最近多家射频芯片公司开启IPO大门，这其中飞骧科技已完成上市辅导备案，国博电子完成上市辅导，好达电子和唯捷创芯科创板IPO被受理。蛰伏多年后，国内射频芯片迎来井喷时刻。客户层面，唯捷创芯进入小米、OPPO等主流手机厂商供应链，好达电子则牵手华为小米，成为其供应商。

本文说说滤波器这个射频前端芯片中最重要的部分。

滤波器市场空间及主要分类

射频前端模块是位于射频收发器和天线之间的中间模块，用于无线电磁波信号的发送和接收，是无线通信中必不可少的核心模块，由滤波器、双工器、射频开关和低噪声放大器等组成，其中滤波器占了射频前端模块价值量的53%，其次是PA和射频开关，分别为33%和7%，其他占比7%，这其中滤波器的市场空间和技术难度最大。

Yole数据显示，2020年滤波器市场规模为66.25亿美元，其中传统SAW滤波器市场规模为38.57亿美元，BAW滤波器（FBAR和SMR合并）为19.05亿美元，预计到2025年滤波器、SAW滤波器和BAW滤波器市场规模分别为95.46亿美元、48.81亿美元和30.17亿美元，年复合增长率分别为7.6%、4.8%和10.3%，驱动力主要来自终端对滤波器需求的增长和自身价值量的提升。比如在4G高端手机中需要的滤波器数量为20-40个，单机滤波器价值超过7.25美元，而到了5G手机，需要的滤波器数量超过70个，单机滤波器价值也超过12美元，相比4G高端手机接近翻倍：

滤波器是射频系统中最重要的元器件，性能优劣直接影响信号通信质量。由于射频前端中需要接收多种不同频段的信号，信号之间的干扰问题就需要滤波器进行解决，且在发射及接收通路中都需要使用，故为射频系统的核心元器件，直接影响各频段信号通信质量，广泛应用在基站以及终端设备中。

滤波器主要应用场景是基站和手机等终端，手机滤波器与基站滤波器在体积、工艺、带宽、功率和成本等方面存在明显差异。比如基站滤波器注重宽频段、大功率和高稳定性；手机滤波器对性价比和尺寸比较敏感：

随着通信技术的发展，通信频段数量从2G时代的个位数增长到5G时代的50-70个，因为单个滤波器的选通频率固定，所以每增加一个频段就要对应集成一个新的滤波器。以典型的5G旗舰机为例，由于MIMO技术的引进，其需要支持Sub-6、LTE、B38、WCDMA、GSM、WIFI 6在内的70个以上的子频段，对应需要的滤波器数量超过70个。而且因为智能手机的空间有限，5G高频的通信频段对滤波器的小型化、集成化、屏蔽性和散热性能等提出更高的要求：

基站滤波器方面，2G-4G时代主要用大型的金属腔体滤波器，虽然功率容量和稳定性较高，但因为无法集成，体积过大，因此在5G基站更多采用陶瓷介质滤波器进行替代，部分体声波FBAR也可以用在基站。

手机滤波器主要采用主流的声波滤波技术，分为表面声波滤波器SAW和体声波滤波器BAW两种，当然两大类滤波器下面也包括了TC-SAW、BAW-SMR等多种技术路线，主要是为了更好满足需求：

SAW与BAW的优劣势对比

SAW滤波器是声表面波滤波器的简称，是采用石英晶体、压电陶瓷等压电材料，利用其压电效应和声表面波传播的物理特性而制成的一种滤波专用器件。SAW滤波器由压电材料制成的基片及烧制在其上面的梳状电极所构成。当给声表面波滤波器输大端输入信号后，在电极司压电材料表面将产生与外加信号频率相同的机械振动波。该振动波以声波速度在压电基片表面传播，当该波传至输出端时，由输出端梳状电极构成的换能器将声能转换成交变电信号输出。

SAW 滤波器的主要特点是：设计灵活性大、模拟和数字兼容、群延迟时间偏差和频率选择性优良（可选频率范围10MHz ~ 3GHz）、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰（EMI）性能好、可靠性高、制作的器件体积小、重量轻和成本较低等优势。

体声波滤波器（BAW）的基本结构是在两个金属电极中夹着压电薄膜，声波以垂直方向传播，在压电薄膜里从顶部表面震荡反弹至底部，形成大于2.5GHz的驻波，BAW滤波器在高频段的插入损耗、Q值等要明显好于SAW滤波器：

BAW中因为衬底和压电薄膜的声波阻抗近似，不能直接将衬底与压电薄膜接触，因此目前采用固态反射层谐振SMR和薄膜腔体谐振FBAR两种方式实现接触。

固态反射层谐振SMR是根据布拉格反射定律，因为不同材质声波阻抗不同，声波从高阻抗进入低阻抗时形成部分反射。将高低阻挡层交替排布且厚度为声波波长的四分之一时，多层叠加的反射层能够将绝大部分声波反射至谐振腔内，其技术与IC制造工艺流程类似，也要经过光刻、镀膜技术等形成二维平面结构。

FBAR路线利用MEMS技术使得腔体两面接触空气形成滤波器，因为空气是很好的全反射介质。FBAR技术分为膜技术和空气腔技术两种，其中膜技术是在衬底背面进行刻蚀，而空气腔技术则需要精确控制喷溅厚度，最终在衬底和压电薄膜之间形成空气隙。因为FBAR需要利用MEMS技术，金属制程喷溅工艺复杂，对设计经验和生产工艺等要求极高，因此目前也就博通、Qorvo等少数几家公司掌握：

