上海羊羽卓进出口贸易有限公司国产射频芯片奔赴下一个战场，汉天下蓄势待发
谈到射频芯片，大家即使不是很熟悉也不会陌生。射频芯片，是指能够将射频信号和数字信号进行转化的芯片。具体到通信设备中，则指由射频收发器、射频前端和天线等元器件组成的射频信号处理单元，其主要的工作是负责信号的发送与接收。其中，射频前端更是射频信号处理单元的核心部件。所谓射频前端，又包括滤波器（Filter）、双工器（Diplexer/Duplexer，由2个滤波器组成）、功率放大器（PA）、开关（Switch）、低噪声放大器（LNA）和天线调谐器等一系列负责不同射频信号处理功能的器件。
和很多其他芯片一样，在射频前端方面，国内一直处于追赶位置。尤其是随着5G、WiFi以及万物互联时代的到来，叠加地缘政治等一系列问题的影响，发展本土射频前端产业已经刻不容缓。
高门槛的射频前端，滤波器尤甚
去年以来，国内某手机厂商因为受到美国制裁而停止推出5G手机的事实已经不是什么新闻。据很多传媒报道，之所以会出现这种卡脖子的情况，最主要的是因为缺乏5G射频芯片。尤其是滤波器，更是被很多业内人看作是射频芯片的天花板。这就不禁让人好奇，为何这些“小”器件门槛如此之高？据本土射频芯片先驱汉天下的首席技术官赖志国博士介绍，射频芯片之所以那么难，与其所具备的几方面特征有关：首先，射频芯片领域技术壁垒高，需要依靠长期的经验积累；其次，射频芯片设计涉及的理论知识繁多复杂；再次，很多射频芯片的指标要求都是要挑战工艺极限，需要很多创新性的电路结构；最后，关键的还是工艺及封装的物理限制或者模型的不准确性导致的难题。特别是随着5G通信技术的普及，电子设备支持的频段越来越多，移动网络速度也随之加快。在这一演进过程中随着射频前端器件数量不断增加，多频段设计复杂程度更是迎来了指数级的增加。来到滤波器领域，则门槛又进一步被提高。由于无源器件与有源器件在生产工艺上完全不同，这就使得滤波器在研发上与PA差别极大。据赖志国博士介绍，相较于PA产品的研发，滤波器没有一个成熟的代工产业链可以使用。因此滤波器厂商不仅要在设计上下功夫，还必须兼顾工艺和模型。只有把这三者紧密结合在一起，才能有机会研发出可信赖的滤波器。又因为这三个方面彼此影响，这就意味着滤波器的开发绝不是简单的“1+1+1”的难度，而是成倍叠加的难度。 正是因为射频芯片如此之难，加上国内厂商又错失了先发优势，这就让射频芯片成为了一个被海外厂商垄断的市场。据Yole在2021年的报告中介绍，包括Skyworks、muRata、Qualcomm、Qorvo和 Broadcom在内的五家厂商占据了射频前端市场 85% 的份额。其中除muRata是日本厂商以外，其他四家都是来自美国的企业。报告进一步指出，5G 的引入增加了手机的复杂性以及射频的用量，这就让继续使用分立射频元件构建可接受的外形尺寸的5G手机成为了一项严峻挑战，也因此将推动更多的集成。而射频前端市场的领导者因为都拥有适应多种市场需求的灵活模块产品，可以帮助解决此问题。除此之外，他们甚至还为旗舰机定制了模块产品。国产初露曙光，汉天下一马当先
国外企业正在加紧巩固他们的护城河，但从Yole的报告看来，来自中国公司的射频芯片公司也在快速兴起。纵观国内的射频芯片市场，除了以开关闻名的卓胜微外，我们在PA方面也拥有了唯捷创芯、慧智微、昂瑞微和飞骧科技等企业。至于滤波器市场，同样也涌现出了一批佼佼者。和射频前端的其他领域不同的是，目前国内射频滤波器厂商主要集中于声表面滤波器领域，如好达电子、卓胜微、信维通信和麦捷科技等就是其中的代表。但在大家广受关注的体声波滤波器方面，国内产业化力量尚在兴起，能力尚有较大不足，仅有包括苏州汉天下电子有限公司在内的少数厂商，可通过自主研发制造出具有高性能的高端射频前端体声波滤波器芯片产品。模组成新战场，无源厂更具优势
