中國(guó)本土射頻濾波器迎來(lái)新契機(jī)

作者：暢秋

濾波器在射頻前端模塊中的重要性日益突出，中國(guó)廠商迎來(lái)了良好的發(fā)展契機(jī)。

射頻前端是無(wú)線通信系統(tǒng)的核心部件，是實(shí)現(xiàn)無(wú)線模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)互相轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)部件。射頻前端主要包括RF收發(fā)器、功率放大器（PA）、濾波器、低噪聲放大器（LNA）、射頻開關(guān)（Switch）、天線調(diào)諧器（Tuner）等。 

5G手機(jī)的普及帶動(dòng)射頻前端市場(chǎng)快速增長(zhǎng)。5G手機(jī)需要在保留2G/3G/4G射頻芯片的同時(shí)，增加支持5G新頻段的射頻前端。來(lái)自Skyworks公司的數(shù)據(jù)顯示，2G手機(jī)射頻前端價(jià)值3美元，3G手機(jī)提升到8美元，高端4G手機(jī)為18美元，而5G手機(jī)射頻前端價(jià)值達(dá)到25-30美元。濾波器作為射頻前端的核心器件，其價(jià)值占比最大，達(dá)53%。由此推算，2023年全球射頻濾波器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到約165億美元。

移動(dòng)通信中常用的射頻濾波器可分為聲表面波(SAW)和體聲波(BAW)濾波器。其中，聲表面波濾波器又可細(xì)分為Normal SAW、TC-SAW（溫度補(bǔ)償聲表面波濾波器）、TF-SAW（薄膜聲表面波濾波器）；體聲波濾波器可細(xì)分為BAW-SMR，F(xiàn)BAR和XBAR。

SAW是一種沿著固體表面?zhèn)鞑サ穆暡?，一個(gè)基本的SAW濾波器由壓電材料和兩個(gè)IDT(interdigital transducer)組成；與SAW濾波器不同，聲波在BAW濾波器中是垂直傳播的。BAW濾波器采用石英晶體作為基板，基本結(jié)構(gòu)是兩個(gè)金屬電極夾著壓電薄膜；FBAR與之前的濾波器不同，采用硅底板，借助 MEMS 技術(shù)和薄膜技術(shù)制造而來(lái)，包含硅反面刻蝕型(Membrane type)和空氣隙型(Airgap type)。

SAW方面，TF-SAW是新一代濾波器，采用了新的結(jié)構(gòu)，使表面聲波的能量聚焦在襯底表面，從而使波在襯底上無(wú)損耗傳播，具有高穩(wěn)定性、體積小、高Q值、散熱性好等優(yōu)點(diǎn)。與TC-SAW濾波器相比，其高頻工作性能更佳，在部分高頻工作環(huán)境中，TF-SAW濾波器憑借性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，可與BAW濾波器爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額。

BAW濾波器適用頻率顯著高于SAW濾波器，其中，XBAR 產(chǎn)品最高適用頻率可達(dá)8GHz。而由 Murata （村田）率先推出的 IHP-SAW濾波器最高適用頻率達(dá)3.5GHz，可與常規(guī)BAW濾波器高頻性能媲美。

目前，市場(chǎng)上SAW的使用率還很高，隨著以5G為代表的高頻通信的普及，BAW市占率越來(lái)越高。另外，為了實(shí)現(xiàn)5G在EMBB(增強(qiáng)移動(dòng)寬帶)、URLLC(低時(shí)延高可靠)、MMTC(海量大連接)三大場(chǎng)景的應(yīng)用，射頻前端器件的需求量也要相應(yīng)提高，頻段增加和載波聚合技術(shù)的應(yīng)用使得傳統(tǒng)的多模多頻模組已經(jīng)無(wú)法滿足要求，射頻模組 PAMID 逐漸成為主流，天線數(shù)量的增加推動(dòng)對(duì)濾波器需求的增加，來(lái)自Skyworks的數(shù)據(jù)顯示，單部手機(jī)里的濾波器數(shù)量從4G 時(shí)代的40個(gè)上升到5G時(shí)代的70個(gè)。

產(chǎn)業(yè)格局

全球范圍內(nèi)，射頻濾波器市場(chǎng)主要由國(guó)外廠商占據(jù)。Murata、TDK、Taiyo Yuden（太陽(yáng)誘電）、Skyworks四大廠商合計(jì)占據(jù)全球SAW市場(chǎng)95%的份額，Broadcom、Qorvo等廠商占據(jù)全球BAW市場(chǎng)95%以上的份額。在中國(guó)射頻濾波器市場(chǎng)，本土產(chǎn)品市占率不足5%，中國(guó)是全球最大的SAW濾波器市場(chǎng)，但國(guó)產(chǎn)SAW的產(chǎn)量不到需求量的10%。

