摘要：終端濾波器作為終端通信的重要器件，其技術(shù)發(fā)展對(duì)通信質(zhì)量有著重要影響。隨著5G時(shí)代的到來，終端濾波器的市場(chǎng)需求逐漸增加，同時(shí)技術(shù)也將迎來更迭。

　　作為5G時(shí)代終端通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，射頻前端產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要，而終端濾波器又是射頻前端的核心器件，對(duì)通信質(zhì)量有著重大影響。目前終端濾波器主要為聲波濾波器(SAW，BAW)，最重要的影響因素是體積和價(jià)格，制造工藝為半導(dǎo)體技術(shù)。

　　5G時(shí)代開啟終端濾波器需求量提升

　　2019年初，上海成為全球首個(gè)建成5G網(wǎng)絡(luò)并開始試用的行政區(qū)域，引領(lǐng)5G通信時(shí)代。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的布局逐漸深入，相應(yīng)終端的研發(fā)也在有條不紊的進(jìn)行，今年以來，全球各大手機(jī)廠商都積極推進(jìn)5G手機(jī)的發(fā)布，華為、三星、OPPO、小米、VIVO等諸多手機(jī)品牌角逐5G市場(chǎng)，力求在5G手機(jī)市場(chǎng)搶占先機(jī)。

　　圖1 終端射頻前端工作示意圖

　　(中國通信網(wǎng)，長(zhǎng)江證券研究所，五度易鏈行研中心)

　　終端濾波器能夠讓特定頻率的信號(hào)通過，并衰減其它頻率信號(hào)，從而降低異頻信號(hào)的干擾，保障通信的質(zhì)量。3G時(shí)代一般使用五個(gè)頻段，4G時(shí)代一般使用40多個(gè)頻段，隨著5G時(shí)代的到來，頻段的使用數(shù)量還將進(jìn)一步增加，從而促進(jìn)濾波器需求的持續(xù)增加。

　　圖2 濾波器需求隨射頻頻段增加而增多

　　(Skyworks Estimation，長(zhǎng)江證券研究所，五度易鏈行研中心)

　　互聯(lián)設(shè)備需要跨多頻段發(fā)送和接收Wi-Fi信號(hào)、蜂窩信號(hào)、GPS信號(hào)以及藍(lán)牙信號(hào)等多種信號(hào)，同時(shí)需要避免干擾。不僅是智能手機(jī)，汽車、智能家居以及應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)、科學(xué)或醫(yī)療設(shè)備等皆如此，這就進(jìn)一步擴(kuò)大了濾波器的市場(chǎng)需求。根據(jù)Yole測(cè)算，全球射頻前端產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模將從2017年的150億美金增長(zhǎng)至2023年的350億美金，其中終端濾波器產(chǎn)業(yè)是其中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模將從80億美金增長(zhǎng)至225億美金。

　　圖3 終端濾波器市場(chǎng)快速增長(zhǎng)(億美元)

　　(Yole，長(zhǎng)江證券研究所，五度易鏈行研中心)

　　2019年是5G手機(jī)的元年，根據(jù)IDC預(yù)測(cè)，2019年全球5G手機(jī)出貨量可達(dá)到670萬部，滲透率為0.5%，預(yù)計(jì)到2023年滲透率可以達(dá)到26%，從而進(jìn)一步促進(jìn)終端濾波器市場(chǎng)的發(fā)展。

　　圖4 IDC預(yù)計(jì)2023年5G滲透率可以達(dá)到26%

　　(IDC，長(zhǎng)江證券研究所，五度易鏈行研中心)

　　中低頻率SAW的優(yōu)勢(shì)突出，高頻BAW有望成為主流

　　目前終端濾波器主要分為SAW(聲表面波濾波器)與BAW(體聲波濾波器)兩種，兩者基本都是利用壓電效應(yīng)和聲波傳播的物理特性研制而成。衡量射頻濾波器性能主要有Q值和插入損耗兩個(gè)指標(biāo)。Q值越高，說明濾波功能越好;插入損耗是指通帶信號(hào)在經(jīng)過濾波器后的信號(hào)功率衰減，這就要求插入損耗越低越好。SAW與BAW濾波器都憑借高Q值、低插入損耗以及良好的頻帶選擇性等特性，成為終端射頻濾波器的主要選擇。

