一、射频芯片技术与产品概述

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、发射功率等重要指标，直接影响着用户体验。至今中国95%RF射频器件仍依靠进口。

射频前端的设计和工艺复杂，有着相当高的生产门槛。从设计上来说，不同频段产品的种类繁多。

技术难度从低往高，这类芯片细分为：

• switch，即开关，选择信号通路；
• LNA，即低噪声放大器，接收微弱信号；
• PA，即功率放大器，把手机发出的微弱信号放大发射出去；
• filter，即滤波器，接收特定频段信号并过滤干扰信号，其中，SAW滤波器主要用于中低频段，BAW滤波器主要用于中高频段，尤其是5G通信场景。其中，BAW滤波器又可分为BAW-SMR和FBAR两种方案。

二、5G时代滤波器需求潜力巨大

5G网络作为第五代移动通讯网络，带来了通讯速率上的质的飞跃，同时也打开了通讯设备的革新的巨大需求，滤波器作为频率过滤的直接器件，其需求量更是呈现几何倍数的增长。

• 在基站端，需要大功率和稳定性高的产品，而金属腔体滤波器和介质滤波器（如LTCC滤波器）的频带最符合要求。目前基站滤波器主要供给国内通信设备商和运营商使用。在设备商方面，除了华为在陶瓷介质滤波器应用上较为激进外，其他大部分主设备商，如中兴通讯、爱立信、诺基亚等选择兼顾两条产品路线，尤其在5G商用前期先采用小型化金属滤波器。

• 在手机端，体积和价格则成为最重要考虑因素，因此声波滤波器（SAW滤波器和BAW滤波器）的特性成了手机设备商的必然选择

（1）5G手机滤波器需求

科技的进步使得手机需要支持的无线通信频段越来越多， 4G 时代的频段已经达到 41 个。而到了 5G 时代，手机需要支持的频段甚至会达到 91 个以上。以一个频段通常需要两个滤波器计算，未来5G时代单部手机的滤波器使用量将超过百个。

手机滤波器用量的大幅增加会极大提升滤波器的单机价值量，单个滤波器的价值量并不高，通常只有几十美分，但是单价用量很大就会导致单机价值量很高。以一台常见的 4G 五模十三频手机为例，滤波器单机价值量约为 4-5 美元。随着频段的增加，5G 时代的滤波器单机价值量甚至可以达到 10 美元。根据 Mobile Experts 的预测，全球射频滤波器市场规模将从 2015 年的 50 亿美元增长至 2020 年的 130 亿美元，年复合增长率达到 21.06%，保持快速势头。

（2）5G基站滤波器需求

滤波器是基站射频核心器件，5G时代市场空间有望倍增：滤波器射频核心器件，其主要作用是使发送和接收信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。

从基站端来看，3G、4G时代，金属同轴腔体滤波器一直是通讯市场主流选择。在5G时代，基站通道数扩展到16倍，并且AAU器件小型化成刚需。在此条件下，陶瓷介质滤波器因具有轻量化和小型化优势将成为5G基站主流的滤波器工业

三、全球滤波器市场现状

3.1 基站

主要有金属腔体滤波器和陶瓷介质滤波器（如LTCC）。
（Low Temperature Co-fired Ceramic）即低温共烧结陶瓷，是1982年由美国休斯公司开发出的新型材料技术。LTCC滤波器过渡带可以做的很大，带内插损小，但无法做到带外陡峭抑制。

全球海外基站滤波器巨头主要有康普、安德鲁和波尔威。安德鲁在2003年收购艾伦电信，4年后被康普收购，而波尔威则在收购滤波器厂商LGP Allgon、REMEC和Filtronic后，于2013年破产。至此，康普成为海外基站滤波器行业硕果仅存的上市公司。

我国在基站滤波器已经有部分厂商取得了技术突破，并实现国产化替代。目前具备一定研发实力、产能规模较大的企业主要包括东山精密、春兴精工、大富科技以及武汉凡谷等

3.2 手机端

在5G网络大规模商用普及之前，目前市场仍以3G和4G通信设备需求为主，通讯频率在1MHz–2.5GMHz范围内。SAW滤波器和TC-SAW滤波器非常适合约1.5GHz以内的应用，高于1.5GHz 时，BAW滤波器非常具有性能优势。

滤波器市场因为需要技术积淀和市场空间的原因，竞争格局为寡头局面。从出货量情况来看，美国厂商Avago，Qorvo，Skyworks和日本厂商TDK，村田，太阳诱电为主要厂商。

