射频前端之三——IPD和LTCC滤波器

滤波器Filter负责滤除特定频率以外的频率成分，从而将输入的多种射频号中的特定频率的号输出。分为3类，（1）LC滤波器主要包括MLCC、LTCC和IPD。（2）SAW分为普通SAW、TC-SAW（温度补偿声表面波滤波器）和 TF-SAW（IHP Saw薄膜声表面波滤波器）。（3）BAW分为普通BAW、BAW-SMR 、FBAR 和XBAR滤波器。

SAW和BAW是目前移动智能终端应用的主流滤波器形态，分别占据低频与高频市场，用于移动终端的SAW占比 64%，BAW 和 LTCC/IPD 占比 36%。

SAW在1.5GHz以下使用非常合适，但是在工作频率超过1.5GHz时，SAW的Q值开始下降，到2.5GHz时，SAW的选择性已经只能用在一些要求比较低的场合。Murata （村田）近几年推出的 IHP-SAW滤波器最高适用频率达3.5GHz，可与常规BAW滤波器高频性能媲美。

BAW滤波器适用频率在1.5GHz到6GHz，近几年推出的XBAR产品最高适用频率可达8GHz。在高频段可实现低插入损耗和高Q值，成为高性能射频系统的首选。在5G技术发展前期，主要应用在高端市场，逐步向中端市场拓展业务。在5G技术发展中后期，市场对滤波器的高频率要求不断提升，BAW滤波器竞争优势日益明显，将主导滤波器市场。

综上所述，BAW滤波器将主导滤波器市场，SAW滤波器与IPD和LCTT滤波器一起凭借性价比优势占据中低端市场，但是SAW、BAW 无法很好的满足 5G 中高频和宽带的需求，未来更高频率的毫米波AiP和SAW、BAW滤波器也没有关系，相反 IPD 和 LTCC 恰好能够很好地胜任。在超高频段下（例如 n77/n79），IPD 和 LTCC 滤波器也可以满足需求。因此，在 5G 手机射频前端中，需要根据工作频率、性能指标的不同应用要求，合理的选择包括 IPD, LTCC, SAW 和BAW 在内的多种滤波器技术或其组合，来满足对更高频率、更大带宽以及更佳的插损和带外抑制性能的多样化需求。5.8GWiFi带宽比较宽，一般采用LTCC或者IPD滤波器；未来的WiFi6E，更只能采用LTCC或者IPD滤波器。

缺点IPD和LCTT滤波器无法做到带外陡峭抑制，带外衰减性能比SAW和BAW滤波器较低，可处理高频号，但选频能力较差，主要应用在大宽带、高频段、对带外衰减要求不高的场景中，目前7-24GHz在通领域应用不多，这个频段应该是将来非常有潜力的频段，IPD和LTCC也是非常适合这个频率段。IPD和LTCC目前可以做到200GHz的频率，可以往毫米波等更高频率发展。5G Sub-6GHz 目前最主要的频段是 n77、n78、n79，由于宽频，n77/78/79频段只能采用LTCC滤波器。再加上这部分频段带宽较宽、旁边基本无干扰频段，并且是 TDD 频段，不需要考虑发射及接收之间的干扰，可以减轻对滤波器带外抑制的需求，因此滤波器主流工艺采用难度相对较低的 LTCC。卓胜微用的是IPD，根据公司交流在前期市场普遍认为适用于sub-6GHz超高频段的滤波器必须使用BAW-SMR和FBAR形式的体声波滤波器才能实现超高频的应用需求。而目前对于高频宽带应用，LTCC（低温共烧陶瓷）滤波器逐渐成为主流方案。基于公司多年在新材料方面的深入研究和持续投入，公司研发团队通过采用优化设计的IPD滤波器同样实现了sub-6GHz的超高频段滤波需求。而IPD滤波器具有设计堆叠体积小、调试灵活、成本低、产能充足等多重优势，同时在插入损耗、带外衰减、温度漂移、功率容量特性等性能方面均有较好表现。公司采用差异化IPD滤波器方案的LFEM产品整体性能指标可比肩国际先进水平,一经推出受到市场的广泛关注和高度认可。

