一.市場(chǎng)規(guī)模對(duì)比

所謂有通信的地方就有濾波器，濾波器的分類有很多種方式，比如按性能分，有高通，低通，帶通，帶阻等；按頻率分，有中頻，射頻，毫米波等；按材料分又有LTCC，金屬，陶瓷介質(zhì)，聲學(xué)濾波器等。今天我們解讀的就是曾經(jīng)使用過但了解不深的聲學(xué)濾波器。

在2G或者3G時(shí)代，濾波器的市場(chǎng)王者應(yīng)該是一直應(yīng)用于無線基站端的金屬腔體濾波器，全球每年的市場(chǎng)規(guī)模大概在30億美金上下。不過到了4G以及當(dāng)下的5G時(shí)代，濾波器的市場(chǎng)王者顯然已經(jīng)不再是金屬濾波器了，在基站端金屬濾波器受到了來自陶瓷濾波器的挑戰(zhàn)，可惜在貿(mào)易戰(zhàn)下引導(dǎo)陶瓷濾波器的華為受制裁，陶瓷濾波器也就是在2020年火了下，曇花一現(xiàn)，整個(gè)市場(chǎng)規(guī)模應(yīng)該沒超過20億人民幣。另一塊與陶瓷濾波器沾邊的是LTCC濾波器，LTCC因?yàn)楦鸀V波器相關(guān)變得高大上，實(shí)際上，LTCC不只是濾波器，還可能是巴倫，耦合器/頻分器，LTCC雖然廣泛應(yīng)用于基站，終端，汽車電子等，但是相對(duì)數(shù)量較少，整體市場(chǎng)規(guī)模現(xiàn)在大約在65億人民幣，按照當(dāng)下匯率計(jì)算，也就不到10億美金的市場(chǎng)。這幾種濾波器相比聲學(xué)濾波器的市場(chǎng)規(guī)模，無疑差距就比較遠(yuǎn)了，從4G時(shí)代開始，由于無線通信頻段的增多，每一個(gè)頻段都需要單獨(dú)支持它的濾波器，典型的五模十三頻手機(jī)，濾波器的使用量大概要用到40顆，到了5G手機(jī)時(shí)代，進(jìn)一步上升到70顆左右，這么多的濾波器主要是聲學(xué)濾波器，至少占據(jù)了70%以上，同時(shí)在5G小基站，5G基站中頻領(lǐng)域也會(huì)用到一些聲學(xué)濾波器，因此這一塊濾波器的市場(chǎng)規(guī)模從各種調(diào)研報(bào)告來看，全球至少有80億美金，當(dāng)然更激進(jìn)的報(bào)告會(huì)把這個(gè)數(shù)字提升到150億美金或者更多，且還是一個(gè)持續(xù)增長(zhǎng)的增量市場(chǎng)，可謂在可見的將來無疑是濾波器領(lǐng)域的市場(chǎng)王者。

二.技術(shù)路線分析

具體到聲學(xué)濾波器，此前行業(yè)有過路線之爭(zhēng)，現(xiàn)在大家基本已經(jīng)達(dá)成共識(shí)：中低頻段用基于SAW（表聲波）的技術(shù)路線，中高頻段和超高頻段采用Fbar/BAW（體聲波）方案，中間的過渡頻段主要是在2-3G這個(gè)頻段。

這個(gè)過渡其實(shí)更多的是SAW蠶食BAW的市場(chǎng)，從制造工藝來說，表聲波的難度顯然要低于體聲波，成本優(yōu)勢(shì)明顯，村田的TC-SAW主要是面向突破高頻的應(yīng)用，溫漂會(huì)變好一些（當(dāng)然作為SAW市場(chǎng)的主力玩家，引導(dǎo)突破新技術(shù)，也是一種市場(chǎng)地位的鞏固），村田另外推的IHP-SAW，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，在1900MHz的時(shí)候品質(zhì)因數(shù)Q有3000，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了普通的BAW，所以SAW向上兼容有一定的擴(kuò)展空間，這個(gè)擴(kuò)展主要是在低成本下的高性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)，然而由于SAW濾波器整體上插損較大，在頻率高于1G時(shí)選擇性還是會(huì)降低，高于2.5G時(shí)也只能適用對(duì)性能要求不高的應(yīng)用，比如手機(jī)，GPS定位，微信通訊和有線電視等設(shè)備。BAW從理論上來說也是可以向下兼容的，但是BAW的制造難度10倍于SAW，這個(gè)成本性價(jià)比也就沒有任何優(yōu)勢(shì)了。數(shù)據(jù)上也能說明，SAW濾波器在手機(jī)終端中占據(jù)了70%的份額，國(guó)內(nèi)創(chuàng)業(yè)企業(yè)基本都是從SAW入手也可以從側(cè)面證明SAW的難度低于BAW。

