近年來，5G滲透率的不斷提升通推動射頻前端芯片成了移動智能終端中最為關(guān)鍵的器件之一，全球射頻前端市場迎來快速擴(kuò)張，而國產(chǎn)射頻前端產(chǎn)業(yè)也在國內(nèi)終端市場及國產(chǎn)替代的推動下成為近幾年半導(dǎo)體行業(yè)最為火熱的領(lǐng)域之一。在射頻前端不斷模組化、集成化、小型化趨勢下，射頻前端中價值量最高的濾波器領(lǐng)域成為國內(nèi)企業(yè)亟待攻克的鋼筋鐵骨。

我國濾波器處于剛剛起步階段，作為當(dāng)前終端應(yīng)用中最主流的濾波器，SAW和BAW在國內(nèi)的發(fā)展都受到諸多限制。例如SAW濾波器的短板主要在于產(chǎn)能不足、品質(zhì)控制/良率尚有差距、配套上下游產(chǎn)業(yè)鏈能力不足，尤其是上游核心材料鉭酸鋰（LT）、鈮酸鋰（LN）晶體壓電襯底，被住友化學(xué)、信越化學(xué)等日系企業(yè)壟斷，因而整體市場被Murata、TDK、太陽誘電等幾家日本廠商占據(jù)95%以上份額，大部分國內(nèi)企業(yè)只能陷入低端SAW濾波器的價格戰(zhàn)。

與此同時，隨著市場對高性能濾波器的需求日漸增長，國際龍頭加大高性能的TC-SAW、I.H.P. SAW以及BAW濾波器等產(chǎn)品的研發(fā)力度，并通過專利壁壘與競爭對手的差距越拉越大。惟共贏者進(jìn)，惟創(chuàng)新者強(qiáng)，國內(nèi)企業(yè)若無法破解這些技術(shù)、商業(yè)上的瓶頸，國產(chǎn)濾波器產(chǎn)業(yè)將無法真正實(shí)現(xiàn)健康良性發(fā)展，陷入依靠融資才能存活的怪圈。

智能手機(jī)市場風(fēng)云變幻，兩極化趨勢推動濾波器需求變革

作為濾波器最大的應(yīng)用市場，智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈自2022年以來共同經(jīng)歷了需求低迷和庫存挑戰(zhàn)。在這一年多里，經(jīng)歷俄烏/巴以/非洲地區(qū)沖突、后疫情時代、美國對華科技出口管控升級、全球經(jīng)濟(jì)疲軟等諸多外部環(huán)境影響后，全球智能手機(jī)市場呈現(xiàn)出更為復(fù)雜的發(fā)展態(tài)勢。

首先，市場下滑勢頭有所減緩，產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)復(fù)蘇跡象。Canalys的最新研究顯示，全球智能手機(jī)市場在2023年第三季度小幅下降1%至2.934億部，多家供應(yīng)商在第二季度的庫存水平良好后推出了新機(jī)型，華為和蘋果在第三季度發(fā)布的新品重新為智能手機(jī)市場注入了活力。

其次，不同地區(qū)市場需求及品牌的策略差異，使得全球智能手機(jī)市場出現(xiàn)兩極化的發(fā)展趨勢。

一方面，蘋果、華為、OPPO等正加強(qiáng)其高端細(xì)分市場產(chǎn)品。華為憑借其備受矚目的Mate系列有望重新回歸頂級玩家；蘋果在iPhone 15系列加強(qiáng)了更新幅度以支持該品牌在高端市場的統(tǒng)治力；三星和OPPO則通過新款折疊屏手機(jī)展示了占領(lǐng)全球可折疊市場的雄心壯志。可以說，產(chǎn)品競爭力再次成為高端市場增長的關(guān)鍵，而這些均得益于消費(fèi)者仍然愿意為提供有吸引力的價值主張的產(chǎn)品付費(fèi)，特別是高端機(jī)型刺激了消費(fèi)。?