具體來(lái)看，全球射頻濾波器龍頭是Murata，約占38%的市場(chǎng)份額。對(duì)于普通的SAW濾波器而言，有數(shù)家亞洲公司參與該市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，如WISOL和Kyocera；對(duì)于TC-SAW而言，市場(chǎng)主要被四家公司占據(jù)，分別是Skyworks，Qorvo，Murata和高通；在BAW濾波器領(lǐng)域，各企業(yè)尚未形成完全的產(chǎn)品分布，目前，Murata在XBAR技術(shù)上布局較多。

中國(guó)本土企業(yè)持續(xù)發(fā)力

國(guó)際射頻濾波器大廠擁有大量的專利、技術(shù)、人才，還有雄厚的資金，后來(lái)的企業(yè)要想趕上很難。射頻濾波器屬于典型的模擬芯片，設(shè)計(jì)難度很高，很吃技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累的功夫。另外，即便能夠設(shè)計(jì)出來(lái)，制造也是一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)樯漕l濾波器需要特殊工藝生產(chǎn)，特別是對(duì)于中國(guó)本土晶圓廠而言，實(shí)力較弱，而國(guó)外的射頻濾波器大廠，多為IDM，綜合能力很強(qiáng)。

與國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)相比，中國(guó)本土廠商在自主研發(fā)能力、技術(shù)水平、生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)等核心競(jìng)爭(zhēng)力方面明顯落后，本土廠商提供的產(chǎn)品主要為分立器件，近些年也在向中高端模組滲透。

這里要特別關(guān)注一下專利，因?yàn)閷＠趬臼巧漕l濾波器市場(chǎng)被國(guó)外大廠把控的一個(gè)重要原因。Murata和Taiyo Yuden等日本廠商在SAW專利申請(qǐng)數(shù)量方面處于領(lǐng)先地位，而Qorvo、高通和 Broadcom等美國(guó)廠商則在體聲波濾波器專利領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。某領(lǐng)域?qū)＠臄?shù)量標(biāo)志在該領(lǐng)域技術(shù)掌握程度，Murata和Taiyo Yuden的SAW濾波器專利申請(qǐng)數(shù)量領(lǐng)先奠定了其在SAW市場(chǎng)的壟斷地位，同樣，Qorvo和Broadcom在體聲波濾波器專利數(shù)量上遙遙領(lǐng)先。

近些年，受中美貿(mào)易摩擦的影響，中國(guó)本土射頻芯片去美效應(yīng)凸顯，這為本土射頻濾波器企業(yè)提供了難得的發(fā)展機(jī)遇。

中國(guó)本土射頻濾波器代表企事業(yè)單位主要包括中電26所、中電55所、好達(dá)電子、德清華瑩、卓勝微、信維通信、麥捷科技、天津諾思、漢天下、開元通信等。

卓勝微是中國(guó)本土最大的射頻芯片F(xiàn)abless企業(yè)，2021年1月，該公司完成定增募集資金30.1億元，投資22.7億元用于高端射頻濾波器芯片及模組的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，該項(xiàng)目產(chǎn)線從2022年第二季度開始量產(chǎn)爬坡，并于2022年末將產(chǎn)能提升至1-1.3萬(wàn)片/月。今年6月15日，卓勝微在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，該公司的SAW濾波器項(xiàng)目已處于工藝通線階段，即將進(jìn)入小規(guī)模量產(chǎn)階段。

麥捷科技正與中電科26所旗下公司合作，采用IDM模式，在SAW、TC-SAW等產(chǎn)品上進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)并共享供應(yīng)商，已通過(guò)客戶認(rèn)證并實(shí)現(xiàn)小批量出貨。2021年10月，麥捷科技發(fā)布公告，該公司將設(shè)立深圳市麥捷瑞芯公司，布局BAW濾波器及其它射頻元器件業(yè)務(wù)，以實(shí)現(xiàn)濾波器的全頻段覆蓋。2022年5月24日，該公司表示，BAW產(chǎn)品設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)進(jìn)展順利。

在BAW/FBAR濾波器領(lǐng)域，已有中國(guó)本土企業(yè)成功突圍國(guó)外巨頭的技術(shù)封鎖，研制出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的濾波器產(chǎn)品。例如諾思(天津)微系統(tǒng)、開元通信、華芯，以及中科漢天下等。

諾思微系統(tǒng)是中國(guó)首家BAW濾波器生產(chǎn)企業(yè)，是專注于FBAR濾波器的IDM廠商，擁有亞洲首座具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FBAR晶圓廠。