BAW濾波器包括普通BAW及采用薄膜聲波諧振器的Fbar濾波器，在頻率高于1.5G時(shí)，BAW具有較大的性能優(yōu)勢(shì)，其尺寸與頻率成反比，適合更高頻段的苛刻應(yīng)用，從上面的表格我們可以看出，BAW對(duì)溫度變化不敏感，插損相對(duì)較小，帶外抑制較好，尤其是Fbar能支持4W@2GHz的更高射頻功率，適用于下一代無線通信和無線接入產(chǎn)品。

三.技術(shù)難點(diǎn)分析

聲學(xué)濾波器的全流程：設(shè)計(jì)+流片+封裝+測(cè)試，其中設(shè)計(jì)階段又包括了材料+EDA仿真+整機(jī)設(shè)計(jì)，根據(jù)和幾個(gè)從金屬濾波器轉(zhuǎn)行到聲學(xué)濾波器的同行交流，在整機(jī)設(shè)計(jì)這一塊其實(shí)并不難，利用仿真軟件仿真出來一個(gè)需要的電路比較容易，然而把這個(gè)設(shè)計(jì)做出來，尤其是在規(guī)避諸多專利，產(chǎn)品造出來并不容易。

目前國(guó)內(nèi)的大學(xué)，真正來說并沒有為這一行業(yè)培養(yǎng)什么人才，從我們國(guó)內(nèi)高校的專業(yè)設(shè)計(jì)來看，有培養(yǎng)材料研究方面的專業(yè)，有培養(yǎng)電氣設(shè)計(jì)的專業(yè)，然而據(jù)我們了解，到目前為止應(yīng)該是沒有高校將這兩種學(xué)科聯(lián)合在一起培養(yǎng)的專業(yè)，這就帶來一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問題，也是國(guó)內(nèi)幾個(gè)大廠在職研發(fā)吐槽的問題，就是材料，工藝與設(shè)計(jì)的脫節(jié)，懂材料的很難理解電氣工藝需要什么，懂工藝設(shè)計(jì)的又很難把自己的需求轉(zhuǎn)化為材料某一方面的改進(jìn)需求，造成了一個(gè)企業(yè)現(xiàn)實(shí)脫節(jié)又無法有效盡快解決的問題，只能通過不斷的工程試驗(yàn)不斷迭代來驗(yàn)證，研發(fā)成本相對(duì)較高。

仿真設(shè)計(jì)（EDA）決定了濾波器設(shè)計(jì)的正確性和準(zhǔn)確性。所謂設(shè)計(jì)正確性，就是各種建模出來的模型，軟件編譯的各種算法是不是對(duì)的，這是濾波器的最先解決的入門問題，設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性部分，就是工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，EDA從工藝中獲取的數(shù)據(jù)，決定了設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品和實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)差距有多大，據(jù)說國(guó)內(nèi)有幾家創(chuàng)業(yè)企業(yè)，在最初成立的幾年就是在建立自己的工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，有了數(shù)據(jù)庫(kù)之后才開始制造產(chǎn)品，要是設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫(kù)不匹配，同樣的設(shè)計(jì)換一家制造廠家基本就做不出同樣的性能產(chǎn)品了，因此EDA需要與工藝強(qiáng)綁定。

有了工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，還需要對(duì)應(yīng)的工藝制造能力，由于有源器件與無源器件的生產(chǎn)工藝完全不同，聲學(xué)濾波器在制造上與PA，LNA等其他視頻器件差別極大，目前國(guó)內(nèi)并不存在達(dá)到高水準(zhǔn)前道制造和后道封測(cè)廠來支撐濾波器設(shè)計(jì)公司。國(guó)內(nèi)上市的好達(dá)電子，在華為入股扶持下，主要產(chǎn)品也集中在比較低端的Rx端產(chǎn)品，有個(gè)朋友公司是從TX端和雙工器入手創(chuàng)業(yè)，前期也是在美國(guó)流片，臺(tái)灣封裝，國(guó)內(nèi)測(cè)試的。所以在這一塊可以說材料與工藝也是一個(gè)企業(yè)的核心，是需要重點(diǎn)突破和管控的。

聲學(xué)濾波器發(fā)展這么多年，國(guó)外已經(jīng)布局了非常多的專利或者說是專利族，前兩年和某大廠markting交流時(shí)，說是BAW/Fbar這一塊有180多條專利當(dāng)時(shí)看是繞不開的，SAW這一塊有80多條專利當(dāng)時(shí)看是繞不開的，具體這幾年有多少過期專利，這個(gè)筆者沒有去研究統(tǒng)計(jì)，何況這幾年海外廠家還在不停布局專利，比如前面說的TC-SAW，IHP-SAW以及美國(guó)人推進(jìn)的X-BAW都是有專利問題的，這也導(dǎo)致國(guó)內(nèi)的一些企業(yè)開發(fā)制造出來的產(chǎn)品只能用于軍工或者中小型不出口的產(chǎn)品上，專利是一個(gè)大的制約因素。能繞開專利創(chuàng)新，也就意味著打開了大客戶，走向了國(guó)際化。