从行业发展现状看来，随着通信技术升级，高集成模组化是市场发展的必然结果。最近几年射频领域发生的多单收购就是朝着这个目的而来。如Qualcomm收购RF360的全部股份以及最近发生的muRata收购Resonant，无一不是为了巩固自己的实力和扩充自己的产品线，为射频模组化做好准备。在上述因素的影响下，我们可以看到全球射频芯片产业呈现了一个新局面：分立器件方面，细分市场玩家众多且分散，竞争异常激烈；而来到模组市场，则赢家通吃，Broadcom、Qorvo、Skyworks、muRata和Qualcomm这五大巨头几近瓜分市场。“这些国际厂商在模组方面持续推进高性能高集成度的 FEMiD 和 PAMiD 等方案，已成为射频前端最高难度也是最高价值的金字塔尖领域。”赖志国博士强调。他进一步指出，射频模组主要划分为分集模组和主集模组。其中，前者不含 PA、且对滤波器的性能要求低于发射端，所以难度相对较低。至于主集模组，则因为同时含有收发通路，且集成了高端滤波器（或双工器、多工器）、PA 等器件，难度极高。这就让必须走上射频模组化的本土厂商迎来新挑战。不过，和十几年前的那次追赶不一样，随着产业的发展进步，国产射频芯片站上了一个新高度。赖志国博士告诉记者：“首先在PA方面，由于砷化镓工艺的成熟，PA的迭代将会很慢，这就给了国内foundry赶超的机会，后续围绕着PA的更多话题应该是国产化和本土化。但在滤波器方面，选择则非常少。”“不管是分集接收模组还是主集模组，滤波器都是高端模组最核心、难度最大的器件。”赖志国博士补充说。换而言之，对于汉天下这些拥有滤波器核心技术的厂商，在走向模组化的道路上，会拥有更大的优势，事实上他们也正在摩拳擦掌。殷毅敏表示，汉天下核心成员来自清华大学、南京大学、上海交通大学、中国人民大学、东南大学以及美国麻省大学、美国辛辛那提大学、美国印地安纳大学、美国乔治华盛顿大学等海内外高等学府，他们在射频集成电路和MEMS器件领域均深耕20年，具有在海内外知名企业和科研院所的研发和管理经验。而为了补齐公司的产品线，公司已引进一支有源团队，团队成员主要来自于世界顶尖的射频芯片公司，主持设计生产的多款射频功放产品被广泛应用于iPhone、Galaxy等主流智能手机。随着有源团队的加入，汉天下的人才梯队结构更加合理，成员间优势互补，覆盖射频前端无源（以滤波器为代表）和有源（以PA为代表）两大核心模块，拥有完整产业链经验。“在这样一支全新团队的支持下，汉天下希望以声学滤波器（Acoustic Filter）为核心产品，开发WiFi前端模组（WiFi FEM）、射频前端模组（FEMiD）、接收前端模组（DiFEM）以及射频收发模组（PAMiD/PAMiF）等模组产品，走上一条从单一滤波器向高端模组产品进军的大道。”殷毅敏说。在他看来，未来为了避免同质性趋势，射频芯片企业应该贴近终端厂商联合设计，更多的是锁定上下游企业共同进退，才能跟国外大厂一决高下。而滤波器是射频前端的关键器件，是限制国产厂商从低端分立器件走向中高端模组的关键。由此可见，在新一轮的射频前端模组化的进程中，汉天下抢占了先机。*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。
今天是《半导体行业观察》为您分享的第3014内容，欢迎关注。
晶圆｜集成电路｜设备｜汽车芯片｜存储｜台积电｜AI｜封装
射频滤波器，国产厂商争与不争？
文｜半导体产业纵横
