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          中國本土射頻濾波器迎來新契機

          日期:2022-07-06 作者:潤欣科技 返回列表


          濾波器在射頻前端模塊中的重要性日益突出,中國廠商迎來了良好的發展契機。


          射頻前端是無線通信系統的核心部件,是實現無線模擬信號和數字信號互相轉換的基礎部件。射頻前端主要包括RF收發器、功率放大器(PA)、濾波器、低噪聲放大器(LNA)、射頻開關(Switch)、天線調諧器(Tuner)等。 


          5G手機的普及帶動射頻前端市場快速增長。5G手機需要在保留2G/3G/4G射頻芯片的同時,增加支持5G新頻段的射頻前端。來自Skyworks公司的數據顯示,2G手機射頻前端價值3美元,3G手機提升到8美元,高端4G手機為18美元,而5G手機射頻前端價值達到25-30美元。濾波器作為射頻前端的核心器件,其價值占比最大,達53%。由此推算,2023年全球射頻濾波器市場規模將達到約165億美元。


          移動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分為Normal SAW、TC-SAW(溫度補償聲表面波濾波器)、TF-SAW(薄膜聲表面波濾波器);體聲波濾波器可細分為BAW-SMR,FBAR和XBAR。


          SAW是一種沿著固體表面傳播的聲波,一個基本的SAW濾波器由壓電材料和兩個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,基本結構是兩個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 技術和薄膜技術制造而來,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,采用了新的結構,使表面聲波的能量聚焦在襯底表面,從而使波在襯底上無損耗傳播,具有高穩定性、體積小、高Q值、散熱性好等優點。與TC-SAW濾波器相比,其高頻工作性能更佳,在部分高頻工作環境中,TF-SAW濾波器憑借性價比優勢,可與BAW濾波器爭奪市場份額。


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


          目前,市場上SAW的使用率還很高,隨著以5G為代表的高頻通信的普及,BAW市占率越來越高。另外,為了實現5G在EMBB(增強移動寬帶)、URLLC(低時延高可靠)、MMTC(海量大連接)三大場景的應用,射頻前端器件的需求量也要相應提高,頻段增加和載波聚合技術的應用使得傳統的多模多頻模組已經無法滿足要求,射頻模組 PAMID 逐漸成為主流,天線數量的增加推動對濾波器需求的增加,來自Skyworks的數據顯示,單部手機里的濾波器數量從4G 時代的40個上升到5G時代的70個。




          產業格局

          全球范圍內,射頻濾波器市場主要由國外廠商占據。Murata、TDK、Taiyo Yuden(太陽誘電)、Skyworks四大廠商合計占據全球SAW市場95%的份額,Broadcom、Qorvo等廠商占據全球BAW市場95%以上的份額。在中國射頻濾波器市場,本土產品市占率不足5%,中國是全球最大的SAW濾波器市場,但國產SAW的產量不到需求量的10%。


          具體來看,全球射頻濾波器龍頭是Murata,約占38%的市場份額。對于普通的SAW濾波器而言,有數家亞洲公司參與該市場競爭,如WISOL和Kyocera;對于TC-SAW而言,市場主要被四家公司占據,分別是Skyworks,Qorvo,Murata和高通;在BAW濾波器領域,各企業尚未形成完全的產品分布,目前,Murata在XBAR技術上布局較多。




          中國本土企業持續發力

          國際射頻濾波器大廠擁有大量的專利、技術、人才,還有雄厚的資金,后來的企業要想趕上很難。射頻濾波器屬于典型的模擬芯片,設計難度很高,很吃技術和經驗積累的功夫。另外,即便能夠設計出來,制造也是一個難點,因為射頻濾波器需要特殊工藝生產,特別是對于中國本土晶圓廠而言,實力較弱,而國外的射頻濾波器大廠,多為IDM,綜合能力很強。


          與國際領先企業相比,中國本土廠商在自主研發能力、技術水平、生態系統建設等核心競爭力方面明顯落后,本土廠商提供的產品主要為分立器件,近些年也在向中高端模組滲透。


          這里要特別關注一下專利,因為專利壁壘是射頻濾波器市場被國外大廠把控的一個重要原因。Murata和Taiyo Yuden等日本廠商在SAW專利申請數量方面處于領先地位,而Qorvo、高通和 Broadcom等美國廠商則在體聲波濾波器專利領域處于領先地位。某領域專利的數量標志在該領域技術掌握程度,Murata和Taiyo Yuden的SAW濾波器專利申請數量領先奠定了其在SAW市場的壟斷地位,同樣,Qorvo和Broadcom在體聲波濾波器專利數量上遙遙領先。