在SAW滤波器的领域，日企Murata（村田）、TDK和太阳诱电占据SAW滤波器80%以上份额。
BAW市场基本被Broadcom（Avago），Qorvo垄断，博通(Avago)的市场份额85%以上，Qorvo占的市场8%左右的份额

此外，在任何无线通信领域都需要用到射频滤波器。因此，卫星通信、导航系统、雷达等领域都需要大量的射频滤波器。这些产品细分市场也值得关注。

四、射频芯片国内发展情况

4.1 国内射频芯片概况

按照目前国家对发展半导体产业的强烈扶持政策，射频前端模块作为无线通信的核心模块，在消费电子、卫星通信、雷达等领域都有着广泛的应用，在未来2-3 年，国家对射频模块领域的重视将与日俱增。（摘自：5G射频滤波器行业分析）

中国射频芯片行业起步于十年前智能机爆发的历史性机遇，在switch、LNA，PA和滤波器领域，先后诞生了卓胜微、唯捷创芯和中芯宁波等代表性企业。（摘自：射频芯片十年龙虎斗）

4.2 国内射频滤波器发展情况

国内能够做中低端SAW滤波器的厂商不在少数，甚至已经开打价格战。但是适用于5G高频段的BAW滤波器，则是凤毛麟角。

目前从事SAW滤波器行业的主要厂家主要是研究院所和一些民营公司，现在主要的参与者有卓胜微、中电26所，中电55所（德清被55所控股）、天津唯捷创芯、深圳麦捷科技、无锡好达、中讯四方、中科飞鸿（都具有中科院声学所背景）等，其中中讯四方、中科飞鸿等主要偏重于军工市场。此外，还有麦捷科技、瑞宏科技等参与者。

据报道，截至2020年，BAW滤波器行业仅有中电26所、天津诺斯具有完整的工艺线，其他还有苏州汉天下、开元通信、武汉敏声、锐迪科微电子在从事BAW的研究工作。

产业链布局上，国内滤波器企业形成了设计+制造+封测及IDM共存的格局。代工方面，中芯国际宁波和中芯国际上海均开发出了相应的工艺平台。比如中芯国际宁波自主开发的SASFR技术平台支持多家设计公司实现BAW滤波器的量产。

虽然不时有公司宣称可以生产BAW射频滤波器，然而，一个不争的事实是目前华为的5G手机任然只能工作于4G频段。 详见新闻：余承东：作为5G领导者却只能卖4G手机，这是个笑话！

4.3 BAW的重重困难

简单来说，高端BAW滤波器面临三大难关：
一，专利墙。博通、Qorvo两大美商垄断了这一领域，新进入者几乎无法跨越，只要一碰便是大棒；
二，要求工厂能力很强。搞出来设计，但是国内没人帮着造出来，便只是纸上谈兵，造一个晶圆厂非常困难。如今全球滤波器厂商大多采用IDM的模式，以拥有设计、制造和封测的全产业链能力。（Fabless的模式，在射频滤波器方面并没有足够的生存空间。这是因为滤波器的设计和制造工艺精密结合，不仅需要单纯的设计理论知识，更需要有充足的制造经验来防止工艺参数等细微变化对滤波器的性能影响。）
三，缺乏使用者，未被制裁的手机厂商国产替代动力不足。 只要美国公司还在供，国内整机公司便缺乏应用的动力。因此，高端BAW滤波器国产替代的主要推动者是华为公司。

• 专利视角
  BAW专利是阻碍高端滤波器的拦路虎，绝大部分被美国、日本等公司占领，中国公司所占专利份额很小。
  据统计，在FBAR滤波器专利上，包括已授权、已公开、实质审查、PCT未进指定国等在内，全球专利有13868项。中国的诺思（天津）微系统拥有274项，排名第13。已授权+已公开的专利有190项，全球第十。
  BAW-SMR滤波器专利笔者统计有2522项，其中诺思（天津）有33项，已授权+已公开的有17项（官网号称有300多项专利）。值得注意的是，拥有BAW-SMR滤波器专利最多的企业不是诺思（天津），而是一家名为珠海晶讯聚震科技的公司，已授权+已公开的专利有43项，全球排名第十。

• 国内射频厂商之间也相互开展专利战：
  射频芯片专利战硝烟四起，天津诺思对某上市公司发布维权声明
  -> 除天津诺思外，北京昂瑞微电子技术有限公司（更名前：北京中科汉天下电子技术有限公司）、深圳飞骧科技有限公司、广州慧智微电子有限公司等国内射频芯片厂商也曾发起维权声明。