　　圖5 SAW結(jié)構(gòu)示意圖

　　(半導(dǎo)體行業(yè)觀察,長(zhǎng)江證券研究所，五度易鏈行研中心)

　　圖6 BAW結(jié)構(gòu)示意圖

　　(半導(dǎo)體行業(yè)觀察,長(zhǎng)江證券研究所，五度易鏈行研中心)

　　聲表面波技術(shù)發(fā)展迅猛，該技術(shù)最早應(yīng)用于軍用雷達(dá)，后來逐漸發(fā)展到幾乎應(yīng)用于整個(gè)無線電通訊產(chǎn)業(yè)，尤其是移動(dòng)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)了聲表面波技術(shù)的發(fā)展。目前SAW濾波器普遍應(yīng)用于手機(jī)、衛(wèi)星通訊、GPS定位以及電視機(jī)等電器設(shè)備。2018年我國SAW濾波器產(chǎn)量為5.04億只，消費(fèi)量為151.2億只，隨著國內(nèi)企業(yè)技術(shù)的逐漸突破，未來我國SAW濾波器產(chǎn)量將持續(xù)增加，但由于其自身的應(yīng)用局限，未來消費(fèi)量將呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，預(yù)計(jì)到2025年，我國SAW濾波器產(chǎn)量可達(dá)28.02億只，消費(fèi)量超過155億只。

　　圖7 我國SAW濾波器需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過產(chǎn)量

　　(Skyworks Estimation，長(zhǎng)江證券研究所，五度易鏈行研中心)

　　SAW濾波器雖然應(yīng)用廣泛，但也有明顯的不足。一方面，其高頻的選頻性能變?nèi)酰饕w現(xiàn)在高于約1GHz時(shí)，其選擇性降低;在約2.5GHz，其僅能應(yīng)用在對(duì)性能要求不高的設(shè)備上。另一方面，其性能受溫度的影響較大，主要體現(xiàn)在溫度升高時(shí)，其基片材料的剛度趨于變小、聲速也降低。鑒于此，許多國際傳統(tǒng)濾波器廠商便將開發(fā)重心轉(zhuǎn)向BAW濾波器。

　　表1 SAW濾波器和BAW濾波器的對(duì)比

　　(中國通信網(wǎng)，長(zhǎng)江證券研究所，五度易鏈行研中心)

　　目前單部手機(jī)中BAW濾波器的價(jià)值量已經(jīng)開始逐漸增加，尤其在高頻段的通信領(lǐng)域中，全球漫游LTE設(shè)備中的BAW濾波器的價(jià)值量甚至超過了SAW濾波器，目前蘋果手機(jī)等高端移動(dòng)設(shè)備中已經(jīng)逐漸采用BAW濾波器。從整體技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，BAW有望接替SAW，在5G時(shí)代成為終端濾波器的主流。

　　表2 單部手機(jī)濾波器價(jià)值量演變(美元)

　　(中國通信網(wǎng)，長(zhǎng)江證券研究所，五度易鏈行研中心)

　　BAW的結(jié)構(gòu)包括BAW-SMR和FBAR兩種，目前FBAR市場(chǎng)的需求熱度持續(xù)高漲，美國廠商Avago掌握了FBAR的專利技術(shù)，橫掃4G與WiFi高頻濾波器市場(chǎng)，且iPhone手機(jī)中的濾波器也是Avago公司生產(chǎn)的FBAR濾波器。

　　圖8 iPhone主板上的FBAR-BAW中頻濾波器

　　(Skyworks Estimation，長(zhǎng)江證券研究所，五度易鏈行研中心)

　　結(jié)語

　　5G時(shí)代來臨，通信終端上使用的濾波器數(shù)量增加，濾波器市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，行業(yè)前景向好。技術(shù)方面，雖然SAW在中低頻率上的優(yōu)勢(shì)突出并廣泛運(yùn)用，但隨著5G高頻通信的逐漸普及，未來高頻BAW有望替代SAW成為行業(yè)主流。