另一方面，智能手機(jī)的長期市場增長仍然受到主要市場更換周期延長的制約，今年第二季度僅非洲和中東市場表現(xiàn)出了極大的增速，而更專注新興市場的小米和傳音也在第三季度保持了上一季度的強(qiáng)勁表現(xiàn)，是前五大智能手機(jī)品牌中唯一實(shí)現(xiàn)增長的品牌。

因此集微咨詢（JW Insights）分析指出，盡管2024年智能手機(jī)市場將逐步復(fù)蘇，但全球市場空間將維持在12億部上下的水平，增量市場主要來自拉美、非洲、中東等欠發(fā)達(dá)地區(qū)。為此，采用射頻前端分立方案的中低端手機(jī)市場份額穩(wěn)固，對于射頻前端模組、濾波器的成本、小型化的要求或?qū)⒏撸@為SAW濾波器市場帶來了廣闊的成長空間，并且其微型化、高可靠、低成本和集成化是大勢所趨。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2023年全球蜂窩通信中濾波器市場規(guī)模達(dá)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(guī)模達(dá)54億美元；BAW濾波器占比34%，市場規(guī)模為30億美元。2027年，整體濾波器市場規(guī)模將超過100億美元。

不難發(fā)現(xiàn)，SAW濾波器在4G和5G時代都會是最主要的濾波器，在未來數(shù)年內(nèi)仍將占據(jù)大部分的市場份額，但是從4G到5G的升級迭代對射頻前端器件帶來巨大的挑戰(zhàn)，更對SAW濾波器性能提出了進(jìn)一步升級的需求。

首先，通信頻率提高，頻段數(shù)量、頻段帶寬進(jìn)一步增加，對濾波器支持的頻段數(shù)量、帶寬都帶來更高要求。5G通信最高頻率從2690MHz提高到5000MHz，需要射頻前端器件引入新的工藝和封裝形式以滿足高頻應(yīng)用。通信頻段數(shù)量從4G時代的40多個到5G時代的90多個，帶來了新的產(chǎn)品需求，比如n77/n78/n79頻段需要新興的L-PAMiF和L-FEM產(chǎn)品，均需要具有信號接收功能；另一方面，頻段帶寬從4G時代40-60MHz提升到5G時代的100-200MHz，5G傳輸帶寬從4G的300MHz提升到900MHz、最高達(dá)到1000MHz，對信號發(fā)射端尤其是PA模組的設(shè)計(jì)帶來新的挑戰(zhàn)。

其次，MIMO、載波聚合（CA）、高階調(diào)制等更多功能的應(yīng)用使射頻前端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)愈加復(fù)雜。MIMO增加了對天線切換開關(guān)的要求，使Rx通路數(shù)量翻倍，相應(yīng)的射頻前端增量翻倍；載波聚合引入雙連接技術(shù)，對天線切換和射頻前端線性度、干擾控制的要求極其苛刻，對濾波器（尤其多工器）、天線開關(guān)的需求量及性能要求提升；高階調(diào)制也對PA和LNA帶來更高的線性度、濾波器更高的信噪比以及開關(guān)更高的隔離度要求。

最后，Phase 8方案、低壓L-PAMiF、5G Redcap等概念興起，或?qū)ι漕l前端模組架構(gòu)帶來進(jìn)一步變革。伴隨著5G方案的不斷演進(jìn)，Phase 8方案縮小了國內(nèi)廠商與國外廠商的差距，為國產(chǎn)突破帶來新的契機(jī)，其中Phase 8L方案將Low Band與Mid/High Band通路進(jìn)行了合并，一顆芯片覆蓋Sub-3GHz全頻段，減少了方案面積，也降低了方案實(shí)現(xiàn)成本，使得射頻模組化有望向低端市場下沉。另外，國內(nèi)射頻玩家推動的低壓版本L-PAMiF，可以降低智能手機(jī)產(chǎn)品對升壓電源管理芯片的需求，從系統(tǒng)整體方案上優(yōu)化了成本，也受到了許多終端客戶的青睞，這些變化需要對射頻前端模組中成本占比極高的濾波器提升國產(chǎn)化率，并優(yōu)化成本。

上述設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)使得射頻前端中各組件用量大幅提升，尤其濾波器增長幅度最大，同時為了適應(yīng)未來高頻、寬帶化的要求，需要其向小型化、高頻化、高功率、大帶寬以及多工器等進(jìn)一步發(fā)展。由于SAW濾波器更適用于低頻頻段，BAW濾波器更適用于高頻頻段，因此如何有效提高SAW濾波器處理高難度頻段的能力，達(dá)到類似于BAW濾波器的性能表現(xiàn)，成為了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共同目標(biāo)。