4.4 终端厂商的参与

对于华为、小米等手机大厂，也通过投资、合作等方式参与射频芯片厂商的生产经营中。
华为有华为哈勃来投资相关产业。曾有报道称，在SAW滤波器领域，华为正在积极验证包括好达电子、德清华莹、麦捷科技等在内的国产厂商。
不仅是华为哈勃看好好达电子的发展，2018年9月，好达电子还曾获得小米集团旗下湖北小米长江产业基金合伙企业（有限合伙）投资。
所以，要想在射频芯片领域有所作为，终端厂商的合作关系是非常重要的。因为终端厂商肯定会优先选择自己的生态公司。此外，在非常困难的领域，也不能排除终端厂商（如被制裁的华为）自己下场进行射频滤波器开发的可能性。

五 机会分析

总体而言，低端射频芯片如switch、LNA，PA和SWA滤波器（专利保护期已过），已经被国产公司攻克，并有成熟的工艺和主流生产厂商，市场机遇并不大。
因此，可能的市场机会将存在于5G手机、卫星通信、雷达、以及新兴的毫米波通信等领域的。

5.1 5G通信

在高端5G 手机BAW滤波器领域，国内很多公司正在研制，也有几家公司宣称已经量产（天津诺思）。但是，目前华为5G手机一直没有投入市场，说明国产的BAW滤波器性能有待完善，或者收到专利限制，尚并不能完全满足要求。
（也有很多蹭热度、故意模糊概念的公司，例如深圳富满微号称量产5G射频滤波器，实际上是射频开关等低端产品）

目前，定位于5G高品质滤波器的公司有：中芯宁波、天津诺思微系统、武汉敏声等。

综合全行业的竞争态势，以及超高的专利壁垒，在该领域实现突破的难度非常之大。

5.2 卫星通信

长沙的北斗导航产业非常发达，导航也需要射频滤波器。按照其工作的频率，估计SWA滤波器即可满足要求。
北斗三号采用了B2a、B2b、B3I，B1I、B1C等频段，对应的的频率范围：

北斗二代的射频芯片开发商主要有北京广嘉、西安华讯、广州润芯(海格通信)、振芯科技等。
北斗三号芯片的参与者包括海格通信、北斗星通、振芯科技、合众思壮、中海达和华力创通等公司。
截止2020 年，支持北斗三号的28 纳米工艺射频基带一体化SoC芯片在物联网和消费电子领域得到了广泛应用。支持双频双模的22 纳米北斗导航定位芯片完成了各项关键性能的验证，已经进入量产阶段。

目前，大多报道的北斗芯片微射频基带一体化，那么独立的射频滤波器还有机会吗？

关于华为mate50的“向上捅破天”技术的一些资料整理和思考备忘 （卫星通信手机的市场？）

5.3 雷达行业

毫米波雷达工作于20G~300G的频段，属于典型的高频范围。
但目前毫米波雷达芯片几乎将射频前端和基带处理功能集成在一个SOC中，是否还需要单独的滤波器？

5.4 新兴的毫米波通信

在毫米波频段工作的设备和系统，由于在多个方向的新兴应用的推动，越来越吸引人们的兴趣和关注。

• 在美国，固定无线接入和5G网络的部署频率为27.5-28.35 GHz和37-40 GHz；
• 在中国，毫米波商用聚焦在24.25-27.5GHz和 37-43.5GHz（高端写字楼、高铁站和飞机场等场景，对数据流量和高密度连接有较大的需求，这也是 5G 毫米波发挥功用的地方。）；
• 欧盟计划24.25-27.5GHz投入商用。
• 6G的讨论建议使用95 GHz及更高频率。
• WiGig或IEEE 802.11ad等非蜂窝标准在60 GHz左右运行，
• 而智能手机中的雷达传感器也在60 GHz下运行。
• 汽车雷达传感器（主要在24G和77GHz）的使用正在增加，以支持自动驾驶。
• IMEC已展示了一种140 GHz雷达传感器，可用于手势识别或非接触式驾驶员或患者监护。

浅析5G毫米波前端滤波器，带你入门CST建模和仿真 + 5G 毫米波滤波器，最佳方案是究竟是什么？
声表波SAW（Surface Acoustic Wave）器件极限频率只有2GHz左右，而体声波BAW（Bulk Acoustic Wave）、薄片体声波谐振器FBAR（Film Body Acoustic Resonator）器件目前的极限频率也只能做到6GHz。因此都不适合作为毫米波滤波器。