最后一個(gè)難點(diǎn)是量產(chǎn)能力，濾波器從設(shè)計(jì)制造再到穩(wěn)定量產(chǎn)是一個(gè)系統(tǒng)工程，有任何一個(gè)環(huán)節(jié)做不好，就很難達(dá)到滿意的產(chǎn)品指標(biāo)，即使在小批量樣品階段跑出很好的性能，也依然面臨著后續(xù)量產(chǎn)可能出現(xiàn)的各種問題。站在客戶端角度就是沒有人愿意第一個(gè)吃螃蟹當(dāng)小白鼠，一個(gè)批次性問題可能就是致命的。

四.未來方向

2019年高通完成對(duì)RF360的所有股份收購(gòu)，后者專門供應(yīng)完整的濾波器和濾波技術(shù)產(chǎn)品組合，包括SAW，TC-SAW和BAW解決方案；2002年3月，村田完成對(duì)Resonant的收購(gòu)，前者的SAW濾波器技術(shù)與后者的XBAR技術(shù)相融合，將為客戶提供更優(yōu)秀的高頻濾波器。

這些國(guó)外企業(yè)的整合，進(jìn)一步加深了對(duì)行業(yè)壟斷，雖然這些年國(guó)內(nèi)成立了不少的聲學(xué)濾波器創(chuàng)業(yè)公司，不過當(dāng)下來說，做的并不好，不然華為P50也不會(huì)被卡脖子了。當(dāng)然困難也是機(jī)會(huì)，逆全球化下的國(guó)產(chǎn)替代是個(gè)機(jī)會(huì)，但濾波器并不好做，需要的時(shí)間比較長(zhǎng)，凡是吹牛短期可以做出產(chǎn)品來的，都是講故事華而不實(shí)的公司。同時(shí)經(jīng)過這么幾年的發(fā)展很顯然的現(xiàn)實(shí)，沒有工廠的濾波器創(chuàng)業(yè)公司是沒有機(jī)會(huì)的。蘇州漢天下CEO陶鎮(zhèn)曾經(jīng)公開表示，濾波器未來的趨勢(shì)將是IDM模式，濾波器需要“工藝+設(shè)計(jì)+模型”，單純的Fabeless廠商是無法擁有足夠的模型數(shù)據(jù)來驗(yàn)證仿真和實(shí)測(cè)之間的差異，因此最少也是需要一個(gè)自建的晶圓線。自建晶圓線能有效縮短研發(fā)流片周期以及量產(chǎn)周期，可以加速推陳出新，另外自有晶圓線生產(chǎn)成本至少比公開晶圓線降低30%。

其次，接收濾波器肯定是沒什么機(jī)會(huì)了，大家別看好達(dá)電子上市了，但是整個(gè)接收濾波器的市場(chǎng)已經(jīng)不理性了，現(xiàn)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)殺價(jià)到虧本，好多都是按照20%-50%成本去促銷，分立的接收濾波器市場(chǎng)規(guī)模是有限的，做一個(gè)億人民幣都很吃力，低價(jià)促銷無非就是產(chǎn)品系列不全將有限的幾個(gè)產(chǎn)品先在客戶端用起來，或者為了給投資人有故事講占據(jù)市場(chǎng)先活下來。高端的TX濾波器和雙工器還是有機(jī)會(huì)的，但這是一個(gè)持久戰(zhàn)，想賺快錢的肯定不適合，至少準(zhǔn)備個(gè)三到五年的積累沉淀時(shí)間。至于更高端的BAW濾波器，還是要回歸到BAW的市場(chǎng)，前面我們講過了，向下兼容去爭(zhēng)取SAW的市場(chǎng)從成本上就無法支撐，SAW能做的，BAW就不要投入爭(zhēng)取了。

五.結(jié)束語(yǔ)

濾波器行業(yè)解讀這個(gè)系列，2020年開始寫，起初主要聚焦在基站端的陶瓷濾波器行業(yè)以及金屬濾波器，這兩年來從射頻前端倒入到射頻濾波器端，一直想做個(gè)解讀，不過由于從業(yè)關(guān)系，一直沒有勇氣去下手，上周和武漢敏聲的校友吳教授偶遇交流，回來又查了一些資料，內(nèi)中觀點(diǎn)也是引用了鐘林談芯的部分觀點(diǎn)，終是非專業(yè)業(yè)內(nèi)人士，所以也只是做個(gè)簡(jiǎn)單解讀，本文標(biāo)題也未敢標(biāo)注此前系列“深度解讀”。

前路漫長(zhǎng)，對(duì)于國(guó)內(nèi)濾波器的從業(yè)者，無論何種濾波器從業(yè)者或者創(chuàng)業(yè)者，愿大家未來都安好，我們也會(huì)持續(xù)關(guān)注，不定期解讀，把解讀這個(gè)系列繼續(xù)堅(jiān)持下去。

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審核編輯 ：李倩