當(dāng)濾波器遇到5G，是機(jī)遇還是挑戰(zhàn)？

上海潤(rùn)欣科技股份有限公司創(chuàng)研社

前言

5G（5th-generation）第五代移動(dòng)通信技術(shù)，是4G之后的延伸。從1G到5G，功能是逐漸增加的，5G意味著更高的傳輸速率，消耗更短的時(shí)間。根據(jù)全球移動(dòng)通信協(xié)會(huì)顯示的報(bào)告來(lái)看，到2025年，中國(guó)5G用量是4.54億，位居世界之首，因此中國(guó)有著非常大的用戶(hù)以及市場(chǎng)需求。隨著政策的推動(dòng)，各大運(yùn)營(yíng)商的部署，5G的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已全面駛?cè)肟燔?chē)道。那在這個(gè)風(fēng)口面前，射頻前端的用量肯定會(huì)增加，里面所包含的濾波器，又該何去何從，其中目前處于劣勢(shì)的國(guó)產(chǎn)品牌，是否能實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)？

1、濾波器簡(jiǎn)介

濾波器，顧名思義，一種選頻裝置，相當(dāng)于頻率的篩子，用來(lái)減少或者消除噪聲和干擾。主要是將有用的信號(hào)與噪聲分離，提高信號(hào)的抗干擾性及信噪比，得到所需的信號(hào)。

2、濾波器種類(lèi)

濾波器按照工藝，主要分為SAW（聲表濾波器）濾波器、BAW（體聲波濾波器）濾波器，LTCC（低溫共燒陶瓷濾波器）濾波器；

LTCC的顯著優(yōu)點(diǎn)之一是其一致性好、精度高，成本低，缺點(diǎn)是Q值較?。籗AW又分為普通SAW濾波器和TC-SAW（溫補(bǔ)）濾波器。如下圖一為SAW&BAW的結(jié)構(gòu)。SAW濾波器是由壓電材料和兩個(gè)基本的IDT金屬電極構(gòu)成，由圖可看出其不適合大約2.5G 以上頻率、對(duì)溫度變化敏感，但是優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)相比較而言比較成熟，相對(duì)于 BAW價(jià)格較低。BAW濾波器又分為SMR和FBAR兩種技術(shù)的濾波器；其中FBAR工藝結(jié)構(gòu)如下圖，由上下電極及壓電薄膜構(gòu)成，通過(guò)頻率公式F=V/R可知，BAW工藝的濾波器更適合2GHZ-2.5GHZ以上的頻率，且有體積小，插損小，受溫度影響小等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然相對(duì)的缺點(diǎn)就是價(jià)格較SAW比較高一些。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，普通的SAW和TC-SAW，肯定是在2.5G以下比較有優(yōu)勢(shì)，BAW在2.5G以上比較有優(yōu)勢(shì)；綜合成本和各產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)考慮，肯定未來(lái)還是多種工藝并存發(fā)展的。

3、知名濾波器公司

在國(guó)外知名濾波器企業(yè)中，Murata、 TAIYO、TDK等是SAW工藝的； Avago、Qorvo、Rf360等是BAW工藝的；國(guó)外公司通過(guò)收購(gòu)和整合來(lái)占領(lǐng)市場(chǎng)，比如：Avago先后收購(gòu)了LSI、Broadcom、Emulex企業(yè)，最終更名為Broadcom；是一家設(shè)計(jì)、研發(fā)并向全球客戶(hù)廣泛提供各種模擬半導(dǎo)體設(shè)備的供應(yīng)商；TDK于2008年收購(gòu)EPCOS，獲得后者的SAW/BAW生產(chǎn)技術(shù)。Skyworks通過(guò)2016年收購(gòu)其與松下的合資公司，完成對(duì)松下濾波器部門(mén)的收購(gòu)，獲得SAW技術(shù)；通過(guò)收購(gòu)韓國(guó)MEMS Solution獲得TC-SAW和Fbar技術(shù)。

而國(guó)內(nèi)公司雖然目前處于弱勢(shì)狀況，但是也大力投入研發(fā)和生產(chǎn)。比如無(wú)錫好達(dá)、中電26所、中電55所、北京長(zhǎng)峰 等，主要從事SAW濾波器的研發(fā)和生產(chǎn)。而更高技術(shù)要求的BAW工藝（FBar）國(guó)內(nèi)量產(chǎn)的只有天津諾思、中電26所；其他的像漢天下、RDA都有相關(guān)的開(kāi)發(fā)研究，但并無(wú)完整的產(chǎn)線。這里重點(diǎn)介紹一下我們國(guó)產(chǎn)的驕傲，天津諾思。

