濾波器作為射頻前端模塊中的重要組成部分，隨著5G時代到來，通信制式升級，頻段變多，產(chǎn)業(yè)鏈下游移動終端和上游基站的升級，其市場格局和技術(shù)特點(diǎn)都發(fā)生了不小的變化。

在下游終端，智能手機(jī)和其他移動終端支持的射頻頻段數(shù)量急劇增加，所產(chǎn)生的頻譜擁擠必須增加濾波器的使用以減少干擾頻率。在終端需求上，4G時代千元機(jī)需要20~40個濾波器，10個開關(guān)；到了5G手機(jī)，需要近80個濾波器和15個開關(guān)。技術(shù)上，在3GHz以上的頻段，BAW濾波器是主流方案。

在上游基站，4G LTE時代基站大多采用2/4/8通道天線，5G時代引入了Massive MIMO技術(shù)，天線升級為64通道，甚至128/192/256通道。每個天線都需要配備相應(yīng)的雙工器，并由相應(yīng)的濾波器進(jìn)行信號頻率的選擇和處理，濾波器需求總量大幅增加。鑒于此，Yole Development預(yù)測，濾波器的市場規(guī)模將從2017年的80億美元增加到2023年的225億美元。

5G、高頻驅(qū)動濾波器技術(shù)變革

目前，在智能手機(jī)中使用的射頻濾波器主要有聲表面波濾波器（SAW）和體聲波濾波器（BAW/FBAR）兩大類?！霸诋?dāng)前的濾波器市場中，SAW憑借其成熟且低成本的優(yōu)勢，在2GHz以下的市場占有率仍比較大。”諾思研發(fā)兼市場總監(jiān)蔣興勇表示，“隨著5G時代的到來，SAW就表現(xiàn)出明顯的局限性，而BAW的優(yōu)勢在于中高頻段的性能優(yōu)勢，如更小的插入損耗、更高的帶外抑制等，所以BAW的使用已經(jīng)成為時代發(fā)展的趨勢?！?/p>

進(jìn)入5G時代，除了主流頻段外，由于引進(jìn)了5G NR的標(biāo)準(zhǔn)，會有3.5GHz、4.8GHz等頻段出現(xiàn)，以及不斷重耕的LTE頻段，因此需要射頻前端器件能夠支持更多的頻段，或者原來4G頻譜的設(shè)備件必須要支持更高的5G標(biāo)準(zhǔn)。這就為濾波器的設(shè)計(jì)提出了很多新要求。

蔣興勇解釋，系統(tǒng)越往高頻走，對濾波器設(shè)計(jì)就要求更高的控制精度，對帶寬、時延、線性化的要求也更高，大大提升了設(shè)計(jì)難度。首先是工作頻率復(fù)雜，濾波器如何實(shí)現(xiàn)低溫漂問題；其次是應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，濾波器需要在有限面積內(nèi)應(yīng)對更多的信號干擾；最后是共存濾波器如何讓不同類型信號和諧共存。

另一方面，隨著射頻前端模塊集成度提升，現(xiàn)階段射頻模組化趨勢包括FEM(射頻開關(guān)+濾波器)、FeMid(射頻濾波器+開關(guān)+雙工器)、DiFEM(射頻開關(guān)+濾波器+LNA)、PaMid(FeMid+PA)等多種產(chǎn)品形態(tài)，這可以帶來包括解決多頻段帶來的射頻復(fù)雜性挑戰(zhàn)、縮小射頻元件的體積、提供全球載波聚合模塊化平臺等多方面的優(yōu)勢。而濾波器在射頻前端應(yīng)用時還能整合為雙工器、四工器甚至六工器等多路復(fù)用器，能夠在滿足性能要求的同時節(jié)省空間、簡化設(shè)計(jì)，同時還能避免頻段間的相互干擾。

蔣興勇表示，射頻前端模塊集成度提高，盡管帶來了許多好處，但是現(xiàn)階段成本依然比較貴?！熬蜑V波器部分而言，諾思現(xiàn)有的體聲波技術(shù)完全可以做到兼容模組化設(shè)計(jì)，尺寸、接口等方面既可以單獨(dú)器件存在，也可以整合進(jìn)模組中，這是諾思技術(shù)靈活性的體現(xiàn)。”他強(qiáng)調(diào)，“模組產(chǎn)品需要濾波器用WLP封裝替代CSP封裝形式。如果做模塊集成，需要相關(guān)企業(yè)一起協(xié)同來完成一體化設(shè)計(jì)，目前諾思已與國內(nèi)射頻前端企業(yè)開展這方面的工作。”

