文｜半導體產業縱橫

如今，5G 時代已然發展了許久。5G 通信早已成為人們高度關注的熱門話題。而在過去，人們對手機的關注點通常集中于 CPU、GPU、基帶、屏幕和攝像頭等方面。近年來，隨著 5G 技術的快速發展和普及以及國產射頻芯片的強勢崛起，5G 射頻芯片也逐漸走入大眾視野。

射頻芯片，是能夠將射頻信號和數字信號進行轉化的芯片，具體而言，包括RF收發機、功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）、濾波器、 射頻開關（Switch）、 天線調諧開關（Tuner） 等。

其中，濾波器可以說是射頻前端的核心組件，是制造5G射頻芯片的關鍵。

01兩種主流射頻濾波器

射頻濾波器是一種用于電子通信系統中的重要組件，其作用是在特定頻率范圍內濾除不需要的信號，從而保證系統的正常運行。

射頻濾波器的作用主要體現在信號處理和系統保護方面。在無線通信系統中，射頻濾波器可以用于濾除鄰近頻段的干擾信號，從而提高系統的抗干擾能力和傳輸質量。此外，射頻濾波器還可以用于保護系統中的其他組件，防止不需要的信號對系統產生損害。因此，射頻濾波器在無線通信系統中具有非常重要的作用。

因此，射頻濾波器的性能是決定通信質量的重要因素之一。

射頻濾波器可分為聲學濾波器、晶體濾波器、陶瓷濾波器，其中聲學濾波器（SAW、BAW）是目前手機應用的主流濾波器。

SAW濾波器，是聲表面濾波器，其利用聲表面波在壓電基片上的傳播特性來實現信號的過濾。當電信號通過壓電基片時，會產生聲表面波，這種波會在基片表面上以一定的速度傳播。通過在基片上刻蝕特定的圖案形成反射器，可以控制聲表面波的傳播路徑，從而實現信號的選擇性過濾。

SAW濾波器的優點為：其具有高選擇性和低插入損耗；低成本和高產量，易于大規模生產；工藝成熟，可靠性高。SAW濾波器的缺點為：其頻率穩定性受溫度影響較大、制造精度要求較高，尤其是在高頻下。

SAW濾波器被廣泛應用于射頻通信系統的前端，如移動通信、衛星通信、雷達等領域。

BAW濾波器，即體聲波濾波器，基本原理同SAW濾波器相同，差異在于BAW濾波器中聲波垂直傳播，能夠更有效地捕獲聲波。

BAW濾波器的優點為具有更高的頻率穩定性，不受溫度變化的影響；更寬的工作溫度范圍；可實現更高的Q值（品質因子），意味著更好的選擇性和更小的插入損耗。BAW濾波器的缺點為制造成本較高，工藝復雜；產量相對較低。根據華安證券預估，BAW濾波器的成本大約是SAW濾波器的2-10倍。

BAW濾波器常用于對頻率穩定性和溫度穩定性要求較高的場合，如高端射頻通信設備、衛星通信系統、精密測量儀器等。

至于究竟選擇SAW還是BAW濾波器主要取決于具體的應用需求，如所需的工作頻率、環境條件（溫度穩定性）、成本預算等因素。對于大多數通用通信應用，SAW濾波器可能是一個經濟高效的選擇；而在需要更高頻率穩定性和更寬溫度范圍的特殊場合，BAW濾波器可能是更合適的選擇。

02射頻濾波器的具體應用

無線通信領域

智能手機是射頻濾波器應用最廣泛的領域之一，每部智能手機都需要大量的射頻濾波器來確保通信質量。例如，在 4G 手機中，射頻濾波器用于對不同頻段的信號進行分離和濾波，如 700MHz、1800MHz、2100MHz 等頻段，以保證手機能夠準確接收和發送相應頻段的信號，避免不同頻段之間的信號干擾。在 5G 手機中，由于支持的頻段更多、頻率更高，對射頻濾波器的性能和數量要求進一步提高，通常一部 5G 手機中需要 70 - 100 顆射頻濾波器芯片。

基站中也廣泛使用射頻濾波器。在基站的發射端，射頻濾波器用于對發射信號進行濾波，去除不需要的頻率成分，確保發射的信號符合通信標準和頻譜規定；在接收端，射頻濾波器用于對接收的信號進行篩選，提高信號的信噪比，以便準確地解調出有用的信息。例如，在城市中的密集基站網絡中，射頻濾波器可以幫助基站有效地過濾掉來自其他基站的干擾信號，提高通信的穩定性和可靠性。