諾思（天津）微系統(tǒng)有限公司成立于2011年，公司總注冊(cè)資本人民幣3億元。是中國(guó)首家FBAR生產(chǎn)企業(yè)。公司采用IDM模式，即產(chǎn)品開(kāi)發(fā)+ 產(chǎn)品生產(chǎn)制造+ 產(chǎn)品銷(xiāo)售。核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)包括國(guó)家 “千人計(jì)劃 ”特聘專(zhuān)家，國(guó)家 “青年千人計(jì)劃 ”特聘專(zhuān)家等 ，建設(shè)了亞洲首座具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FBAR晶圓廠。公司研發(fā)的射頻濾波芯片技術(shù)打破了國(guó)際市場(chǎng)壟斷，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白，標(biāo)志我國(guó)移動(dòng)終端產(chǎn)業(yè)邁向國(guó)際高端的“芯片級(jí)”。

4、5G 對(duì)濾波器的需求

射頻前端，包括發(fā)射通道和接受通道，由功率放大器、低噪放、開(kāi)關(guān)、雙工器、濾波器、諧振器等組成；其中濾波器扮演者非常重要的角色；

在中國(guó)5G頻段劃分上，中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信獲得了較為國(guó)際主流的頻段，中國(guó)移動(dòng)的情況則復(fù)雜很多。

移動(dòng)：獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻段的5G試驗(yàn)頻率資源，其中2515-2575MHz、2635-2675MHz和4800-4900MHz頻段為新增頻段，2575-2635MHz頻段為重耕中國(guó)移動(dòng)現(xiàn)有的TD-LTE（4G）頻。

聯(lián)通：3500-3600MHz

電信：3400-3500MHz

主要如下圖所示：

隨著頻段的清晰，各大濾波器廠商也都研發(fā)生產(chǎn)了相對(duì)應(yīng)頻段的濾波器。

在應(yīng)用上，全球設(shè)備廠商加快研發(fā)進(jìn)度，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)全面進(jìn)入發(fā)展期。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的分步演進(jìn)，為了節(jié)省成本和空間，5G SOC的和射頻的芯片集成將是趨勢(shì)。但是5G技術(shù)伴隨著載波聚合來(lái)提升頻譜的使用效率，而載波聚合會(huì)帶來(lái)頻段數(shù)量的大幅度增加，對(duì)比4G LTE到4G LTE-Advanced pro，到5G頻段，將會(huì)是指數(shù)倍的增加，每增加一個(gè)頻段，至少要增加2個(gè)濾波器。

總結(jié)：

1、5G隨著更高，更多的頻段，會(huì)同步射頻元器件的用量增加，尤其是濾波器用量的增加，由于高頻段的原因，會(huì)更適合BAW工藝濾波器的增加。在這方面，潤(rùn)欣科技代理的國(guó)產(chǎn)濾波器品牌，諾思，專(zhuān)注于FBAR工藝的濾波器以及雙工器；并且潤(rùn)欣已在部分客戶(hù)的5G基站應(yīng)用上設(shè)計(jì)支持成功，有了良好的開(kāi)端。

2、隨著5G更大寬帶的需求，在一定條件下需要使用適合大帶寬的LTCC（低溫共燒陶瓷濾波器）濾波器；潤(rùn)欣科技在LTCC支持上，有代理CHILISIN品牌的LTCC產(chǎn)品。除此之外，SAW濾波器，潤(rùn)欣科技也有代理的SAWNICS和 KYOCERA品牌的濾波器解決方案，并且有專(zhuān)門(mén)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)支持；潤(rùn)欣科技非常關(guān)注濾波器的市場(chǎng)，希望能抓住5G的這個(gè)大機(jī)遇。

因此，在5G濾波器應(yīng)用中，SAW濾波器和BAW濾波器都是主流，SAW適合低成本，低速率；BAW適合高速率，高性能要求；LTCC適合更大寬帶的需求。5G的到來(lái)，對(duì)濾波器是個(gè)很大的機(jī)遇，由于目前濾波器市場(chǎng)主要份額還是被美系以及日系廠商所占據(jù)，因此，這是國(guó)產(chǎn)濾波器的一個(gè)挑戰(zhàn)，但更是國(guó)產(chǎn)濾波器廠商的大機(jī)遇。