5G作為移動通信領域的重大變革點，是當前新基建的領銜領域。在5G的影響下，射頻前端器件正發(fā)生什么樣的變化？近日在中國MEMS制造大會上，左藍微電子創(chuàng)始人、總經(jīng)理張博士以“5G時代射頻前端的機遇與挑戰(zhàn)”為主題發(fā)表了演講，認為：5G將推動終端射頻器件需求增加、技術升級、集成度提升，國內(nèi)射頻前端器件廠商應把握住5G歷史機遇，不斷增強技術實力，射頻前端器件的國產(chǎn)化替代時刻已經(jīng)來臨。

5G推動射頻模塊復雜度提升 市場空間廣闊

作為第五代通信系統(tǒng)，5G通信在網(wǎng)絡容量、移動連接、延遲、成本、數(shù)據(jù)速率和覆蓋范圍等方面的性能有了非常顯著的改進，對比4G的革命性突破主要有三個：增強型移動寬帶（eMBB）、海量物聯(lián)網(wǎng)（mMTC）、高可靠低時延（uRLLC），分別對應用戶體驗速率大于1Gbps、時延小于1毫秒、每平方公里100萬個連接，實現(xiàn)這一切有賴于5G頻譜資源。

5G 可部署頻段分成了兩個范圍：FR1（450 MHz － 6000 MHz）和 FR2（24250 MHz － 52600 MHz）。中國、韓國、日本、歐洲等地區(qū)目前都是主要采用Sub－6GHz 5G方案，美國選擇以毫米波頻段為主。毫米波技術還未成熟，Sub－6GHz在目前階段具有成本優(yōu)勢，一方面是由于毫米波成本高，另一方面毫米波基礎建設成本高，網(wǎng)絡沒有完全覆蓋。

張博士認為，5G的到來將大大提升射頻模塊的復雜度和用量：例如5G標準帶來的新頻段和Refarming頻段，導致濾波器的需求倍增，同時頻譜的重新劃分增強了射頻前端的復雜性；5G要求的高頻率，推動BAW在高頻的應用和創(chuàng)新；5G帶來的大帶寬，加大了濾波器設計難度；5G雙連接技術需要更多的射頻器件數(shù)量……等等。由于射頻內(nèi)容大幅增加，手機內(nèi)部射頻所占空間在不斷縮小，射頻前端集成化趨勢將會加快。未來，射頻前端器件走向高頻化、低功耗、高性能、微型化、模組化等方向。

在5G的影響下，現(xiàn)有的4G LTE終端射頻系統(tǒng)架構RF前端的復雜性增加。該標準要求手機將額外的射頻復雜性壓縮到基本相同的空間中，需要創(chuàng)新的方法來支持多個同時上行鏈路連接的需求，RFFE需要支持這種巨大的帶寬，同時提供非常高的線性度和更低的管理功耗，同時，設計中越來越多地使用接收分集模塊來處理分集路徑，包括接收（Rx）濾波器和開關。

左藍微電子通過對MEMS射頻器件的技術研發(fā)優(yōu)勢，為客戶提供多種高性能、高集成度的射頻模組方案，例如FEMiD、PAiD、PAMiD等等，為5G終端帶來了更高的性能和更節(jié)省的PCB面積。

濾波器成為國內(nèi)廠商突破口 進入國產(chǎn)替代時刻

射頻前端器件在5G時代量價齊升的趨勢也推動市場進入新一輪的高速增長期。據(jù)Yole預測，2023年射頻前端市場規(guī)模將達到350億美元，較2017年增加130％，未來6年復合增速高達14％。

其中，濾波器已成為射頻前端器件市場中份額最大、增速最快的業(yè)務板塊，市場額度預計達到千億級。其將從2017年的80億美元增加到2023年的225億美元，復合增速達到19％。