2017年IEEE國際超聲波研討會（IUS）上，日本村田薄膜體工程部的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)首次提出了超高質(zhì)量表面聲波濾波器I.H.P. SAW，這一項(xiàng)創(chuàng)新意義非凡，真正意義上推動了射頻濾波器行業(yè)的發(fā)展。村田在隨后的2019年實(shí)現(xiàn)了I.H.P. SAW濾波器的量產(chǎn)，它具有新穎的多層結(jié)構(gòu)（鉭酸鋰/二氧化硅/氮化鋁/硅襯底），表現(xiàn)出極高的品質(zhì)（Q）因數(shù)、較低的頻率溫度系數(shù)（TCF）和優(yōu)化的機(jī)電耦合系數(shù)（K2），并成功應(yīng)用到了索尼Xperia XA2 Ultra和華碩ZenFone 4 Pro等智能手機(jī)。此后I.H.P. SAW濾波器成為未來發(fā)展的重要方向。

從全球?yàn)V波器市場競爭格局來看，射頻濾波器產(chǎn)業(yè)被日美國企業(yè)寡頭壟斷，占據(jù)全球絕大多數(shù)濾波器市場份額，國內(nèi)SAW濾波器的自給率僅約10%左右，尤以中低端產(chǎn)品為主。并且，BAW濾波器的核心專利集中在歐美企業(yè)旗下，SAW濾波器的材料和工藝專利又牢牢把握在日企手中，后發(fā)的濾波器設(shè)計(jì)思路想走通困難重重。幸運(yùn)的是，SAW濾波器的專利競爭布局集中在2000年至2005年，考慮到專利的保護(hù)期為20年，近些年專利保護(hù)逐漸結(jié)束，國內(nèi)廠商有望加速SAW濾波器的技術(shù)研發(fā)和實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

自材料到器件，三安集成濾波器全產(chǎn)業(yè)鏈能力賦能射頻前端生態(tài)鏈

隨著射頻前端模組化成為未來競爭主場，濾波器的重要性與日俱增。當(dāng)前國產(chǎn)的開關(guān)、PA、LNA、天線等均已發(fā)展得較為成熟，唯獨(dú)小型化、可集成的高質(zhì)量SAW濾波器資源，不僅成為射頻前端模組設(shè)計(jì)中的稀缺資源，同時也是國產(chǎn)射頻前端模組當(dāng)前最為突出的短板所在。面對國內(nèi)有海量市場而國產(chǎn)率很低的窘境，打破國外技術(shù)封鎖與市場壁壘，加快濾波器國產(chǎn)化的進(jìn)程刻不容緩。

從濾波器研發(fā)到制造的全產(chǎn)業(yè)鏈過程來看，其在材料、EDA工具和仿真能力、工藝制造能力、封測等個環(huán)節(jié)的技術(shù)挑戰(zhàn)均對實(shí)現(xiàn)高Q值、低帶內(nèi)插損的優(yōu)質(zhì)SAW濾波器起到重要影響，如果不能突破這些環(huán)環(huán)相扣的瓶頸以及商業(yè)壁壘，我國SAW濾波器產(chǎn)業(yè)也將長期被局限在低端市場。而要從中突圍，具備自主設(shè)計(jì)和工藝能力的垂直整合平臺至關(guān)重要。

三安集成作為中國領(lǐng)先的射頻前端解決方案與器件制造平臺，將多年化合物半導(dǎo)體制造經(jīng)驗(yàn)延續(xù)至SAW/TC-SAW濾波器領(lǐng)域，擁有濾波器全產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā)和制造能力，具備從高質(zhì)量4寸鉭酸鋰襯底生產(chǎn)，濾波器設(shè)計(jì)，器件級CPS、小型化、晶圓級WLP封裝測試的濾波器全產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā)和制造能力，目前在日本設(shè)立了研發(fā)中心，并在福建廈門和泉州南安建立了濾波器全產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì)與制造基地，在襯底材料、器件設(shè)計(jì)、芯片制造封測和終端應(yīng)用領(lǐng)域都走到了行業(yè)前沿，為射頻前端架構(gòu)提供從分立式到集成化的靈活方案提供了充分的競爭優(yōu)勢。