更重要的是，射頻模組化發(fā)展促使射頻廠商提高產(chǎn)業(yè)鏈集中度，擴(kuò)寬技術(shù)能力，行業(yè)內(nèi)橫向并購成為趨勢。幾家國際巨頭均借此獲得了擴(kuò)張，同時通過建廠等方式擴(kuò)充濾波器產(chǎn)能，試圖在5G時代中搶占先機(jī)。觀察國內(nèi)射頻前端產(chǎn)業(yè)，也出現(xiàn)部分廠商開始擴(kuò)大產(chǎn)品布局的趨勢，至于是否會出現(xiàn)并購整合，蔣興勇強(qiáng)調(diào)，國內(nèi)將來也可能出現(xiàn)整合情況，但是機(jī)會還要看整體行業(yè)的發(fā)展趨勢，能發(fā)揮1+1>2的企業(yè)整合，才更有動力去做。

國產(chǎn)濾波器潛力巨大，諾思BAW技術(shù)將迎來井噴期

從2G手機(jī)到5G手機(jī)，射頻濾波器用量由個位數(shù)增至100顆以上，產(chǎn)量與價值齊升。市場研究機(jī)構(gòu)Resonant預(yù)測，濾波器市場是射頻前端市場中發(fā)展最快的市場，2025年將達(dá)到280億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到21%。其中，2020年60%以上的濾波器基于SAW技術(shù)，基本被村田、TDK、太陽誘電、Skyworks和Qorvo壟斷95%市場。博通、Qorvo等美國廠商則集中在BAW濾波器（博通主要是FBAR），市場也基本被其壟斷，國產(chǎn)濾波器在技術(shù)及市場突破后將會有巨大的成長空間。

“反觀國內(nèi)，中國是全球最大的SAW濾波器市場，產(chǎn)量長期以來遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需求。在BAW濾波器等領(lǐng)域，也僅有諾思等少數(shù)廠商實(shí)現(xiàn)了突破。目前公司產(chǎn)品性能已達(dá)到國際領(lǐng)先水平，打破國外廠商的壟斷，填補(bǔ)國內(nèi)空白，將為我國FBAR濾波器射頻前端供應(yīng)鏈安全提供重要的保障作用。

”在蔣興勇看來，與傳統(tǒng)的SAW濾波器相比，BAW的優(yōu)勢在于中高頻段的性能優(yōu)勢，如更小的插入損耗、更高的帶外抑制等，而近年來SAW的工藝也在不斷提升，如高品質(zhì)因素SAW以及溫度補(bǔ)償SAW等，兩者會分別在中高頻和低頻發(fā)揮出最佳的性能優(yōu)勢，并長期并存。所有這些聲學(xué)濾波器技術(shù)呈現(xiàn)出相互交融、相互借鑒的發(fā)展趨勢，都會有自己適合的應(yīng)用場景，沒有一種技術(shù)能完全替代另一種技術(shù)。

據(jù)其介紹，為滿足客戶國產(chǎn)化替代的迫切需求，諾思在已陸續(xù)發(fā)布多款高性能BAW濾波器基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推出了覆蓋Band1，Band2，Band3，Band4，Band5，Band7，Band8的全系列基于BAW工藝的高性能雙工器產(chǎn)品，及支持載波聚合的Band1+3四工器。蔣興勇表示：“諾思現(xiàn)有產(chǎn)品能夠覆蓋全球智能手機(jī)濾波芯片70%以上的工作頻段，這也標(biāo)志著諾思在濾波器、雙工器、多工器領(lǐng)域的完整布局。諾思雙工器、多工器產(chǎn)品性能已比肩或超越國際一流廠商的產(chǎn)品性能，并在多家國內(nèi)知名企業(yè)通過驗(yàn)證，完全滿足客戶的應(yīng)用需求?！?/p>