本篇重点介绍IPD 和 LTCC，其国产化程度相对较高，下一篇介绍SAW和BAW。

1、 LTCC滤波器

LTCC 滤波器指Low Temperature Co-fired Ceramic，低温共烧陶瓷滤波器。长期以来，电路中多采用PCB板实现电气互联，但是由于阻、容、感、滤波器等基于陶瓷材质的无源器件需要高温烧结，因此无法集成在多层PCB板中，LTCC工艺的必要性显现。LTCC是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个无源器件嵌入其中进行叠压，最后在1000℃以下进行烧结，在其表面可以贴装IC和有源器件，从而形成LTCC无源/有源集成的功能模块。LTCC技术最早可追溯到1962年，专利壁垒逐步消除，本土厂商在材料和工艺方面的突破迅速。因为工艺相近，主要是做电容的被动器件公司在做LTCC，成本很低。

LTCC滤波器在5G、毫米波频段表现出较好的适应性，LTCC滤波器主要应用于手机、Cat.1、NB-IoT、5G基站和消费类电子。在5G手机产品中，LTCC射频器件（滤波器+双工器）使用数量在10-18个。根据Yole统计，2020年第4季度4G、5G手机对LTCC的消耗量达43亿颗，2021年第1季攀升至45亿颗。

目前LTCC市场份额集中在日本和台湾，日本以村田、TDK和京瓷旗下AVX为主，台湾包括璟德、华新科、奇力新和国巨等，大陆包括佳利电子、顺络电子和麦捷科技等。

1、风华高科(000636)风华高科是一家专业从事高端新型元器件、电子材料等电子息基础产品的高新技术企业。

　　2、北斗星通(002151)旗下公司佳利电子是国内从事LTCC最早的企业之一。佳利电子是国内少数同时具备自主知识产权的微波介质陶瓷材料和低温共烧陶瓷(LTCC)制备工艺技术并实现规模化应用的企业之一，在材料制备技术上具备领先优势，也是国内少数几家同时可供货陶瓷介质器件与LTCC器件的厂商之一。

　　3、宏达电子(300726)旗下子公司深圳波而特电子科技有限公司是专注于LTCC微波射频元器件研发制造的高科技创新型企业，拥有超宽带MMIC微波单片集成控制电路设计制造技术和三维集成LTCC微波微型电路设计制造技术。

　　4、振华科技(000733)中国振华电子集团有限公司，是国内电子元器件龙头企业。

　　5、横店东磁(002056)有投资LTCC项目。

　　6、顺络电子(002138)LTCC产品包括叠层片式LC滤波器和叠层片式蓝牙天线。

7、麦捷科技LTCC滤波器等拳头产品已成为业界标杆。根据麦捷科技公告，LTCC滤波器已经用于5G手机的UHB频段。

二、IPD滤波器

IPD 指 Integrated Passive Device，集成无源器件。IPD滤波器是射频滤波器的一种，是利用IPD技术制造而成的滤波器，基于CMOS工艺，包括薄膜工艺和光刻制程等。

IPD滤波器的突出特点是宽带大，可以应用在基于OFDM的全新空口设计的全球性5G标准——5G NR频段中。相比其它工艺的滤波器，IPD 滤波器被认为是在 sub-6G的高频段和毫米波频段上更优的解决方案。它不仅克服了 BAW、SAW无法很好支持 5G 宽带的劣势，而且与传统的LTCC分立器件相比，IPD 通常以裸芯片形式出现，采用CMOS工艺进行制造，有更好的一致性、更强的集成性、更小的尺寸，在成本上也有优势。

根据新思界产业研究中心发布的《2021-2025年IPD滤波器行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示，2015年以来，全球IPD滤波器市场需求呈现迅猛增长态势。2015-2020年，全球IPD滤波器市场规模年均复合增长率为25%，2020年市场规模达到1.6亿美元左右。在全球滤波器市场中，IPD滤波器市场份额占比小，远低于SAW滤波器、BAW滤波器，但SAW滤波器中份额占比最大的普通型产品已无法满足5G通技术需求，未来市场占有率将持续下滑，给IPD滤波器带来市场空间。