在衛星通信中，隨著信號傳輸距離的增加，信號中會混入許多雜波信號。射頻濾波器也可以選擇性地過濾掉這些雜波信號，提高信號的傳輸質量。比如，在衛星電視廣播系統中，射頻濾波器可以將特定的衛星電視信號從復雜的空間信號中篩選出來，傳輸到用戶的衛星電視接收器中。

雷達系統領域

在雷達系統中，射頻濾波器主要用于濾除回波中的雜波信號，提高雷達的信噪比，使雷達能夠更加精確地進行目標探測等任務。

比如：氣象雷達通過發射和接收電磁波來探測大氣中的氣象目標，如云層、降水等；防空雷達需要對空中目標進行快速、準確的探測和跟蹤；汽車雷達用于檢測車輛周圍的障礙物和其他車輛的位置、速度等信息。

雷達系統中的射頻濾波器通常具有較高的頻率選擇性和穩定性，以確保雷達系統的整體性能。

科研、醫療領域

在科研與醫療領域，射頻濾波器也發揮著重要的作用。

在醫療設備中，射頻濾波器主要用于濾除生物電信號中的干擾信號，提高醫療設備的精確度和可靠性。例如，在心電圖儀、腦電圖儀等設備中，射頻濾波器可以確保采集到的生物電信號更加純凈，從而提高診斷的準確性。在科研領域，它可以用于信號處理、頻譜分析等實驗中，幫助科研人員更準確地獲取和分析實驗數據。

03國際競爭格局與主要廠商

全球射頻濾波器市場呈現寡頭壟斷的競爭格局，主要被美日企業所占據。在SAW濾波器市場，Murata、TDK、Taiyo Yuden等企業占據主導地位；而在BAW濾波器市場，Broadcom和Qorvo則占據絕大部分市場份額。

根據Yole數據，2023年全球蜂窩通信中濾波器市場規模達到88.5億美元。其中SAW濾波器仍然占最大份額，占比61%，市場規模達54億美元；BAW濾波器占比34%，市場規模為30億美元。2027年，整體濾波器市場規模將超過100億美元。

然而，由于中國射頻濾波器廠商整體實力偏弱，產量無法滿足國內需求，長期依賴進口，自然也難以吃到這一廣袤市場的紅利。

那么，研發射頻濾波器有多難？國產廠商又卡在哪一步呢？

國產濾波器行業的發展不僅僅依賴于技術本身，還需要一個“合縱”的產業鏈協同模式。

SAW和BAW射頻器件難以國產化的原因在于其復雜的制造工藝、高精度的材料科學要求、對高端設備和高純度材料的依賴以及技術壁壘和知識產權保護等方面。

比如：從制造工藝的復雜性來看，在光刻工藝上SAW和BAW器件的制造涉及高精度光刻工藝，以在壓電材料表面形成精細的電極圖案。在薄膜沉積中，需要在壓電材料上沉積均勻且高質量的薄膜，以確保聲波傳輸的穩定性和器件性能。在壓電材料選擇中，高質量的壓電材料（如鋁鎵酸鋁、鈮酸鋰等）是制造SAW和BAW器件的關鍵。這些材料在制備過程中需要嚴格控制其純度和晶體結構。薄膜沉積的質量也直接影響器件的性能和穩定性，要求極高的均勻性和低缺陷密度。

從材料制備難度來看，高性能的壓電材料在制備過程中需要嚴格的工藝控制，包括高溫處理和精確的摻雜控制。從供應鏈和技術壁壘來看，制造SAW和BAW器件需要先進的光刻機、薄膜沉積設備和高精度測試設備，這些設備通常依賴進口。高性能的壓電材料和其他關鍵材料大多需要從國外進口，國內生產能力和技術積累尚不足。

要實現這些射頻器件的國產化，需要在材料研發、設備制造和技術積累方面進行長期且持續的投入和發展。

那么既然射頻濾波器國產化這么難，國產廠商還要不要加入這場殘酷的競爭？答案是：當然要爭。

首先從市場規模來看，根據相關數據顯示，2020年-2023年，中國射頻濾波器市場規模持續增長，主要得益于基站建設規模的擴大和智能手機市場滲透率的提高。預計未來五年，在5G驅動下，中國射頻濾波器市場規模將進一步提升，有望在2028年達到722.1億元。

其次從通信安全來看，射頻濾波器國產化意義重大。在通信安全方面，國產射頻濾波器能減少對國外產品的依賴，避免潛在的信息安全隱患，保障國內通信網絡信息的安全傳輸與存儲。

從成本效益而言，國產化可降低生產與采購成本，擺脫國外供應商的價格制約。企業在國內采購射頻濾波器，能縮短供應鏈，減少運輸成本與時間成本，同時國內企業可根據市場需求靈活調整生產規模與價格，讓利于消費者，進一步推動 5G 相關設備在各個領域的普及與應用，促進國內通信產業的可持續發展。