BAW滤波器在高频领域的优势显而易见，但以日本村田为代表的公司通过增加镀层的方式推出了TC-SAW、IHP-SAW技术，在抑制温度漂移和功率容量、高频表现等方面有所突破。比如村田的IHP-SAW滤波器工作频率达到3.5GHz，兼具BAW滤波器温度特性和高散热优点，可部分替代BAW滤波器。但是高频性能优异的BAW滤波器仍将是未来的首选，预计到2022年其市场占有率将超过60%：

不再缺席！中国军团扎堆进入BAW滤波器赛道

滤波器属于技术密集型行业，尤其是5G时代，滤波器需要支持的频段越来越多，对其小型化、集成化、屏蔽性和散热性能等的要求越来越高；制造工艺上，无论是SMR还是FBAR，制造难度越来越高，因此越来越多的厂商在这一过程中掉队，有能力研发BAW滤波器的已经只有博通、Qorvo等屈指可数的几家。

从专利申请情况来看，国内企业在滤波器领域起步较晚，基础较为薄弱，相关专利主要集中在村田、博通等手里。SAW滤波器发展虽然已经成熟，但日本村田等厂商在改善其高频段、大容量等的方面仍申请了大量专利。BAW滤波器是未来的发展趋势，博通、Qorvo等大厂赢得先机，但Skyworks、三星等大厂和Akoustis等新锐企业也向BAW发起挑战，再加上一些中国企业的进入，BAW滤波器的专利竞争日趋激烈：

中国滤波器企业大致分为三类，第一类是中国电科集团旗下的中电26所、中电55所等院所单位，从事大量的基础研究并取得一定的成就。比如中电26所是国内唯一具有同时研发SAW、TC-SAW和FBAR的单位，从事相关技术研发超过40年，具有向华为等终端客户提供滤波器产品的能力。

第二类是以麦捷科技、信维通信等为代表的SAW滤波器企业，麦捷科技SAW滤波器于2017年实现量产并披露出货，其与中电26所合作开发了TC-SAW滤波器和LTCC基站用滤波器。信维通信通过与中电55所合作在射频前端方面拥有滤波器、调谐器、双工器和开关等产品，但仍以SAW为主导。

第三类是以开元通信、诺斯微为代表的国产BAW军团，在BAW滤波器领域实现重大突破。比如厦门开元通信在2019年8月发布了国产首颗支持N41频段的高性能BAW滤波器EP70N41，打破了国外垄断。开元通信在2018年10月建成了国内唯一的8英寸BAW产线，走上IDM模式。2020年7月公司发布了国内首款集成了BAW、SAW、SOI和LTCC的鸿雁Sili-SAW全自研FEMiD模组，可满足5G终端的应用需求：

天津诺斯微在2012年就量产了FBAR导航芯片，但2014年以来公司发布的多款产品主要面向4G网络，比如其于2015年3月推出B3双工器、2016年推出B7双工器和B1+B3四工器等：

诺斯微的滤波器目前支持N78，还不能支持N79，另一家滤波器企业汉天下已经发布了支持N41和N79的滤波器。按照规划，汉天下将于2022年推出支持N41/N77/N78/N79频段的滤波器和DiFEM/FEMiD/LFEM PAMiF/PAMiD等模组，笔者认为BAW滤波器领域这两家公司很值得期待：

SAW滤波器虽然高频段乏善可陈，但未来仍将与BAW共存。国产SAW在麦捷科技等的努力下取得成效，但目前国产化率依然很低。2015-2019年国内SAW滤波器需求量从144.8亿颗增长到155亿颗，但国产化率仅有4.3%。SAW滤波器发展相对成熟，技术研发相对放缓，大量布局该领域的中国企业在国产化率提升的过程中仍将享受发展的红利。正在科创板排队的好达电子2019年营收为2.05亿元，其中滤波器营收仅有1.48亿元，市占率不足1%。未来公司滤波器市占率提升1个百分点，其营收便可增长1.5亿元左右，因此发展空间很大：

结合卓胜微、好达电子、诺斯微等可以看出，这些公司已经不甘于将精力放在某一种或几种产品上，而是都在向模组发展。比如在射频开关和低噪声放大器领域具备一定竞争优势的卓胜微，通过将放大器、开关等进行集成，布局了DiFEM、LFEM、WIFI FEM等模组。智慧微电子是国内领先的高性能微波射频前端芯片供应商，在功率放大器上具有一定竞争优势，其基于PA推出了多款产品，但目前主要以4G为主：

唯捷创芯已经在科创板排队，是国内最早从事射频前端芯片的公司，产品主要是功率放大器模组、射频开关和WiFi射频前端模组产品，2020年公司营收达到17.96亿元，直逼卓胜微，产品也进入小米、OPPO和vivo等主流厂商：

综上所述，目前国内射频前端芯片公司涌喷，在射频开关、功率放大器、低噪声放大器等领域拥有一定竞争力，在滤波器实现较大突破，尤其是BAW领域出现了中国企业的身影。但目前也看到无论是技术实力还是市场地位，中国企业相比博通等差距明显。

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