濾波器作為射頻前端模塊中的重要組成部分，隨著5G時(shí)代到來(lái)，通信制式升級(jí)，頻段變多，產(chǎn)業(yè)鏈下游移動(dòng)終端和上游基站的升級(jí)，其市場(chǎng)格局和技術(shù)特點(diǎn)都發(fā)生了不小的變化。

在下游終端，智能手機(jī)和其他移動(dòng)終端支持的射頻頻段數(shù)量急劇增加，所產(chǎn)生的頻譜擁擠必須增加濾波器的使用以減少干擾頻率。在終端需求上，4G時(shí)代千元機(jī)需要20~40個(gè)濾波器，10個(gè)開(kāi)關(guān)；到了5G手機(jī)，需要近80個(gè)濾波器和15個(gè)開(kāi)關(guān)。技術(shù)上，在3GHz以上的頻段，BAW濾波器是主流方案。

在上游基站，4G LTE時(shí)代基站大多采用2/4/8通道天線，5G時(shí)代引入了Massive MIMO技術(shù)，天線升級(jí)為64通道，甚至128/192/256通道。每個(gè)天線都需要配備相應(yīng)的雙工器，并由相應(yīng)的濾波器進(jìn)行信號(hào)頻率的選擇和處理，濾波器需求總量大幅增加。鑒于此，Yole Development預(yù)測(cè)，濾波器的市場(chǎng)規(guī)模將從2017年的80億美元增加到2023年的225億美元。

5G、高頻驅(qū)動(dòng)濾波器技術(shù)變革

目前，在智能手機(jī)中使用的射頻濾波器主要有聲表面波濾波器（SAW）和體聲波濾波器（BAW/FBAR）兩大類(lèi)?！霸诋?dāng)前的濾波器市場(chǎng)中，SAW憑借其成熟且低成本的優(yōu)勢(shì)，在2GHz以下的市場(chǎng)占有率仍比較大?！敝Z思研發(fā)兼市場(chǎng)總監(jiān)蔣興勇表示，“隨著5G時(shí)代的到來(lái)，SAW就表現(xiàn)出明顯的局限性，而B(niǎo)AW的優(yōu)勢(shì)在于中高頻段的性能優(yōu)勢(shì)，如更小的插入損耗、更高的帶外抑制等，所以BAW的使用已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)?！?/p>

進(jìn)入5G時(shí)代，除了主流頻段外，由于引進(jìn)了5G NR的標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)有3.5GHz、4.8GHz等頻段出現(xiàn)，以及不斷重耕的LTE頻段，因此需要射頻前端器件能夠支持更多的頻段，或者原來(lái)4G頻譜的設(shè)備件必須要支持更高的5G標(biāo)準(zhǔn)。這就為濾波器的設(shè)計(jì)提出了很多新要求。

蔣興勇解釋?zhuān)到y(tǒng)越往高頻走，對(duì)濾波器設(shè)計(jì)就要求更高的控制精度，對(duì)帶寬、時(shí)延、線性化的要求也更高，大大提升了設(shè)計(jì)難度。首先是工作頻率復(fù)雜，濾波器如何實(shí)現(xiàn)低溫漂問(wèn)題；其次是應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，濾波器需要在有限面積內(nèi)應(yīng)對(duì)更多的信號(hào)干擾；最后是共存濾波器如何讓不同類(lèi)型信號(hào)和諧共存。

另一方面，隨著射頻前端模塊集成度提升，現(xiàn)階段射頻模組化趨勢(shì)包括FEM(射頻開(kāi)關(guān)+濾波器)、FeMid(射頻濾波器+開(kāi)關(guān)+雙工器)、DiFEM(射頻開(kāi)關(guān)+濾波器+LNA)、PaMid(FeMid+PA)等多種產(chǎn)品形態(tài)，這可以帶來(lái)包括解決多頻段帶來(lái)的射頻復(fù)雜性挑戰(zhàn)、縮小射頻元件的體積、提供全球載波聚合模塊化平臺(tái)等多方面的優(yōu)勢(shì)。而濾波器在射頻前端應(yīng)用時(shí)還能整合為雙工器、四工器甚至六工器等多路復(fù)用器，能夠在滿足性能要求的同時(shí)節(jié)省空間、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，同時(shí)還能避免頻段間的相互干擾。

蔣興勇表示，射頻前端模塊集成度提高，盡管帶來(lái)了許多好處，但是現(xiàn)階段成本依然比較貴?！熬蜑V波器部分而言，諾思現(xiàn)有的體聲波技術(shù)完全可以做到兼容模組化設(shè)計(jì)，尺寸、接口等方面既可以單獨(dú)器件存在，也可以整合進(jìn)模組中，這是諾思技術(shù)靈活性的體現(xiàn)?！彼麖?qiáng)調(diào)，“模組產(chǎn)品需要濾波器用WLP封裝替代CSP封裝形式。如果做模塊集成，需要相關(guān)企業(yè)一起協(xié)同來(lái)完成一體化設(shè)計(jì)，目前諾思已與國(guó)內(nèi)射頻前端企業(yè)開(kāi)展這方面的工作?！?/p>