如今，5G 时代已然发展了许久。5G 通信早已成为人们高度关注的热门话题。而在过去，人们对手机的关注点通常集中于 CPU、GPU、基带、屏幕和摄像头等方面。近年来，随着 5G 技术的快速发展和普及以及国产射频芯片的强势崛起，5G 射频芯片也逐渐走入大众视野。
射频芯片，是能够将射频信号和数字信号进行转化的芯片，具体而言，包括RF收发机、功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）、滤波器、 射频开关（Switch）、 天线调谐开关（Tuner） 等。
其中，滤波器可以说是射频前端的核心组件，是制造5G射频芯片的关键。
01两种主流射频滤波器
射频滤波器是一种用于电子通信系统中的重要组件，其作用是在特定频率范围内滤除不需要的信号，从而保证系统的正常运行。
射频滤波器的作用主要体现在信号处理和系统保护方面。在无线通信系统中，射频滤波器可以用于滤除邻近频段的干扰信号，从而提高系统的抗干扰能力和传输质量。此外，射频滤波器还可以用于保护系统中的其他组件，防止不需要的信号对系统产生损害。因此，射频滤波器在无线通信系统中具有非常重要的作用。
因此，射频滤波器的性能是决定通信质量的重要因素之一。
射频滤波器可分为声学滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器，其中声学滤波器（SAW、BAW）是目前手机应用的主流滤波器。
SAW滤波器，是声表面滤波器，其利用声表面波在压电基片上的传播特性来实现信号的过滤。当电信号通过压电基片时，会产生声表面波，这种波会在基片表面上以一定的速度传播。通过在基片上刻蚀特定的图案形成反射器，可以控制声表面波的传播路径，从而实现信号的选择性过滤。
SAW滤波器的优点为：其具有高选择性和低插入损耗；低成本和高产量，易于大规模生产；工艺成熟，可靠性高。SAW滤波器的缺点为：其频率稳定性受温度影响较大、制造精度要求较高，尤其是在高频下。
SAW滤波器被广泛应用于射频通信系统的前端，如移动通信、卫星通信、雷达等领域。
BAW滤波器，即体声波滤波器，基本原理同SAW滤波器相同，差异在于BAW滤波器中声波垂直传播，能够更有效地捕获声波。
BAW滤波器的优点为具有更高的频率稳定性，不受温度变化的影响；更宽的工作温度范围；可实现更高的Q值（品质因子），意味着更好的选择性和更小的插入损耗。BAW滤波器的缺点为制造成本较高，工艺复杂；产量相对较低。根据华安证券预估，BAW滤波器的成本大约是SAW滤波器的2-10倍。
BAW滤波器常用于对频率稳定性和温度稳定性要求较高的场合，如高端射频通信设备、卫星通信系统、精密测量仪器等。
至于究竟选择SAW还是BAW滤波器主要取决于具体的应用需求，如所需的工作频率、环境条件（温度稳定性）、成本预算等因素。对于大多数通用通信应用，SAW滤波器可能是一个经济高效的选择；而在需要更高频率稳定性和更宽温度范围的特殊场合，BAW滤波器可能是更合适的选择。
02射频滤波器的具体应用
无线通信领域
智能手机是射频滤波器应用最广泛的领域之一，每部智能手机都需要大量的射频滤波器来确保通信质量。例如，在 4G 手机中，射频滤波器用于对不同频段的信号进行分离和滤波，如 700MHz、1800MHz、2100MHz 等频段，以保证手机能够准确接收和发送相应频段的信号，避免不同频段之间的信号干扰。在 5G 手机中，由于支持的频段更多、频率更高，对射频滤波器的性能和数量要求进一步提高，通常一部 5G 手机中需要 70 - 100 颗射频滤波器芯片。