按照毫米波滤波器可实现形式，可以分为金属波导、介质波导、半导体制程等类型。
相关公司及技术路线包括：

• 爱立信的分层波导
• TDK毫米波滤波器采用了多层结构进行空间堆叠（介质波导，基片集成波导SIW）
• 半导体制程，可分为MEMS 和 集成无源器件（IPD）

• 针对毫米波的声波谐振器件，目前一种给予铌酸锂的叫做XBAR的技术正在开发，能做到20GHz左右的频段应用。RESONANT公司已经将该技术作为IP，并构建了该公司的专利墙
• 3DGS公司给予玻璃工艺的毫米波滤波器。3D Glass 通过光刻工艺在玻璃而非硅中制作波导，通过暴露在紫外线下选择性地将非晶玻璃转化为晶体，被转化的结晶玻璃（实际上是陶瓷）更适合蚀刻，更便于创建通孔特征。
• Novotronics公司的多层堆叠（PolyStrata）技术。采用多层光刻工艺，先用有机介质作为基底材料，在基底表面采用光刻后电镀沉积做出金属结构，然后再多层堆叠重复光刻电镀过程，最后采用化学药剂蚀刻掉有机介质，只剩下金属结构。

附录： 射频芯片领域的代表性公司

附录1： 射频滤波器—代表性公司

中芯宁波（中芯集成）

宁波中芯，国内唯一实现射频前端中高频体声波滤波器（BAW）量产
中芯宁波专注于射频前端、高压模拟和光电集成特种工艺半导体领域，核心技术和管理团队以曾在中芯国际从事特种工艺研发和生产的专业成员为基础，并吸收了来自英特尔、台积电、瑞萨和应用材料等国内外优秀半导体企业的资深管理和技术专家。目前，公司员工总数约800人，其中研发人员占比约30%，人均经验超过15年，工程技术人员占比超过85%。

针对专利问题，在BAW滤波器的核心难点薄膜工艺结构和谐振器器件设计上创新，开发了具备全自主知识产权的SASFR工艺技术平台，中芯宁波申请专利总量达到700件。
SASFR®（Suspended Acoustic Separated Film Resonator，也称“悬浮声学隔离薄膜谐振器”）是中芯宁波全自主开发并拥有全套自主知识产权的一种悬臂式薄膜体声波谐振器工艺与器件技术，包含集成空腔的谐振器前道晶圆工艺平台以及后道晶圆级芯片封装与测试配套技术。与业界沿用多年的传统技术路线大相径庭，SASFR® 平台在薄膜工艺构架和谐振器件设计上，实现了真正意义上的自主创新突破，且其谐振器关键性能指标可与国际竞品比肩，个别性能甚至高于国际水平。

针对市场拓展问题，中芯宁波搭建了一个在国内极具特色的商业模式——特种晶圆代工加设计服务，大力扶持新兴的芯片设计公司。
中芯集成电路（宁波）有限公司的自主体声波谐振器工艺技术平台SASFR® ，已支持多家设计公司实现射频前端中高频体声波滤波器（BAW）量产，客户产品性能已达到国内最优、业界先进水平，可开始向高端手机供货，在中国大陆独树一帜，也在长期被国外厂商垄断的中高端体声波滤波器领域，实现了具有全自主知识产权的核心技术和规模制造突围。

该公司与华为深度绑定，2022年7月，中芯集成被华为收购。（制造领域投融资日报（7月20日）：中芯集成被华为技术并购 ）

武汉敏声

武汉敏声新技术有限公司（MEMSonics）由武汉大学工业科学研究院孙成亮教授联合14名国际知名业内专家共同创立。公司以射频滤波器为拳头产品，同时覆盖压电式麦克风以及压电超声传感器芯片，致力于打造成一家集设计、生产和销售于一体的企业。公司具备完整的自主知识产权，已申请近160项发明专利，已授权发明专利51项，建立了独有的专利护城河。
敏声为设计企业，与代工企业赛微电子合作建厂。目前并无任何产品销售。原计划2022年投产，但目前进度明显滞后。据官网公告，2022年7月7日，武汉敏声新技术有限公司与北京赛微电子股份有限公司合作共建8英寸FBAR滤波器产线项目首台核心工艺设备搬入。
此后还需长时间的调试、工艺完善和产能爬坡。期间估计有不少问题待解决，前景待观察！