更重要的是，射頻模組化發(fā)展促使射頻廠商提高產(chǎn)業(yè)鏈集中度，擴(kuò)寬技術(shù)能力，行業(yè)內(nèi)橫向并購(gòu)成為趨勢(shì)。幾家國(guó)際巨頭均借此獲得了擴(kuò)張，同時(shí)通過(guò)建廠等方式擴(kuò)充濾波器產(chǎn)能，試圖在5G時(shí)代中搶占先機(jī)。觀察國(guó)內(nèi)射頻前端產(chǎn)業(yè)，也出現(xiàn)部分廠商開(kāi)始擴(kuò)大產(chǎn)品布局的趨勢(shì)，至于是否會(huì)出現(xiàn)并購(gòu)整合，蔣興勇強(qiáng)調(diào)，國(guó)內(nèi)將來(lái)也可能出現(xiàn)整合情況，但是機(jī)會(huì)還要看整體行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，能發(fā)揮1+1>2的企業(yè)整合，才更有動(dòng)力去做。

國(guó)產(chǎn)濾波器潛力巨大，諾思BAW技術(shù)將迎來(lái)井噴期

從2G手機(jī)到5G手機(jī)，射頻濾波器用量由個(gè)位數(shù)增至100顆以上，產(chǎn)量與價(jià)值齊升。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Resonant預(yù)測(cè)，濾波器市場(chǎng)是射頻前端市場(chǎng)中發(fā)展最快的市場(chǎng)，2025年將達(dá)到280億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到21%。其中，2020年60%以上的濾波器基于SAW技術(shù)，基本被村田、TDK、太陽(yáng)誘電、Skyworks和Qorvo壟斷95%市場(chǎng)。博通、Qorvo等美國(guó)廠商則集中在BAW濾波器（博通主要是FBAR），市場(chǎng)也基本被其壟斷，國(guó)產(chǎn)濾波器在技術(shù)及市場(chǎng)突破后將會(huì)有巨大的成長(zhǎng)空間。

“反觀國(guó)內(nèi)，中國(guó)是全球最大的SAW濾波器市場(chǎng)，產(chǎn)量長(zhǎng)期以來(lái)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足需求。在BAW濾波器等領(lǐng)域，也僅有諾思等少數(shù)廠商實(shí)現(xiàn)了突破。目前公司產(chǎn)品性能已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，打破國(guó)外廠商的壟斷，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，將為我國(guó)FBAR濾波器射頻前端供應(yīng)鏈安全提供重要的保障作用。

”在蔣興勇看來(lái)，與傳統(tǒng)的SAW濾波器相比，BAW的優(yōu)勢(shì)在于中高頻段的性能優(yōu)勢(shì)，如更小的插入損耗、更高的帶外抑制等，而近年來(lái)SAW的工藝也在不斷提升，如高品質(zhì)因素SAW以及溫度補(bǔ)償SAW等，兩者會(huì)分別在中高頻和低頻發(fā)揮出最佳的性能優(yōu)勢(shì)，并長(zhǎng)期并存。所有這些聲學(xué)濾波器技術(shù)呈現(xiàn)出相互交融、相互借鑒的發(fā)展趨勢(shì)，都會(huì)有自己適合的應(yīng)用場(chǎng)景，沒(méi)有一種技術(shù)能完全替代另一種技術(shù)。

據(jù)其介紹，為滿足客戶國(guó)產(chǎn)化替代的迫切需求，諾思在已陸續(xù)發(fā)布多款高性能BAW濾波器基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推出了覆蓋Band1，Band2，Band3，Band4，Band5，Band7，Band8的全系列基于BAW工藝的高性能雙工器產(chǎn)品，及支持載波聚合的Band1+3四工器。蔣興勇表示：“諾思現(xiàn)有產(chǎn)品能夠覆蓋全球智能手機(jī)濾波芯片70%以上的工作頻段，這也標(biāo)志著諾思在濾波器、雙工器、多工器領(lǐng)域的完整布局。諾思雙工器、多工器產(chǎn)品性能已比肩或超越國(guó)際一流廠商的產(chǎn)品性能，并在多家國(guó)內(nèi)知名企業(yè)通過(guò)驗(yàn)證，完全滿足客戶的應(yīng)用需求?！?/p>