基站中也广泛使用射频滤波器。在基站的发射端，射频滤波器用于对发射信号进行滤波，去除不需要的频率成分，确保发射的信号符合通信标准和频谱规定；在接收端，射频滤波器用于对接收的信号进行筛选，提高信号的信噪比，以便准确地解调出有用的信息。例如，在城市中的密集基站网络中，射频滤波器可以帮助基站有效地过滤掉来自其他基站的干扰信号，提高通信的稳定性和可靠性。
在卫星通信中，随着信号传输距离的增加，信号中会混入许多杂波信号。射频滤波器也可以选择性地过滤掉这些杂波信号，提高信号的传输质量。比如，在卫星电视广播系统中，射频滤波器可以将特定的卫星电视信号从复杂的空间信号中筛选出来，传输到用户的卫星电视接收器中。
雷达系统领域
在雷达系统中，射频滤波器主要用于滤除回波中的杂波信号，提高雷达的信噪比，使雷达能够更加精确地进行目标探测等任务。
比如：气象雷达通过发射和接收电磁波来探测大气中的气象目标，如云层、降水等；防空雷达需要对空中目标进行快速、准确的探测和跟踪；汽车雷达用于检测车辆周围的障碍物和其他车辆的位置、速度等信息。
雷达系统中的射频滤波器通常具有较高的频率选择性和稳定性，以确保雷达系统的整体性能。
科研、医疗领域
在科研与医疗领域，射频滤波器也发挥着重要的作用。
在医疗设备中，射频滤波器主要用于滤除生物电信号中的干扰信号，提高医疗设备的精确度和可靠性。例如，在心电图仪、脑电图仪等设备中，射频滤波器可以确保采集到的生物电信号更加纯净，从而提高诊断的准确性。在科研领域，它可以用于信号处理、频谱分析等实验中，帮助科研人员更准确地获取和分析实验数据。
03国际竞争格局与主要厂商
全球射频滤波器市场呈现寡头垄断的竞争格局，主要被美日企业所占据。在SAW滤波器市场，Murata、TDK、Taiyo Yuden等企业占据主导地位；而在BAW滤波器市场，Broadcom和Qorvo则占据绝大部分市场份额。
根据Yole数据，2023年全球蜂窝通信中滤波器市场规模达到88.5亿美元。其中SAW滤波器仍然占最大份额，占比61%，市场规模达54亿美元；BAW滤波器占比34%，市场规模为30亿美元。2027年，整体滤波器市场规模将超过100亿美元。
然而，由于中国射频滤波器厂商整体实力偏弱，产量无法满足国内需求，长期依赖进口，自然也难以吃到这一广袤市场的红利。
那么，研发射频滤波器有多难？国产厂商又卡在哪一步呢？
国产滤波器行业的发展不仅仅依赖于技术本身，还需要一个“合纵”的产业链协同模式。
SAW和BAW射频器件难以国产化的原因在于其复杂的制造工艺、高精度的材料科学要求、对高端设备和高纯度材料的依赖以及技术壁垒和知识产权保护等方面。
比如：从制造工艺的复杂性来看，在光刻工艺上SAW和BAW器件的制造涉及高精度光刻工艺，以在压电材料表面形成精细的电极图案。在薄膜沉积中，需要在压电材料上沉积均匀且高质量的薄膜，以确保声波传输的稳定性和器件性能。在压电材料选择中，高质量的压电材料（如铝镓酸铝、铌酸锂等）是制造SAW和BAW器件的关键。这些材料在制备过程中需要严格控制其纯度和晶体结构。薄膜沉积的质量也直接影响器件的性能和稳定性，要求极高的均匀性和低缺陷密度。
从材料制备难度来看，高性能的压电材料在制备过程中需要严格的工艺控制，包括高温处理和精确的掺杂控制。从供应链和技术壁垒来看，制造SAW和BAW器件需要先进的光刻机、薄膜沉积设备和高精度测试设备，这些设备通常依赖进口。高性能的压电材料和其他关键材料大多需要从国外进口，国内生产能力和技术积累尚不足。
要实现这些射频器件的国产化，需要在材料研发、设备制造和技术积累方面进行长期且持续的投入和发展。
那么既然射频滤波器国产化这么难，国产厂商还要不要加入这场残酷的竞争？答案是：当然要争。