天津诺斯

官网介绍：诺思作为国际先进、国内唯一具有完整自主知识产权的BAW射频方案提供商（国内外BAW发明专利总量330项，国际PCT专利100余项，是全球BAW专利积累最为深厚的公司之一），拥有广泛的RF滤波器及模组产品组合（频率覆盖范围600MHz～10GHz，带宽范围0.01%～12%）

天津诺思在南昌和绵阳设有工厂，以扩充产能。但是目前两个工厂的前景不明。南昌政府与诺思有股权质押协议。

天津诺斯是一家做FBAR（BAW的一种）的公司，是国外AVAGO和Skyworks等公司的几名海归回国创立的，跟天大有比较大的关系。
因专利问题，公司创始人张浩教授曾经被美国关押，并且2020年正式判刑18个月，罚款300多万。前几年由于博通公司存在纠纷，所以目前中兴华为等公司对采用他们的产品相对谨慎。
【芯调查】画饼充饥三地建厂 天津诺思迎接十年终局

中电55所

中电55所（德清）是国内较早研制生产声表用的钽酸锂、铌酸锂等压电晶体材料和声表面波滤波器产品的企业之一。现在是中国电子科技集团公司旗下五十五所控股的一家专业研制及制造人工晶体材料、声表面波器件及电子系列产品的企业。公司专业生产钽酸锂、铌酸锂晶体产品的开发、声表面波器件和其它电子产品。近期公告和信维合作发布重点开发终端滤波器产品。

中电26所

中电26所是国内唯一同时具有SAW，TC-SAW，FBAR研发和生产的单位。从事表面波及体声波技术研发40余年，积累了丰富的人力资源及研发经验，在为军工产品提供强有力技术支持的同时，也是国内少数能为中兴/华为提供声表滤波器产品的供应商。中电 26 所已经成功研制出上千种规格的声表面波滤波器、声表面波振荡器、声表面波谐振器、声表面波延迟线、声表面波直接频率合成器、声表面波脉冲压缩组件等信号处理器件以及零组件，用于 GSM/CDMA 等直放站、GSM/CDMA/WCDMA/TD-SDMA 等基站的系列中频滤波器、CDMA450 固定台系统的 400-700MHz 系列滤波器、WAN/WLL 的声表面波滤波器、各类无线通信标准无线收发 RF 滤波器。日前，麦捷科技和重庆声光电双方拟开展股权合作，即双方拟相互持有对方子公司 35%的股权，重点在布局手机滤波器市场开发。

附录2: switch、LNA，PA领域—代表性公司

卓胜微（switch和LNA）

在智能机风潮中，卓胜微在射频芯片赛道中没有随大流选择当时看来技术更高、价值也更高的PA，而是选择了看似边缘化的switch和LNA。卓胜微目前的主营业务是用于手机的射频开关和射频低噪声放大器，在2019年这两种产品的收入分别为12.08亿元和2.55亿元。
卓胜微先后进入小米、vivo、华为和oppo的供应链。安卓阵营的主要玩家，撑起了卓胜微在射频芯片的国际地位（在全球射频开关领域占5%左右）。

作为一家芯片设计公司，不需要自建工厂以及生产流水线的卓胜微，一直是一家典型的轻资产企业。公司专注于集成电路设计，采用Fabless（无晶圆制造）经营模式。

但是在整个射频前端市场中，射频开关和射频低噪声放大器仅仅占据了市场的很小一部分，而更大的市场在滤波器。而在2020年5月31日，卓胜微发布公告，拟定增30亿元用于投入高端射频滤波器芯片生产线等项目。根据公告，在定增的30亿资金中，有14.1亿投向高端射频滤波器芯片及模组研发和产业化项目，主要面向手机市场；另外8.3亿投向5G通信基站射频器件研发及产业化项目，主要面向基站市场。

2022年6月15日，卓胜微在投资者互动平台表示，SAW滤波器项目目前已处于工艺通线阶段，即将进入小规模量产阶段，公司正按规划进度推动项目顺利实施。

唯捷创芯（PA, 射频功率放大器）

2019年，当卓胜微上市的时候，中国的PA行业终于角逐出了一个被联发科选定的参与者：唯捷创芯。
当前，国产PA厂商已有六七家之多，价格战停不下来。

参考资料

三种MEMS滤波器：BAW，SAW和FBAR的区别是什么？
关于BAW，SAW和FBAR滤波器的对比分析研究以及性能介绍(纵波横波的动态图很形象)
基于铌酸锂薄膜的5G谐振器和滤波器
薄膜铌酸锂（知乎专栏，铌酸锂薄膜的相关工艺）