首先，壓電材料能力。SAW濾波器主要使用LT/LN襯底（鉭酸鋰、鈮酸鋰壓電材料），現(xiàn)階段日系企業(yè)占據(jù)該領(lǐng)域全球市場份額的90%，擁有渠道和技術(shù)優(yōu)勢。三安集成于2016年開始逐步投產(chǎn)超薄化、超平坦化的高質(zhì)量4英寸LT襯底，在長晶，襯底片居里溫度控制、切面角度精準(zhǔn)度、面內(nèi)一致性、平坦度、還原晶片明度和色差控制、還原襯底-黑化均勻性、晶圓潔凈度等方面均實(shí)現(xiàn)了與日系廠商媲美的性能指標(biāo)。同時三安集成已在提升襯底質(zhì)量和性能方面已通過多項(xiàng)相關(guān)襯底工藝專利，突破了日系企業(yè)在壓電材料領(lǐng)域的壟斷并已得到廣泛應(yīng)用和驗(yàn)證，為后續(xù)高品質(zhì)濾波器芯片研發(fā)生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

值得一提的是，在壓電材料領(lǐng)域，三安集成在晶安光電組織的襯底研發(fā)團(tuán)隊(duì)制定了鉭酸鋰、鈮酸鋰還原單晶晶片、明度和色差技術(shù)要求及測量方法，并牽頭中電26所、無錫好達(dá)、中電55所、成都泰美克等14家國內(nèi)材料單位制定了LT和LN中國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；以及IEC 62276-用于SAW器件應(yīng)用的單晶晶片–規(guī)格和測量方法國際標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)在今年通過了專家評審并于6月13日發(fā)布公告，國際標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)也將在年內(nèi)獲通過。

其次，是濾波器設(shè)計(jì)和工藝開發(fā)能力。三安集成早在2017年就在日本成立了國際先進(jìn)水平的濾波器研發(fā)中心，通過整合全球?yàn)V波器研發(fā)高端人才，全面掌握了濾波器設(shè)計(jì)、工藝開發(fā)和高端封裝的研發(fā)能力。在產(chǎn)品類型上，SAW和TC-SAW濾波器產(chǎn)品線已經(jīng)涵蓋FDD/TDD主流頻段，產(chǎn)品性能達(dá)到國際先進(jìn)水平，支持的頻段不斷增加；在產(chǎn)品尺寸上，三安集成濾波器裸芯最小達(dá)3*3mm，雙工器當(dāng)前尺寸為1814（1.8*1.4mm），即將推出1612規(guī)格，四工器規(guī)格也將從當(dāng)前的2520演進(jìn)至2016。

另外，在射頻前端市場驅(qū)動及國產(chǎn)替代趨勢下，單一均質(zhì)壓電材料的聲表器件（普通SAW，N-SAW）技術(shù)愈加成熟。普通SAW聲表器件的局限性也日益凸顯，即溫度穩(wěn)定性表現(xiàn)差、Q值低和器件散熱差而導(dǎo)致的最大輸入功率偏低等因素使得普通SAW器件在性能和應(yīng)用場景方面比較受限。隨著I.H.P. SAW濾波器成為高端SAW濾波器開發(fā)重要方向，今年9月，三安集成基于自研鍵合多層壓電襯底技術(shù)，在新材料及新建模的基礎(chǔ)上，在國內(nèi)率先推出了前沿領(lǐng)域的HP-SAW濾波器系列產(chǎn)品，在Q值、TCF、K2等關(guān)鍵指標(biāo)上均實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異表現(xiàn)。以Band8 1612（PN: PBD0943G23）為例，該產(chǎn)品在低邊帶可以達(dá)到0ppm/℃的溫漂參數(shù)，高邊帶對比上一代TC-SAW產(chǎn)品，大幅優(yōu)化至-17ppm/℃，插損和隔離度特性也顯示出比前代工藝更明顯的優(yōu)勢。為了支持客戶在海外市場的業(yè)務(wù)拓展，三安集成同步推出基于自主HP-SAW技術(shù)的雙工器，適配海外市場。

綜合而言，HP-SAW工藝可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)低插損、高隔離度的設(shè)計(jì)要求，并具備向小延伸至1411尺寸的超小型化可能性。而三安集成得以在國內(nèi)率先進(jìn)入這一前沿領(lǐng)域，正是得益于其在材料方面的優(yōu)勢。