不同頻段需要不同類型的射頻濾波器，聲表面波濾波器（SAW）主要用于3GHz以下的低頻段通訊，占據(jù)市場主要份額；體聲波濾波器（BAW）適用于2GHz到6GHz頻段的中高頻段；而高于10GHz則需使用LTCC技術，但LTCC濾波器存在Q值不高的缺點。張博士表示，在不同領域、不同應用場景，各項技術都有自己的生存空間，每個領域的產(chǎn)品可以做的更好。廠商應針對應用場景，利用自身能力去發(fā)揮每一種技術的最大能量，甚至可以把各種技術進行混合，以充分滿足客戶的需求。

會上，張博士重點介紹了左藍微電子對于5G通信背景下濾波器技術的多種解決方案和一些見解看法。

例如，常規(guī)SAW易受溫度變化影響。溫度變化讓SAW濾波器高溫基片材料剛度變小，導致聲速降低，產(chǎn)生器件頻率漂移；同時，基片材料的熱膨脹會導致IDT周期變化，性能不穩(wěn)定?？赏ㄟ^溫度補償層法和鍵合片層法兩種工藝類型實現(xiàn)溫度補償（TC－SAW）技術。TC－SAW是在IDT的結構上涂覆一層在溫度升高時剛度會加強的涂層，進行溫度系數(shù)的補償，使聲速控制在可以接受的范圍。

針對常規(guī)SAW在高頻段選擇性變低的問題，可以通過選用高聲速材料、多層薄膜結構作為襯底材料，減小聲波向材料內(nèi)部傳播，選擇優(yōu)化工作模式消除各種寄生模式，提高主模式Q值。

此外，為了解決常規(guī)SAW面臨的高頻選擇性降低、高頻功率承受能力降低等挑戰(zhàn)，左藍微電子研發(fā)了PESAW濾波器。PESAW屬于復合介質(zhì)SAW，也可稱為薄膜型SAW，主要特點是基板為多層復合介質(zhì)，克服了常規(guī)SAW濾波器的缺點，有高Q值、低TCF等優(yōu)點，其性能達到了接近于BAW濾波器的程度，在插損和隔離度等方面可以滿足高性能射頻器件的設計需要，同時PESAW與常規(guī)SAW相比還具有尺寸優(yōu)勢，符合移動終端不斷縮小的發(fā)展趨勢。在這種前提下，PESAW器件將會是具備優(yōu)勢的理想產(chǎn)品。

中國是濾波器產(chǎn)品消費大國，但關鍵技術和市場一直被歐美廠商占據(jù)。中國政府注重通信設備領域的自主可控，濾波器的國產(chǎn)化替代已成必需。張博士認為，當前國外巨頭企業(yè)將目光主要投向了高頻BAW濾波器，中低頻段SAW濾波器技術研發(fā)進展有所放緩，國內(nèi)廠商已經(jīng)積累了一定的技術實力，可通過從中低端SAW布局滲透，提升技術水平，增加市場份額，再向高端器件和模組逐步邁進。

在需求的推動下，國產(chǎn)濾波器市場正成為投資新風口，不少企業(yè)紛紛入局。左藍微電子憑借著出色的技術實力受到投資方的看好，并在近期完成由深創(chuàng)投領投的新一輪融資。下一階段，左藍微電子將針對國內(nèi)市場需求的產(chǎn)品做到全覆蓋，完善中高端射頻濾波器方案，為實現(xiàn)國產(chǎn)化替代、打破國外壟斷，最終成為RF－MEMS領域的全球領先供應商而努力。

在“5G新基建”發(fā)展的大背景下，打造自主射頻前端供應鏈成為中國廠商的不懈追求。盡管國內(nèi)射頻前端器件跟國際先進水平仍有一定差距，但是中國廠商正在向前邁步，相信憑借不斷的技術積累，國產(chǎn)射頻前端市場有望加速突圍，早日實現(xiàn)高端化，走出一條自主可控發(fā)展的康莊大道，為“5G新基建”發(fā)展提供有力支撐。

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