在5G小基站領(lǐng)域技術(shù)開發(fā)方向，諾思也做了全面的布局，并已陸續(xù)推出n1、n3、n41、n78、n79等多款面向小基站應(yīng)用的濾波器系列產(chǎn)品。蔣興勇強(qiáng)調(diào)：“諾思在2020年推出的全球首款高功率容量BAW濾波器支持5W的平均輸入功率，有助于解決5G小尺寸、高性能和高功率的業(yè)界痛點(diǎn)問題?！?/p>

據(jù)介紹，諾思提供多樣化的產(chǎn)品形式，包括塑封芯片、WLP封裝芯片或裸芯片，以滿足終端、基站、模組等不同客戶的多元需求。蔣興勇表示：“從20年開始諾思陸續(xù)推出更小尺寸的BAW濾波器、雙工器產(chǎn)品，預(yù)期在提升性能的同時，將進(jìn)一步節(jié)省約35%的空間占用，以滿足終端客戶的小型化需求，WLP封裝的BAW濾波芯片將為客戶做更高集成度產(chǎn)品帶來更多可能。

”諾思新的技術(shù)路線將BAW技術(shù)應(yīng)用拓寬至更高頻(Sub-6GHz)、更大帶寬(400MHz)、更小尺寸的消費(fèi)電子領(lǐng)域，解決5G移動頻譜的共存挑戰(zhàn)和移動終端小型化需求，器件體積縮小數(shù)十倍，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)介質(zhì)濾波器方案完美替代，已獲得多家知名品牌客戶青睞。

談到當(dāng)前全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈面臨的供應(yīng)緊張問題，蔣興勇表示公司以IDM模式運(yùn)營，基本上沒有受“卡脖子”限制的環(huán)節(jié)，對客戶的供應(yīng)也比較順暢。“諾思現(xiàn)已成為國內(nèi)唯一具備大規(guī)模穩(wěn)定交付能力、產(chǎn)品種類齊全、生產(chǎn)良率穩(wěn)定、質(zhì)量和可靠性已獲客戶驗(yàn)證的高端BAW芯片供應(yīng)商，為全面國產(chǎn)替代做好了充分準(zhǔn)備。位于天津的產(chǎn)線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)滿產(chǎn)狀態(tài)，新的產(chǎn)線也在加速建設(shè)當(dāng)中?！彼硎荆半S著市場需求持續(xù)提升，以及客戶design-in導(dǎo)入逐漸完成，今年諾思的出貨量預(yù)計(jì)將大幅增長?！?/p>

未來，諾思將進(jìn)一步加大在重點(diǎn)項(xiàng)目上的研發(fā)、生產(chǎn)及推廣投入，提供質(zhì)量最可靠、頻段更齊全、性能更出色、性價比更高的射頻濾波及模組芯片產(chǎn)品。例如做為牽頭單位參與了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“制造基礎(chǔ)技術(shù)與關(guān)鍵部件”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目“硅基MEMS壓電薄膜及器件關(guān)鍵技術(shù)與平臺”研發(fā)。

該項(xiàng)目針對5G/6G無線通訊、物聯(lián)網(wǎng)等對射頻濾波器、智能傳感器提出新的技術(shù)要求，對實(shí)現(xiàn)晶圓級硅基MEMS壓電器件的大規(guī)模生產(chǎn)、擺脫我國目前關(guān)鍵MEMS壓電器件受制于人的局面，具有重要而深遠(yuǎn)的意義。與此同時，諾思還通過參與RECC標(biāo)準(zhǔn)化委員會等國內(nèi)外組織的標(biāo)準(zhǔn)制訂，引領(lǐng)FBAR、壓電陶瓷等微聲器件行業(yè)發(fā)展。

“當(dāng)前濾波器市場空間仍在急劇膨脹，客戶需求急速增長，國產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)和產(chǎn)能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。但隨著地緣政治因素的影響，國產(chǎn)產(chǎn)品又迎來了更多的市場機(jī)遇。國產(chǎn)濾波器遠(yuǎn)還沒有到與國際廠商競爭的階段，都還是在搶市場份額而已。市場蛋糕足夠大，誰在產(chǎn)線、研發(fā)、技術(shù)儲備方面更有實(shí)力，誰就能走得更快?！笔Y興勇強(qiáng)調(diào)，“我們有信心與產(chǎn)業(yè)鏈上下游伙伴密切合作，共同實(shí)現(xiàn)5G射頻領(lǐng)域?yàn)V波器芯片的高水平國產(chǎn)替代。

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