【深度】国产BAW/FBAR滤波器的突围战 向中高端市场发力

随着5G频段的升高与通模式的不断增多，射频前端需求量将在很长一段时间内保持迅猛增长态势。作为射频前端模块中的一大核心部件，滤波器占据了射频前端市场中的最大份额。同时，随着智能手机处理的号频段越来越多，需要用到的滤波器数量也同步大幅增加。无疑，从4G时代过渡到5G时代，射频器件的重要程度将会进一步提升，而在高频段优势明显的BAW/FBAR滤波器则是其中最耀眼的一颗明星。

射频前端前景大好  头部企业纷纷加强布局

目前，一部4G全网通手机的射频前端套片成本已经高达10美元左右，对于接下来需要兼容更多频段模式的5G手机，这一成本还将进一步上升。此外，随着物联网接入设备的增加、以及其他近场连接方式的普及，射频滤波器市场仍有较大增长空间。在科技巨头高通发布的一项预测中，全球射频滤波器市场规模将在2020年增长到130亿美金。

移动网络从2G的GSM到3G的WCDMA，再到4G的LTE-Advanced，每一次更新换代都带来了新的通讯协议，复杂程度随之大幅增加，对手机的射频系统的要求也更高、更严格。5G时代将会带来一个全新的网络架构，加上Massive MIMO、载波聚合等技术的应用，对设备的射频器件性能提出了更高要求。

润欣科技现场应用工程师陈超

润欣科技现场应用工程师陈超在接受记者采访时表示，“不论采用何种通协议，何种通频率，射频前端都是不可或缺的关键部分。在5G时代，其价值量一定会继续上升，包括射频滤波器、射频功率放大器、射频低噪声放大器、天线开关、双工器、隔离器等等。通技术的每一次更新换代，都会带来一些新的协议，对射频系统的要求也会随之升高，而新一代通方式又会在低功耗、高性能、低成本等方面提出更苛刻的要求。反映到用户需求方面，则是对传输速率、快速响应、续航体验等方面的更高要求。”

由于好射频前端的市场前景，近年来，业内相关并购、投资案例并不鲜见。早在2008年，Aavgo便对外宣布买下英飞凌的BAW滤波器业务范围，为其在该领域的霸主地位打下坚实基础。Skyworks则在2014年通过与Panasonic合作成立合资公司，进而获得先进的滤波器技术。

近年来，高通、联发科、紫光展锐等芯片厂商也都先后通过并购、合资等方式切入射频领域，意图进一步拓宽市场。2018年2月，高通与TDK联合宣布建立RF360合资公司，给射频前端产业带来了巨大冲。而在今年9月，高通表示将斥资31亿美金购买TDK所拥有RF360的所有权益，这笔交易将使高通可以将这些技术完全整合到下一代的5G解决方案中。联发科则先于2017年收购络达科技，后又于今年再度加大对大陆射频龙头企业唯捷创芯的投资，足见其对射频市场有着较深执念。近年来，紫光旗下子公司锐迪科也频频发力，陆续推出各类射频前端产品。

从全球市场来，射频滤波器市场有着明显的“寡头垄断”特，份额主要被数家龙头企业占据，如Skyworks、Qorvo、Broadcom、Murata、TDK五家几乎垄断了整个市场。而在高端BAW/FBAR滤波器市场，Aavgo和Qorvo在技术和市场上均占据明显优势。总体而言，在射频前端滤波器这一领域，美、日企业瓜分了全球大部分市场。由于国内射频滤波器产业起步较晚，特别是在中高端产品方面，仍旧面临着不小的挑战。

BAW/FBAR高频优势凸显  将与SAW齐头并进

目前，智能手机中使用的射频滤波器主要有SAW滤波器和BAW/FBAR滤波器两大类。与传统的SAW滤波器相比，BAW/FBAR滤波器在性能上有明显优势，但是相应的生产成本也更高。当频段越来越多时，就需要使用载波聚合技术，这时候必须采用BAW/FBAR滤波器才能有效解决频段之间相互干扰的问题。

FBAR是一种基于体声波的谐振技术，它是利用压电薄膜的逆压电效应将电能量（号）转换成声波，从而形成谐振。与以往的滤波器不同，FBAR是使用硅底板、借助MEMS技术以及薄膜技术制造出来的。在电子元器件不断朝着微型化和低功耗方向发展的当下，FBAR是被业界认为最有可能实现射频模块全集成化的滤波器。

苏州汉天下电子有限公司副董事长赖亚明

苏州汉天下电子有限公司副董事长赖亚明在采访时告诉记者“Avago是业内第一家推出FBAR滤波器的厂商，在行业中拥有极高知名度，FBAR滤波器也因此被许多人作一个大的品类。但从根本理来，FBAR滤波器也是BAW滤波器的一种。如果单单从Q值方面来，FBAR滤波器更具优势。”

“与传统的SAW滤波器相比，BAW/FBAR滤波器的优势主要体现在四大方面。首先是拥有更好的性能，一般使用Q值来衡量滤波器的性能，BAW/FBAR滤波器的Q值在高频区间远远高于SAW滤波器，在2GHz频段的Q值可以达到2000到3000之间，而SAW滤波器在该频段大概只能达到1000左右；第二个方面是BAW/FBAR滤波器适用于更高的频率，可以适用于10GHz内频率，甚至还能更高。以往普遍认为SAW滤波器只适合用于2GHz以下频段，目前凭借在工艺上的进步带来了一些新的突破，但对于3GHz以上工作频段依旧很难适应；第三个方面在于温差，BAW/FBAR滤波器对温度变化不太敏感。相较而言，SAW滤波器的温差明显大于BAW/FBAR滤波器，通常会大一倍以上。正因为在温度敏感性方面的差异，使BAW/FBAR滤波器的损耗会小很多；第四个方面在于BAW/FBAR滤波器的功率承受能力明显优于SAW滤波器。”针对BAW/FBAR滤波器在性能方面的优势，赖亚明归纳为上述四个方面。