          近些年,受中美貿易摩擦的影響,中國本土射頻芯片去美效應凸顯,這為本土射頻濾波器企業提供了難得的發展機遇。


          中國本土射頻濾波器代表企事業單位主要包括中電26所、中電55所、好達電子、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。


          卓勝微是中國本土最大的射頻芯片Fabless企業,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與產業化,該項目產線從2022年第二季度開始量產爬坡,并于2022年末將產能提升至1-1.3萬片/月。今年6月15日,卓勝微在投資者互動平臺表示,該公司的SAW濾波器項目已處于工藝通線階段,即將進入小規模量產階段。


          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等產品上進行聯合設計生產并共享供應商,已通過客戶認證并實現小批量出貨。2021年10月,麥捷科技發布公告,該公司將設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務,以實現濾波器的全頻段覆蓋。2022年5月24日,該公司表示,BAW產品設計、實驗進展順利。


          在BAW/FBAR濾波器領域,已有中國本土企業成功突圍國外巨頭的技術封鎖,研制出了具有自主知識產權的濾波器產品。例如諾思(天津)微系統、開元通信、華芯,以及中科漢天下等。


          諾思微系統是中國首家BAW濾波器生產企業,是專注于FBAR濾波器的IDM廠商,擁有亞洲首座具有完全知識產權的FBAR晶圓廠。


          開元通信是Fablite企業,已發布BAW濾波器系列產品,其中,應用于4G+/5G的全頻段B41 BAW濾波器為國產芯片的佼佼者,已通過行業內全面驗證并量產出貨。


          中科漢天下是中國本土率先全面掌握BAW濾波器量產技術的公司,擁有關于BAW濾波器、諧振器的多項核心技術,2019年就推出了適配5G技術的濾波器產品,包括全頻段N41濾波器。漢天下是國內首家以BAW濾波器為核心,并自有產線的射頻前端芯片及模組公司。


          武漢敏聲也是一家中國本土射頻芯片代表企業。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,產品性能指標經多次測試,已達到商用標準。同時,武漢敏聲正在積極布局下一代更高頻段射頻濾波器產品的研發,覆蓋低、中、高全頻段范圍。據悉,該公司已申請近160項發明專利,已授權發明專利51項。同時,其在高頻大帶寬濾波器技術領域布局數十項核心專利,獨辟蹊徑的PBAR大帶寬技術在2~8GHz頻率范圍內有很強競爭力。


          近些年,華為也在積極布局射頻前端業務,除了自研射頻PA、開關外,在濾波器領域通過股權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電子。好達電子的主要產品包括中頻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。


          三安光電代工生產的SAW和TC-SAW濾波器已開拓41家客戶,其中17家為國內手機和通信模塊客戶,并已成功進入國內手機ODM企業及國內外智能手機供應鏈。


          賽微電子也是中國一家重要的射頻芯片代工企業。近期,其控股子公司賽萊克斯微系統科技(北京)有限公司代工制造的BAW濾波器通過了客戶驗證。據悉,該客戶已同步簽署試產訂單,賽萊克斯北京啟動首批BAW濾波器8英寸晶圓的小批量試生產。這也意味著,國內廠商目前逐步切入射頻前端中價值最高的細分領域。


          據悉,賽萊克斯北京試產的BAW濾波器經過頻段抑制、帶內插損、電壓駐波比等性能測試及高加速溫濕度應力、高低溫貯存壽命、機械及跌落沖擊等可靠性驗證,結果顯示,無論性能還是良率均達到或優于設計指標要求,與國際射頻巨頭廠商的同類產品指標相當。


          賽萊克斯北京去年就在為量產鋪路。2021年8月,該公司與怡格敏思、武漢敏聲簽署了《戰略合作框架協議》,各方決定在“射頻濾波器芯片”的8英寸晶圓代工領域合作投資,共同建設能夠滿足射頻濾波器芯片代工制造需求的定制化專用產線。





          綜上,中國本土射頻濾波器產業正在爬升,需要更多的本土供應鏈支持,同時,加強自主研發力度,繞開國際巨頭技術和專利壁壘,也是一項重要工程。同時,我們也要看到,本土射頻濾波器更多的還是聚焦在3G和4G通信領域,在5G方面商用的幾乎為0。要想使產業更上一層樓,還有很長的路要走。

          作者:暢秋

          來源:半導體產業縱橫

          新聞來源:與非網


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