使用于世界几个大型交通运输系统上,也使用在VISA信用卡等金融服务上。NXP从飞利浦拆分出来之后,于2015年以将近120亿美元的价格收购了飞思卡尔,融合了飞思卡尔在无线充电和Face ID芯片技术,进一步加强了无线通讯传输领域的市场地位。

    NXP官方网站上展示了NFC芯片工作原理

    这一地位也可以通过一个侧面得到足够的显示。过去几年来,NXP时不时会传出被收购的风闻,而且确实差一点被真的收购。2016年10月,高通和NXP就440亿美元的收购协议达成一致,震惊了全球半导体产业,虽然此次交易最终未能通过中国监管部门的通过,当在汽车通信芯片尚未由清晰路线路的高通,其CEO并不讳言,收购NXP的主要动机之一就是看重其NFC和在Face ID领域的技术积累;此外,近年来三星电子屡屡传出也将向NXP发起收购邀约,背后的意图,显然也和NXP在消费类电子行业的布局紧密相关。

    NXP的NFC芯片于苹果手机的高度关联性也历来为业内所瞩目,这也是NXP站立产业链山巅的最有力保证。2016年,Apple更新了Core NFC SDK 并为iPhone 7开放了全系列的NFC功能,NXP的NFC controller开始登堂入室。2019 年9月iOS13发布,Apple允许第三方开发人员使用NFC身份验证和识别创建应用程序。

    Apple Pay虽然在国内略显鸡肋,但是此支付手段是该公司打入国际金融体系的一个楔子,并且其基于NFC的汽车钥匙功能为未来苹果汽车的芯片集成度也打开了一扇门,在以上领域,苹果和NXP的合作便显得愈发紧密。

    集微网查询了拆机机构Tec Insights历年的拆机报告, iPhone 7/7 Plus和 Watch Series 2用的是同一款NXP的NFC controller——PN67V,芯片标号为7PN549;在iPhone X/8/8 Plus和 Watch Series 3中则是PN80V系列,拆机显示的芯片标号为7PN552,而这有着非常相似的模具平面图,并且具有相同的封装模具尺寸,均为 7.89平方毫米,可以判断用的是同一款工艺系列。

    iPhoneX中标号100VB27的NFC控制芯片

    再结合另一家拆机机构ifixit,和Tec Insights系列相比对,我们基本可以得出结论,苹果手机的内置NFC嵌入芯片的供应商均为NXP,这也能映照为何NXP在这一领域的市占率如此之高。从iPhone 6的NXP PN65V到iPhone 10代的NXP 100VB27,再到最新款iPhone 13 pro的NXP SN210,可以说NXP的NFC芯片已深植于iPhone的整个设计版图,包括位于手机顶头的天线模组以及射频前端,NXP给出了一整套NFC解决方案。

    日本著名拆机机构Fomalhaut Techno Solutions还拆解了今年刚上市的iPhone SE,NFC控制芯片显示“未能识别”,集微网推测,新版iPhone SE的NFC供应商应该依然还是NXP。

    除此之外,我们还看到NXP在华为和三星智能手机上的广泛存在。

    上面两图分别是华为P9至P20,以及华为手表的NFC controller芯片的供应情况(第二张图8这个数字代表安卓版本,图源:维基百科)。

    通过各家拆机机构提供的数据,可以检索到自2012年以来,NXP的NFC controller中的PN544系列在各大智能手机的均有供货,如诺基亚的C7,N9,Lumia 928,三星Galaxy J7,Galaxy Note II,Galaxy Note 3,小米Mi 2A,摩托罗拉Moto X等;华为P10和智能手表均采用的是NXP的PN548;不过从2015年开始,三星在部分机型中采用了自产的Samsung S3FWRN5的NFC控制器。智能手机的总体面貌基本能反映NXP与三星在NFC芯片市占率的高下。

    NFC未来面临的几大问题

    NFC的终端应用由于和各类支付场景、ID识别和入户、驾车的门禁紧密相关,必然牵扯到数据安全范畴,芯片在推向市场时需要通过内部“行规”和外部的“业规”两大认证关卡,比如意法半导体(ST)的ST25TV系列NFC标签芯片,虽然属于无源器件,但该芯片代表着工业类应用,客户需求涉及资产追踪、防伪和门禁,产品设计需要同时符合NFC Forum的NFC-V Technology规范和工业ISO/IEC 15693 RFID规范。

    如前所述,智能手机的NFC芯片供应链相对非常牢固,在牵扯到专利诉讼时必将牵一发而动全身,高通对NXP的觊觎曾引起苹果的忌惮,当时业界传出以ST代NXP的传闻,在未来若重现类似场景也并非完全不可能。对此,集微咨询研究总监赵翼认为:“目前市场上国内头部的手机品牌如Oppo,小米和荣耀等的NFC芯片也是大部分采用的NXP,但各种迹象显示ST的NFC芯片缺货。”可见,多元化的NFC芯片供货渠道未必不是众多客户的呼声。

    其次,类似前端射频芯片的模组化趋势,NFC芯片作为一整套解决方案和手机厂商的整体设计原则也越来越贴合。基于NFC芯片的工作原理,即使启用了NFC功能,手机也不会持续检查附近的NFC标签,相反,它定期检查附近是否有NFC标签等待读取。这与标签技术无关,而是每一部手机所固有的,检查间隔取决于几个不同的因素,包括制造商偏好、操作系统、功率设置、其它占用处理器时间的后台应用程序等等,NFC芯片在智能手机领域,正在期待一个更为垂直化供应的未来。

    写在最后

    目前市面上几乎所有的智能手机NFC controller都采用了极精细的BGA封装(UFBGA),在保证高集成度的同时满足极低的功耗需求。u-blox中国区经理陈浩珉先生告诉集微网,他们的GNSS芯片虽然也有低功耗需求,但采用了更为紧凑的QFN封装:“UFBGA则需要焊球和点胶,相比QFN牢固性稍差。”

    与相对成熟的封装类型构成反差的是,NFC芯片的生态系统因消费类、工业类的不同终端需求而较为割裂的破碎,手机无线连接类型芯片的模组化整合势在必行,毕竟,拆机报告显示,这个成本只有三四美元的小物件,背后却有着连接大世界的关怀。

    图源|网络

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