虽然单从性能参数上，BAW/FBAR滤波器要明显强于SAW滤波器，但赖亚明认为在接下来很长一段时间内，BAW/FBAR滤波器并不会直接取代SAW滤波器，两者将会是齐头并进的状态。他表示“BAW/FBAR波滤波器更适合高频，尤其在5G的重要频段，提供最佳性能的产品，而SAW滤波器无法满足性能上的要求。目前，BAW/FBAR滤波器在5G市场的出货量还不大，但接下来会逐步起量，BAW/FBAR滤波器有很大新增的市场空间。但在性能要求不高的应用中，SAW滤波器的整体市场也还在增长中，所以说BAW/FBAR滤波器将与SAW滤波器齐头并进。”

目前，传统SAW滤波器市场已经趋于稳定，日本厂商占据绝对优势地位，仅Muruta、TDK和Taiyo Yuden三家便占据了接近9成市场份额。但SAW滤波器由于物理条件的限制，通常只在2GHz以下的频率区间使用。此外，SAW滤波器对温度变化过于敏感，性能容易受温度升高的影响而变差。针对SAW滤波器的温差特性，陈超提到一种工艺:“为了强化SAW滤波器的温度适应性，可以通过给SAW滤波器表面涂抹保护层的方式，但这项工艺比较复杂，还会直接导致成本的上升。当频段越来越多，甚至需要使用载波聚合的时候，就必须得用BAW/FBAR技术才能解决频段间的相互干扰问题。”

陈超认为“BAW/FBAR滤波器的关键性能在于低插入损耗和高Q值等优。不过，与SAW滤波器相比，BAW/FBAR滤波器仍面临着成本过高、量产工艺不够成熟等问题。随着多频段、载波聚合和共存干扰的需求及要求愈加严格，需要用到的滤波器个数将会明显增加。此外，BAW/FBAR滤波器的尺寸也会随着频率的升高而降低。”

“2GHz频率很可能会成为BAW/FBAR滤波器和SAW滤波器的分野。BAW/FBAR滤波器将会在高性能、高频率及高功率的应用需求中被采用，而SAW滤波器凭借价格优势也会在性能、频率指标要求不高的领域占领更大市场。”

BAW/FBAR滤波器工艺难度高  国产化向中高端迈进

由于射频滤波器是一个技术壁垒很高的领域，加上国内滤波器产业起步较晚，有能力进入这一领域的厂商数量很少，目前尚无大批量生产和出货的射频滤波器企业。在BAW/FBAR滤波器领域，也仅有汉天下、天津诺思、维通、麦捷科技等数家企业参与。

赖亚明表示“BAW/FBAR滤波器是一个技术难度非常高的产品，需要动用全方位能力才能攻克，最关键的部分在于设计和工艺两块，尤其是工艺方面。汉天下共投入了六年研发时间，一直到去年才开始正式推出成熟产品，今年成功实现一定规模化量产。”

对于与国外厂商之间的差距，赖亚明认为“国内外厂商间的差距主要还是在技术方面，国内企业缺少技术上的沉淀。国外厂商大多拥有较长时间的技术积累，一般采取IDM模式，在设计和工艺上都有很大投入。在工艺方面，由于设备、产线建设的需要，资金投入远远大于只专注于设计的企业。工艺的进步需要时间积累。类似Qorvo这样的公司，不仅自己研发，还可以自己完成生产和封装测试，主要芯片完全自产，也更容易控制成本。相对来说，大陆本土射频企业仍然比较弱势，因为大多数企业只有设计研发能力。”

生产工艺没有捷径可走，工艺环节做得更细致，并不断提升产品良率，这些都需要大量成本与时间的投入。陈超表示“国内企业BAW/FBAR滤波器已经覆盖网通市场和手机市场两大领域。从中低频切入高频的过程中，需要从材料到器件，从基站芯片到射频电路进行重新考量和设计，在高频电路中，器件的尺寸和布局都要进行更精细化的考量。”

对于BAW/FBAR滤波器的未来前景，陈超表达了非常乐观的法“随着5G时代来临，射频器件需求量大增，以及模块化趋势明显，特别是对于BAW/FBAR滤波器的需求增加，谁拥有更充足的BAW/FBAR滤波器产能，谁就将在未来发展中获得优势地位。”

赖亚明则对射频滤波器的国产化充满心，他认为国产化的推进将会使滤波器价格落到一个合理的位置。对此，他表示“BAW/FBAR滤波器由于长期被美国企业垄断，价格最高甚至能达到SAW滤波器的10倍。近年来，随着国产厂商的不断突围，我认为产品的性能会更好，价格也会逐渐趋于合理。由于国产厂商的入场，不论是SAW滤波器还是BAW/FBAR滤波器都可能会产生激烈碰撞。”

就目前的行业现状来，国外的数家龙头企业凭借垄断优势正赚取着高额利润，它们在射频前端市场的毛利率均高于40%。而国内由于技术上的欠缺，企业在射频器件采购方面议价能力不足，这既给产业发展带来了风险，也不利于整个行业的生态建设。国内厂商在BAW/FBAR滤波器上的突围，有利于提升产业话语权，打破垄断僵局。同时，随着5G商用的普及，国内射频滤波器的市场空间还将进一步打开，这给国内厂商们创造了突围的契机。

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