首先从市场规模来看，根据相关数据显示，2020年-2023年，中国射频滤波器市场规模持续增长，主要得益于基站建设规模的扩大和智能手机市场渗透率的提高。预计未来五年，在5G驱动下，中国射频滤波器市场规模将进一步提升，有望在2028年达到722.1亿元。
其次从通信安全来看，射频滤波器国产化意义重大。在通信安全方面，国产射频滤波器能减少对国外产品的依赖，避免潜在的信息安全隐患，保障国内通信网络信息的安全传输与存储。
从成本效益而言，国产化可降低生产与采购成本，摆脱国外供应商的价格制约。企业在国内采购射频滤波器，能缩短供应链，减少运输成本与时间成本，同时国内企业可根据市场需求灵活调整生产规模与价格，让利于消费者，进一步推动 5G 相关设备在各个领域的普及与应用，促进国内通信产业的可持续发展。
04入手SAW，蓄力BAW
近年来，国内厂商积极投身于技术研发与产品创新，并取得了诸多成果。麦捷科技、卓胜微、好达电子等厂商就是其中的代表，它们所取得的进展主要集中在 SAW 滤波器领域。在这一领域，日本的龙头厂商凭借 IDM 模式构建起工艺壁垒，尽管如此，国内厂商仍然普遍采用自建产线的方式来谋求发展。但国产厂商的发展速度较为缓慢，市场份额不足5%。
相比之下，BAW 滤波器领域的情况更为严峻。BAW 滤波器具有最高的技术壁垒，其工艺流程比 SAW 滤波器更为复杂。并且，Broadcom、Qorvo 等已经建立起完善的专利布局，这使得国内厂商想要在这个领域实现突破面临着巨大的困难，当前国内厂商在 BAW 滤波器市场所占份额近乎为零。
好达电子是最早进行射频滤波器研发的公司，具备0.25μm工艺、芯片级倒装封装（CSP）技术产线和晶圆级封装（WLP）生产线，可生产产品尺寸为0.9x0.7的双工器、1.6x1.2的滤波器。根据此前数据显示，好达电子声表面波滤波器、双工器已通过小米、OPPO、华为、华勤、龙旗、中兴等手机终端及ODM厂商、通讯设备厂商和无线通信模组厂商的验证并实现量产销售。
麦捷科技于2015年研发滤波器，2017年实现量产，同年与中电26所合资公司进行合作，26所负责前道加工，公司负责后道封装。目前已具备同时量产LTCC与SAW滤波器能力，计划于2024年年底完成射频滤波器扩产项目。今年年初，麦捷科技表示其5GLTCC滤波器主要应用于通讯基站，已向下游客户送样测试。在近日的投资者问答中，麦捷科技表示目前公司的射频滤波器产品可应用于T-Box等车联网智能终端。
信维通信2016年成立子公司信维微电子，开始布局射频前端器件业务，2017年公司和中电55所达成10年战略合作协议，出资1.1亿元入股德清华莹，进军国产滤波器市场，2020年SAW滤波器已实现出货，同年其继续向德清华莹增资。
中电26所是国内唯一军用声光技术研发的专业研究所，声光产品国军标和行业标准制定单位，同时具有SAW、TC-SAW、FBAR研发和生产能力。
卓胜微已有相对完整的SAW研发设计团队，2020年成立全资子公司芯卓半导体，专门致力于滤波器产业化建设，6英寸滤波器产线于2022Q1进入工艺通线阶段，2022上半年进入小批量生产阶段。2022年末，自建的滤波器产线已经全面进入规模量产阶段。卓胜微表示截至2024年第一季度末，集成自产IPD滤波器的L-PAMiF、LFEM等相关模组产品，已在多家客户端完成验证并实现量产出货。
中电科技德清华莹电子主营业务已扩展到声表面波器件、压电、光电晶体材料和射频模块三大类产品，主要研发3-8英寸铌酸锂钽酸锂晶片、声表面波滤波器、声表面波传感器、环行器和隔离器等。