最后，是先進(jìn)封裝能力。對SAW濾波器而言，由于其空腔結(jié)構(gòu)形成于封裝階段，濾波器的性能和可靠性更多的依賴于封裝技術(shù)；SAW濾波器的微型化、高可靠、低成本和集成化是大勢所趨，其中微型化對于降低成本至關(guān)重要。濾波器微型化一般通過以下三種途徑：(1)優(yōu)化濾波器設(shè)計(jì)，縮小芯片本身的面積；(2)通過改善濾波器器件的封裝形式以使濾波器和多工器尺寸大幅度縮小，目前濾波器封裝方式已從傳統(tǒng)的金屬封裝改為采用先進(jìn)的新型封裝技術(shù)，如包括晶圓級封裝(WLP)、裸片級聲表封裝(DSSPTM)、薄膜聲學(xué)封裝技術(shù)(TFAPTM)、CuFlip封裝技術(shù)等；(3)通過把不同功能的濾波器封裝形成模組，以降低占用PCB的面積。

三安集成目前具備了成熟的微型化濾波器CSP封裝能力，模組方案所需的晶圓級WLP封裝也已啟動交付，可為客戶提供不同需求的輕薄短小、高性能、高可靠性的封裝解決方案，在保障交付能力的同時，還能優(yōu)化客戶在晶圓廠和封裝廠之間生產(chǎn)效率，加速三安客戶群體的產(chǎn)品迭代速度。

憑借上述垂直整合優(yōu)勢，三安集成迅速形成了N-SAW、TC-SAW、HP-SAW產(chǎn)品技術(shù)布局，并成為國內(nèi)首個能全套提供Phase V NR架構(gòu)所需四工器和雙工器產(chǎn)品的濾波器企業(yè)，標(biāo)志著三安集成進(jìn)入國內(nèi)濾波器行業(yè)前沿，并具備了頻段齊全、產(chǎn)品一致性高、工藝成本優(yōu)化等競爭優(yōu)勢。截至目前，三安集成射頻業(yè)務(wù)已贏得數(shù)十家國內(nèi)外終端和模塊設(shè)計(jì)廠商的認(rèn)可，濾波器產(chǎn)品單季度出貨突破100KK顆。

下一步，三安集成將在產(chǎn)能擴(kuò)張、產(chǎn)品規(guī)劃、工藝完善方面進(jìn)一步加大投入，以持續(xù)提升公司競爭力。產(chǎn)能方面，三安集成在廈門和泉州南安工廠規(guī)劃了750Mu/月的產(chǎn)能，以滿足持續(xù)增長的國內(nèi)外客戶需求。產(chǎn)品方面，三安集成將持續(xù)發(fā)揮襯底端領(lǐng)先優(yōu)勢，開發(fā)高性能材料，確保濾波器供應(yīng)鏈和客戶端交付穩(wěn)定；其次，貼合市場需求，三安集成將推出更完善的、小型化的產(chǎn)品型譜，提升TC-SAW, HP-SAW產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量，升級產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；另外，不斷完善WLP/BDMP等先進(jìn)封裝工藝布局，支持客戶的定制化、模塊化開發(fā)，提升高端市場的競爭力。

結(jié)語

未來，三安集成將持續(xù)投入材料研發(fā)，提升工藝能力，完善濾波器產(chǎn)品布局。與此同時，隨著公司射頻前端供應(yīng)鏈逐步完善和成熟，三安集成將在成熟的砷化鎵射頻代工制造平臺的基礎(chǔ)上，結(jié)合一體化垂直整合的濾波器研發(fā)制造能力，打造射頻前端全方位解決方案，為全球通訊市場提供可靠的制造服務(wù)和高品質(zhì)的產(chǎn)品，賦能射頻前端生態(tài)鏈，加速實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)的愿景。

中國濾波器行業(yè)發(fā)展，正處在多歧路的狀態(tài)，可以預(yù)見前方還將會遇到更多艱難險阻。今天的選擇，將決定企業(yè)未來能達(dá)到的高度。三安集成濾波器業(yè)務(wù)將繼續(xù)以襯底材料為基礎(chǔ)，以市場需求為導(dǎo)向，為客戶提供穩(wěn)定的工藝制程制造能力和強(qiáng)大的供應(yīng)保障，公司也將憑借產(chǎn)業(yè)一體化優(yōu)勢成長為國內(nèi)射頻前端領(lǐng)域龍頭企業(yè)。

審核編輯：黃飛

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