在5G小基站領(lǐng)域技術(shù)開(kāi)發(fā)方向，諾思也做了全面的布局，并已陸續(xù)推出n1、n3、n41、n78、n79等多款面向小基站應(yīng)用的濾波器系列產(chǎn)品。蔣興勇強(qiáng)調(diào)：“諾思在2020年推出的全球首款高功率容量BAW濾波器支持5W的平均輸入功率，有助于解決5G小尺寸、高性能和高功率的業(yè)界痛點(diǎn)問(wèn)題?！?/p>

據(jù)介紹，諾思提供多樣化的產(chǎn)品形式，包括塑封芯片、WLP封裝芯片或裸芯片，以滿足終端、基站、模組等不同客戶的多元需求。蔣興勇表示：“從20年開(kāi)始諾思陸續(xù)推出更小尺寸的BAW濾波器、雙工器產(chǎn)品，預(yù)期在提升性能的同時(shí)，將進(jìn)一步節(jié)省約35%的空間占用，以滿足終端客戶的小型化需求，WLP封裝的BAW濾波芯片將為客戶做更高集成度產(chǎn)品帶來(lái)更多可能。

”諾思新的技術(shù)路線將BAW技術(shù)應(yīng)用拓寬至更高頻(Sub-6GHz)、更大帶寬(400MHz)、更小尺寸的消費(fèi)電子領(lǐng)域，解決5G移動(dòng)頻譜的共存挑戰(zhàn)和移動(dòng)終端小型化需求，器件體積縮小數(shù)十倍，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)介質(zhì)濾波器方案完美替代，已獲得多家知名品牌客戶青睞。

談到當(dāng)前全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈面臨的供應(yīng)緊張問(wèn)題，蔣興勇表示公司以IDM模式運(yùn)營(yíng)，基本上沒(méi)有受“卡脖子”限制的環(huán)節(jié)，對(duì)客戶的供應(yīng)也比較順暢?！爸Z思現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)唯一具備大規(guī)模穩(wěn)定交付能力、產(chǎn)品種類(lèi)齊全、生產(chǎn)良率穩(wěn)定、質(zhì)量和可靠性已獲客戶驗(yàn)證的高端BAW芯片供應(yīng)商，為全面國(guó)產(chǎn)替代做好了充分準(zhǔn)備。位于天津的產(chǎn)線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)滿產(chǎn)狀態(tài)，新的產(chǎn)線也在加速建設(shè)當(dāng)中。”他表示，“隨著市場(chǎng)需求持續(xù)提升，以及客戶design-in導(dǎo)入逐漸完成，今年諾思的出貨量預(yù)計(jì)將大幅增長(zhǎng)?！?/p>

未來(lái)，諾思將進(jìn)一步加大在重點(diǎn)項(xiàng)目上的研發(fā)、生產(chǎn)及推廣投入，提供質(zhì)量最可靠、頻段更齊全、性能更出色、性?xún)r(jià)比更高的射頻濾波及模組芯片產(chǎn)品。例如做為牽頭單位參與了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“制造基礎(chǔ)技術(shù)與關(guān)鍵部件”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目“硅基MEMS壓電薄膜及器件關(guān)鍵技術(shù)與平臺(tái)”研發(fā)。

該項(xiàng)目針對(duì)5G/6G無(wú)線通訊、物聯(lián)網(wǎng)等對(duì)射頻濾波器、智能傳感器提出新的技術(shù)要求，對(duì)實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)硅基MEMS壓電器件的大規(guī)模生產(chǎn)、擺脫我國(guó)目前關(guān)鍵MEMS壓電器件受制于人的局面，具有重要而深遠(yuǎn)的意義。與此同時(shí)，諾思還通過(guò)參與RECC標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)等國(guó)內(nèi)外組織的標(biāo)準(zhǔn)制訂，引領(lǐng)FBAR、壓電陶瓷等微聲器件行業(yè)發(fā)展。

“當(dāng)前濾波器市場(chǎng)空間仍在急劇膨脹，客戶需求急速增長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)和產(chǎn)能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。但隨著地緣政治因素的影響，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品又迎來(lái)了更多的市場(chǎng)機(jī)遇。國(guó)產(chǎn)濾波器遠(yuǎn)還沒(méi)有到與國(guó)際廠商競(jìng)爭(zhēng)的階段，都還是在搶市場(chǎng)份額而已。市場(chǎng)蛋糕足夠大，誰(shuí)在產(chǎn)線、研發(fā)、技術(shù)儲(chǔ)備方面更有實(shí)力，誰(shuí)就能走得更快?！笔Y興勇強(qiáng)調(diào)，“我們有信心與產(chǎn)業(yè)鏈上下游伙伴密切合作，共同實(shí)現(xiàn)5G射頻領(lǐng)域?yàn)V波器芯片的高水平國(guó)產(chǎn)替代。

編輯：jq