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濾波器是影響射頻前端價值量的主要變量
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-10-25

1、開關(guān)、LNA、天線調(diào)諧器：國產(chǎn)廠商已形成供應(yīng)能力

開關(guān)、LNA 和天調(diào)份額相對較小，產(chǎn)業(yè)基本成熟。據(jù) Qorvo 數(shù)據(jù)，2023 年射頻模組中射頻開關(guān)、天調(diào)和 LNA 的市場占比分別為 9%/3%/2%，從價值量角度看均屬于價值量較小的分立器件。

射頻開關(guān)通過將多路射頻信號中的任一路或幾路控制邏輯連通，實現(xiàn)不同信號路徑的切換，包括接收與發(fā)射的切換、不同頻段間的切換等，以達(dá)到共用天線、共用通道，節(jié)省終端產(chǎn)品成本的目的。

LNA 是噪聲系數(shù)很小的放大器，功能是把天線接收到的微弱射頻信號放大，并盡量減少噪聲的引入，LNA 能夠能有效提高接收機的接收靈敏度，進(jìn)而提高收發(fā)機的傳輸距離。天線調(diào)諧器是通過調(diào)整天線的物理參數(shù)和電子參數(shù)，使其在特定頻率下的阻抗與傳輸線或無線電設(shè)備的阻抗相匹配，從而最大化信號傳輸效率并最小化功率反射。

國內(nèi)廠商的產(chǎn)品矩陣基本已覆蓋開關(guān)、LNA 等器件。國內(nèi)主要射頻前端廠商在該幾類器件的布局基本完善，普遍具有較強的自主研發(fā)能力，可以滿足差異化、定制化的需求，積極快速布局合理化、靈活化的產(chǎn)品。

2、濾波器：價值量最大，工藝難度最大

濾波器在射頻器件中成本占比最高，目前主流濾波器分為 SAW 和 BAW。 據(jù)前文中的 Qorvo 數(shù)據(jù)，射頻分立器件中濾波器的市場占到 66%，是體量最大的一類分立器件，即在射頻前端芯片之中濾波器也是價值量最高的器件。

對于如今的許多應(yīng)用，出于體積和經(jīng)濟因素考慮，首選的濾波器技術(shù)是壓電式濾波器，廣泛應(yīng)用于商業(yè)、軍事、工業(yè)、科學(xué)應(yīng)用。壓電效應(yīng)是一種可逆的物理現(xiàn)象。晶體物質(zhì)在受到機械應(yīng)力時產(chǎn)生電流，反之亦然。當(dāng)施加電場或電壓時，晶體會有微小幅度的拉伸。壓電材料將施加的機械應(yīng)力轉(zhuǎn)化為電能，也能將電能轉(zhuǎn)化為機械應(yīng)力。

市面上提供兩種聲學(xué)濾波器，分別是表面聲波（Surface Acoustic Wave，SAW）和體聲波（BulkAcoustic Wave，BAW）。

SAW 適用于低頻率的工作范圍，成本也相對較低。市面上有 SAW、TC-SAW 和多層 SAW 幾種類型的 SAW，本質(zhì)是都是利用沿著固體表面?zhèn)鞑サ穆暡ㄟM(jìn)行濾波的濾波器。一個基本的 SAW 濾波器主要由壓電材料和 2 個叉指式換能器（IDT）組成。SAW 的原理為利用 IDT 將電輸入信號轉(zhuǎn)換為聲波。SAW 能夠優(yōu)化用于 600-1900MHz 的標(biāo)準(zhǔn)濾波器應(yīng)用。它不僅能滿足 600MHz 的低 5G 頻段，而且在 1、5、8、13 低手機頻段以及GPS 頻段下也表現(xiàn)出色，且經(jīng)濟高效。

BAW 的器件大小與支持頻率成反比，相較 SAW 成本較高。與 SAW 濾波器不同，聲波在 BAW 里是垂直傳播。BAW 濾波器的最基本結(jié)構(gòu)是兩個金屬電極夾著壓電薄膜，聲波在壓電薄膜里震蕩形成駐波。除了結(jié)構(gòu)之外，BAW 和 SAW 的主要區(qū)別在于濾波器賴以使用的壓電材料。BAW 濾波器使用多晶氮化鋁，具有更高的耦合系數(shù)和更高的波速。市面上主要有兩種類型的 BAW 濾波器：固載諧振器（SMR-BAW）和多晶薄膜體聲波諧振器（FBAR）。

濾波器的數(shù)量增長是射頻前端價值量提升的主要推手。伴隨通信技術(shù)的革新和發(fā)展，手機射頻前端支持的頻段不斷增加，從最多不超過 5 個，逐步增加到要支持 50+個頻段，且預(yù)計未來仍要繼續(xù)增長。這一演進(jìn)的過程，帶來的是射頻前端鏈路器件成倍增長，特別是射頻濾波器數(shù)量的大幅增長，這也是導(dǎo)致濾波器逐漸成為射頻前端中愈發(fā)重要的器件的原因，根據(jù)好達(dá)電子招股說明書披露，5G 手機中的濾波器價值量就已達(dá)到了 10 美元以上。

我國企業(yè)對濾波器已有布局，未來有望加速突破。濾波器作為射頻前端中壁壘最高的分立器件，目前主要由博通、Skyworks、Qorvo、Murata 等海外大廠把控。據(jù) TechSugar統(tǒng)計，以 SAW 為例，2021 年國內(nèi)市場份額不足 5%，因此濾波器市場具有開闊的國產(chǎn)替代空間，是未來國產(chǎn)廠商突破的重點，目前已有如賽微電子、武漢敏聲等國產(chǎn)廠商具備了 BAW 的量產(chǎn)能力，未來有望有更多國產(chǎn)濾波器導(dǎo)入到射頻前端產(chǎn)業(yè)鏈之中。

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