04入手SAW，蓄力BAW

近年來，國內廠商積極投身于技術研發與產品創新，并取得了諸多成果。麥捷科技、卓勝微、好達電子等廠商就是其中的代表，它們所取得的進展主要集中在 SAW 濾波器領域。在這一領域，日本的龍頭廠商憑借 IDM 模式構建起工藝壁壘，盡管如此，國內廠商仍然普遍采用自建產線的方式來謀求發展。但國產廠商的發展速度較為緩慢，市場份額不足5%。

相比之下，BAW 濾波器領域的情況更為嚴峻。BAW 濾波器具有最高的技術壁壘，其工藝流程比 SAW 濾波器更為復雜。并且，Broadcom、Qorvo 等已經建立起完善的專利布局，這使得國內廠商想要在這個領域實現突破面臨著巨大的困難，當前國內廠商在 BAW 濾波器市場所占份額近乎為零。

好達電子是最早進行射頻濾波器研發的公司，具備0.25μm工藝、芯片級倒裝封裝（CSP）技術產線和晶圓級封裝（WLP）生產線，可生產產品尺寸為0.9x0.7的雙工器、1.6x1.2的濾波器。根據此前數據顯示，好達電子聲表面波濾波器、雙工器已通過小米、OPPO、華為、華勤、龍旗、中興等手機終端及ODM廠商、通訊設備廠商和無線通信模組廠商的驗證并實現量產銷售。

麥捷科技于2015年研發濾波器，2017年實現量產，同年與中電26所合資公司進行合作，26所負責前道加工，公司負責后道封裝。目前已具備同時量產LTCC與SAW濾波器能力，計劃于2024年年底完成射頻濾波器擴產項目。今年年初，麥捷科技表示其5GLTCC濾波器主要應用于通訊基站，已向下游客戶送樣測試。在近日的投資者問答中，麥捷科技表示目前公司的射頻濾波器產品可應用于T-Box等車聯網智能終端。

信維通信2016年成立子公司信維微電子，開始布局射頻前端器件業務，2017年公司和中電55所達成10年戰略合作協議，出資1.1億元入股德清華瑩，進軍國產濾波器市場，2020年SAW濾波器已實現出貨，同年其繼續向德清華瑩增資。

中電26所是國內唯一軍用聲光技術研發的專業研究所，聲光產品國軍標和行業標準制定單位，同時具有SAW、TC-SAW、FBAR研發和生產能力。

卓勝微已有相對完整的SAW研發設計團隊，2020年成立全資子公司芯卓半導體，專門致力于濾波器產業化建設，6英寸濾波器產線于2022Q1進入工藝通線階段，2022上半年進入小批量生產階段。2022年末，自建的濾波器產線已經全面進入規模量產階段。卓勝微表示截至2024年第一季度末，集成自產IPD濾波器的L-PAMiF、LFEM等相關模組產品，已在多家客戶端完成驗證并實現量產出貨。

中電科技德清華瑩電子主營業務已擴展到聲表面波器件、壓電、光電晶體材料和射頻模塊三大類產品，主要研發3-8英寸鈮酸鋰鉭酸鋰晶片、聲表面波濾波器、聲表面波傳感器、環行器和隔離器等。

三安光電的射頻濾波器業務形成了廈門三安集成電路公司和泉州三安集成電路公司兩大塊，為國內首家能夠提供PhaseVNR架構所需的全套四工器和雙工器的企業。去年9月，三安光電在互動平臺表示，公司建立了穩定量產射頻前端專業代工平臺，PA、濾波器產品主要應用于手機，國內新款手機已經批量供貨。

與此同時也有廠商在BAW 濾波器領域取得突破。去年賽微電子發布公告，其控股子公司賽萊克斯微系統科技（北京）有限公司以MEMS工藝為某客戶制造的系列BAW濾波器完成了小批量試生產階段。

在4G時代，由于產業已相對成熟，SAW以及TC-SAW具有一定的成本優勢；但在5G及更高頻通信時代，BAW具有高頻率和寬頻帶的技術優勢，可以提供更低的插入損耗、更好的選擇性、更高的功率容量、更大的運行頻率、更好的靜電放電保護，在高頻應用場景有著更佳的表現。因此國產射頻廠商不但要加入這場戰爭，還要充分發揮自身的優勢，不斷加大研發投入，深入探索 BAW 濾波器的技術創新，提升產品質量和性能，以在國內外市場中占據一席之地，打破國外廠商長期以來的技術壟斷局面，推動我國射頻濾波器產業向更高層次發展。