IPD由于市场空间有限，且尚还处于挖掘期，行业参与者有限，目前主要采取Fabless代工模式，设计端参与者主要包括芯和半导体和卓胜微等，代工厂台湾联颖等还有芯禾科技、云塔科技等。

卓胜微优化设计了IPD滤波器，使其可以满足5G sub-6GHz的超高频、大宽带需求，被广泛应用在移动智能终端中。卓胜微正是基于多年在新材料方面的深入研究和持续投入，通过差异化 IPD 滤波器方案的 LFEM 产品快速打入了 5G 智能手机市场。

芯和半导体被Yole评选为全球IPD滤波器领先供应商。随着5G的商用，芯和半导体IPD滤波器获得了市场的高度认可，成功进入了国内主流手机平台和射频芯片公司供应链，现在月平均出货量超过6000万颗，迅速占领了5G滤波器市场。截至2022年1月底，芯和半导体滤波器总出货量累积超过了10亿颗。

三、射频前端公司和LTCC和IPD（这个重要，涉及到了射频前端模组公司的对比，股民主要看上市公司就行，卓胜微唯捷创芯慧智微飞骧科技）

L-PAMiF的n77/79频段采用的是LTCC或者IPD滤波器，我们通过分析L-PAMiF生产厂家的LTCC和IPD的供应，来分析模组生产商的情况。

2021 年，L-PAMiF国产厂商最高市占率不超过9.7%。唯捷创芯的市占率5.84%，慧智微1.96%，其他国产厂商不超过1.89%。慧智微2022年1-6月销售L-PAMiF模组587万颗，卓胜微2021年末推出L-PAMiF，2022Q1累计销售数量接近600万颗，估计要超过慧智微。

1、慧智微用自己设计的IPD滤波器，2020 年在国产厂商中率先推出 5G 新频段L-PAMiF发射模组，支持 n77/n78/n79 频段，单双频模组都有，2021年推出 n41 频段5G PAMiF 产品。

2、卓胜微在旗舰产品 LFEM 上使用 IPD 滤波器，该滤波器方案为公司国际首创；相对竞争对手主流的 LTCC 方案，IPD 滤波器有设计堆叠体积小、调试灵活、成本低、产能充足（中芯国际代工），在整体性能比肩国际同行产品的前提下性价比突出,一经推出受到市场的广泛关注和高度认可。公司 LPAMiF 产品延续了该优势。“目前SAW/高性能滤波器即将进入规模化量产阶段”，高性能滤波器可能就是卓胜微芯卓生产线上自产的IPD。

3、唯捷创芯，用LTCC滤波器，外购，2020 年5G新频段L-PAMiF模组少量销售，根据唯捷创芯在回复函中的情况说明，国外供应商中，村田、日本TDK株式会社等国际知名的大型电子元件企业均可提供技术性能、规格、质量等完全符合需求的LTCC滤波器产品；国内供应商中，麦捷电子、顺络电子等国内上市公司亦具备LTCC滤波器的相似供应能力。

4、飞骧科技设计的IPD 滤波器进入到样品阶段，其Sub 6 GHz L-PAMiF主要应用于 5G 通中的 3.3GHz-4.2 GHz 频段，频段覆盖 n77/78等频段，单频模组。

5、麦捷科技批量供应LTCC，发射模组处于研发阶段，接收模组量产。

6、好达电子射频模组处于技术开发阶段。

7、昂瑞微，原名中科汉天下，没有上市，只有笼统介绍5G PAMiF已经实现大规模量产，有SAW和BAW，没见到有LTCC和IPD。

8、紫光展锐没有上市

9、锐石创芯，滤波器不详，推出了国产首颗支持 5G N41 频段全频段及 Power Class2 的 PAMiF 产品，并已在国内手机客户端量产。