三安光电的射频滤波器业务形成了厦门三安集成电路公司和泉州三安集成电路公司两大块，为国内首家能够提供PhaseVNR架构所需的全套四工器和双工器的企业。去年9月，三安光电在互动平台表示，公司建立了稳定量产射频前端专业代工平台，PA、滤波器产品主要应用于手机，国内新款手机已经批量供货。
与此同时也有厂商在BAW 滤波器领域取得突破。去年赛微电子发布公告，其控股子公司赛莱克斯微系统科技（北京）有限公司以MEMS工艺为某客户制造的系列BAW滤波器完成了小批量试生产阶段。
在4G时代，由于产业已相对成熟，SAW以及TC-SAW具有一定的成本优势；但在5G及更高频通信时代，BAW具有高频率和宽频带的技术优势，可以提供更低的插入损耗、更好的选择性、更高的功率容量、更大的运行频率、更好的静电放电保护，在高频应用场景有着更佳的表现。因此国产射频厂商不但要加入这场战争，还要充分发挥自身的优势，不断加大研发投入，深入探索 BAW 滤波器的技术创新，提升产品质量和性能，以在国内外市场中占据一席之地，打破国外厂商长期以来的技术垄断局面，推动我国射频滤波器产业向更高层次发展。
相关问答
5g射频芯片为什么不能国产?
5G射频芯片主要包括射频前端和滤波器,而滤波器主要分为传统SAW滤波器和BAW滤波器,其中传统SAW滤波器几乎被日本厂商垄断,Murata、TDK、太阳诱电等几家公司占据...
5g射频芯片国内不能生产吗?
截止2022年不能所谓射频芯片是指能将射频信号和数字信号进行转化的芯片,是通信的核心,决定了移动终端可以支持的通信模式、接收信号强度、通话稳定性、发射功...
5g射频芯片详解?
射频芯片指的就是将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形,并通过天线谐振发送出去的一个电子元器件,作为5G的重要配件之一,射频芯片在5G发展中占据着举足...
我国能生产4g芯片吗?
4g射频芯片在中国能生产了。武汉敏声是做手机射频芯片BAW滤波器的,已经研发完毕,获得了一系列专利,完全绕开了美国的专利封锁。因为射频芯片常年被西方企业...
5G射频芯片传来好消息，华为手机能用了吗?
为什么不一直硬着用自身等备胎华为自研麒麟9000芯片的产品,也只能使用4G功能,这也让一些不明就里的用户难以理解:更早发布的华为Mate40系列,同样搭载的是麒麟...
华为自研5g射频芯片成功了真的可以王者归来么?
感谢您的阅读。华为自研5g射频芯片成功了真的可以王者归来么?如果华为真的5G射频芯片成功了,看起来确实是很可能王者归来。之前有机构拆解过华为的旗舰手机...
华为什么时候推出国产5g芯片手机?
明年也就是2022年;华为Mate50,就能用上完全国产化的5G射频芯片,华为手机就能支持5G了5G射频芯片的难点不在芯片制程上,5G射频芯片的制程只需要90nm或65nm,...
行家们!急!急!急!好用的国产射频功放芯片国内厂家，国产射频...
[回答]在放大微弱信号的场合,放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重,因此希望减小这种噪声,以提高输出的信噪比。在进口射频芯片大面积缺货的情况下,公...
射频芯片主要有哪些公司生产?
射频芯片是一种用于无线通信和射频信号处理的关键元件。目前,全球有许多公司生产射频芯片,其中一些主要的公司包括高通(Qualcomm)、英特尔(Intel)、博通(B...
14纳米射频芯片支持5g吗?
14纳米射频芯片支持5g的。最新资料显示,华为Mate50系列是可以支持5G的。这位爆料者指出,14nm工艺的射频芯片已经准备就绪,这意味着再进行一些技术上的改进...