開元通信是Fablite企業(yè)，已發(fā)布BAW濾波器系列產(chǎn)品，其中，應(yīng)用于4G+/5G的全頻段B41 BAW濾波器為國(guó)產(chǎn)芯片的佼佼者，已通過(guò)行業(yè)內(nèi)全面驗(yàn)證并量產(chǎn)出貨。

中科漢天下是中國(guó)本土率先全面掌握BAW濾波器量產(chǎn)技術(shù)的公司，擁有關(guān)于BAW濾波器、諧振器的多項(xiàng)核心技術(shù)，2019年就推出了適配5G技術(shù)的濾波器產(chǎn)品，包括全頻段N41濾波器。漢天下是國(guó)內(nèi)首家以BAW濾波器為核心，并自有產(chǎn)線的射頻前端芯片及模組公司。

武漢敏聲也是一家中國(guó)本土射頻芯片代表企業(yè)。就在今年6月25日，該公司宣布完成近6億元B輪融資，主要用于射頻芯片制造。目前，該公司已完成多款BAW濾波器的正向研發(fā)，產(chǎn)品性能指標(biāo)經(jīng)多次測(cè)試，已達(dá)到商用標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，武漢敏聲正在積極布局下一代更高頻段射頻濾波器產(chǎn)品的研發(fā)，覆蓋低、中、高全頻段范圍。據(jù)悉，該公司已申請(qǐng)近160項(xiàng)發(fā)明專利，已授權(quán)發(fā)明專利51項(xiàng)。同時(shí)，其在高頻大帶寬濾波器技術(shù)領(lǐng)域布局?jǐn)?shù)十項(xiàng)核心專利，獨(dú)辟蹊徑的PBAR大帶寬技術(shù)在2~8GHz頻率范圍內(nèi)有很強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

近些年，華為也在積極布局射頻前端業(yè)務(wù)，除了自研射頻PA、開關(guān)外，在濾波器領(lǐng)域通過(guò)股權(quán)投資方式積極拓展資源，2020年1月，華為旗下的哈勃科技投資有限公司投資入股了好達(dá)電子。好達(dá)電子的主要產(chǎn)品包括中頻SAW濾波器、聲表諧振器、雙工器及其它射頻濾波器。

下面看一下代工。

三安光電代工生產(chǎn)的SAW和TC-SAW濾波器已開拓41家客戶，其中17家為國(guó)內(nèi)手機(jī)和通信模塊客戶，并已成功進(jìn)入國(guó)內(nèi)手機(jī)ODM企業(yè)及國(guó)內(nèi)外智能手機(jī)供應(yīng)鏈。

賽微電子也是中國(guó)一家重要的射頻芯片代工企業(yè)。近期，其控股子公司賽萊克斯微系統(tǒng)科技（北京）有限公司代工制造的BAW濾波器通過(guò)了客戶驗(yàn)證。據(jù)悉，該客戶已同步簽署試產(chǎn)訂單，賽萊克斯北京啟動(dòng)首批BAW濾波器8英寸晶圓的小批量試生產(chǎn)。這也意味著，國(guó)內(nèi)廠商目前逐步切入射頻前端中價(jià)值最高的細(xì)分領(lǐng)域。

據(jù)悉，賽萊克斯北京試產(chǎn)的BAW濾波器經(jīng)過(guò)頻段抑制、帶內(nèi)插損、電壓駐波比等性能測(cè)試及高加速溫濕度應(yīng)力、高低溫貯存壽命、機(jī)械及跌落沖擊等可靠性驗(yàn)證，結(jié)果顯示，無(wú)論性能還是良率均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，與國(guó)際射頻巨頭廠商的同類產(chǎn)品指標(biāo)相當(dāng)。

賽萊克斯北京去年就在為量產(chǎn)鋪路。2021年8月，該公司與怡格敏思、武漢敏聲簽署了《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，各方?jīng)Q定在“射頻濾波器芯片”的8英寸晶圓代工領(lǐng)域合作投資，共同建設(shè)能夠滿足射頻濾波器芯片代工制造需求的定制化專用產(chǎn)線。

綜上，中國(guó)本土射頻濾波器產(chǎn)業(yè)正在爬升，需要更多的本土供應(yīng)鏈支持，同時(shí)，加強(qiáng)自主研發(fā)力度，繞開國(guó)際巨頭技術(shù)和專利壁壘，也是一項(xiàng)重要工程。同時(shí)，我們也要看到，本土射頻濾波器更多的還是聚焦在3G和4G通信領(lǐng)域，在5G方面商用的幾乎為0。要想使產(chǎn)業(yè)更上一層樓，還有很長(zhǎng)的路要走。