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5G高頻段凸顯FBAR濾波器優(yōu)勢(shì),壟斷格局下國(guó)產(chǎn)高端濾波器挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存

Robot Vision ? 來(lái)源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:李寧遠(yuǎn) ? 2023-05-28 01:06 ? 次閱讀
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電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/李寧遠(yuǎn))近日,蘋(píng)果宣布與博通建立新的重要合作伙伴關(guān)系。蘋(píng)果稱(chēng)這是一項(xiàng)“數(shù)十億美元的交易”,根據(jù)這項(xiàng)合作協(xié)議,博通將在美國(guó)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)一系列關(guān)鍵的5G射頻組件,包括FBAR濾波器和尖端的無(wú)線(xiàn)連接組件。其中,博通位于科羅拉多州柯林斯堡的一個(gè)主要生產(chǎn)設(shè)施,將負(fù)責(zé)FBAR濾波器的設(shè)計(jì)和制造。

濾波器,射頻前端模塊中過(guò)濾信號(hào)的核心部件,占據(jù)了射頻前端市場(chǎng)中的最大份額。FBAR濾波器,更是濾波器中最耀眼的細(xì)分類(lèi)別,在三大MEMS濾波器中濾波性能更好,損耗更低,Q值也更大。5G背景下,隨著無(wú)線(xiàn)通信朝著高通信頻率、高傳輸速率和高集成化方向發(fā)展,F(xiàn)BAR濾波器市場(chǎng)空間巨大。

FBAR濾波器,三大MEMS濾波器中的佼佼者

MEMS技術(shù)被應(yīng)用在很多領(lǐng)域,最常見(jiàn)的是傳感領(lǐng)域。在射頻領(lǐng)域,SAW、BAW、FBAR濾波器均使用MEMS技術(shù),這三大濾波器也是目前手機(jī)中最常用的幾種濾波器。SAW濾波器由壓電材料和兩個(gè)IDT組成,BAW濾波器采用石英晶體作為基板,基本結(jié)構(gòu)是兩個(gè)金屬電極夾著壓電薄膜。

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)FBAR濾波器,從基本原理上看是BAW濾波器的一種,基于體聲波的諧振技術(shù)利用壓電薄膜的逆壓電效應(yīng)將電能量(信號(hào))轉(zhuǎn)換成聲波,從而形成諧振。不同的是FBAR濾波器采用硅底板,同時(shí)借助MEMS技術(shù)以及薄膜技術(shù),因?yàn)槠涓咝阅?,從BAW中將其拿出單獨(dú)做一大類(lèi)。

和傳統(tǒng)的SAW濾波器相比,F(xiàn)BAR濾波器首先是擁有更高的Q因子值,這意味著濾波器整體的性能更好,通過(guò)先進(jìn)工藝獲得高電氣Q因子值,在更高頻段、更大帶寬下能保持更高的性能。其次,F(xiàn)BAR濾波器適用于更高的頻率,不僅能適用于10GHz內(nèi)頻率,甚至還能更高(60GHz),市場(chǎng)對(duì)射頻濾波器頻段等要求是在不斷提升的,適配更高頻率顯然更符合市場(chǎng)趨勢(shì)。再者,F(xiàn)BAR濾波器溫度變化是不敏感的,溫差會(huì)優(yōu)秀很多,這意味著損耗會(huì)更低。最后一點(diǎn),F(xiàn)BAR濾波器的功率承受能力明顯處于優(yōu)勢(shì)。

即使是和BAW濾波器相比,單單從Q值方面來(lái)看,F(xiàn)BAR濾波器也是更具優(yōu)勢(shì)。在這三大MEMS濾波器中,F(xiàn)BAR濾波器無(wú)疑是佼佼者。

在5G已經(jīng)到來(lái)且逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍的今天,更高帶寬和更快數(shù)據(jù)速率的巨大需求需要通過(guò)不斷的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)實(shí)現(xiàn)。和通信技術(shù)不斷進(jìn)步相輔相成的是,市場(chǎng)對(duì)射頻濾波器的體積、能耗、功能、頻段等要求不斷提升,高性能的射頻濾波器需求日益增多。在這些背景下,5G通信技術(shù)無(wú)疑會(huì)加大市場(chǎng)對(duì)于FBAR濾波器的需求。

FBAR濾波器高技術(shù)壁壘,市場(chǎng)呈壟斷格局

從射頻前端使用濾波器的價(jià)值量來(lái)看,伴隨著頻段的增多,濾波器在射頻前端價(jià)值量占比仍有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。根據(jù)Qorvo的預(yù)測(cè),濾波器在射頻器件中的重要性越來(lái)越明顯,濾波器的價(jià)值占比也從3G終端的33%提升到全網(wǎng)通LTE終端的57%,到5G時(shí)代,濾波器的應(yīng)用量還在進(jìn)一步增加,尤其是BAW/FBAR濾波器,單臺(tái)手機(jī)的濾波器價(jià)值將持續(xù)上升。

從整個(gè)射頻濾波器領(lǐng)域市場(chǎng)格局來(lái)看,博通,Qorvo,Skyworks、TDK、村田、太陽(yáng)誘電占據(jù)了全球絕大部分市場(chǎng)份額。傳統(tǒng)SAW濾波器領(lǐng)域,日本廠(chǎng)商村田、TDK和太陽(yáng)誘電就占據(jù)了80%以上的市場(chǎng)份額。

在FBAR濾波器領(lǐng)域,國(guó)外的FBAR濾波器市場(chǎng)基本被博通、Qorvo壟斷,Skyworks、高通等廠(chǎng)商也在不斷跟進(jìn),Skyworks就通過(guò)收購(gòu)Panasonic子公司及韓國(guó)MEMSsolution獲得TCSAW及FBAR技術(shù),完善了射頻前端產(chǎn)品布局。早在2012年,博通就將FBAR濾波器成功運(yùn)用在15個(gè)智能手機(jī)頻段。博通主導(dǎo)的FBAR技術(shù)發(fā)展已超過(guò)40年,基礎(chǔ)技術(shù)專(zhuān)利在2001年前基本已完成布局。

FBAR濾波器制造工藝復(fù)雜,良品率低,而且制造成本高,尤其是工藝方面技術(shù)難度非常高。即便是在全球市場(chǎng)中,能規(guī)模化量產(chǎn)這種高技術(shù)壁壘濾波器的FBAR廠(chǎng)商都不多。

5G時(shí)代打開(kāi)FBAR市場(chǎng)空間,國(guó)產(chǎn)高端濾波器突圍契機(jī)

5G時(shí)代更高帶寬和更快數(shù)據(jù)速率的巨大需求,加上Massive MIMO、載波聚合等技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)設(shè)備的射頻器件性能提出了更高要求。根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2022—2026年FBAR濾波器行業(yè)深度市場(chǎng)調(diào)研及投資策略建議報(bào)告》數(shù)據(jù),2020年,全球BAW濾波器市場(chǎng)規(guī)模約為39億美元,其中,F(xiàn)BAR濾波器市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)24億美元。

全球聲學(xué)濾波器市場(chǎng)中,BAW濾波器占有率不斷攀升,至2020年已增長(zhǎng)至50%,其中,F(xiàn)BAR濾波器占有率達(dá)到31%。同時(shí),由于在5G技術(shù)中FBAR濾波器優(yōu)勢(shì)明顯,市場(chǎng)空間將加速打開(kāi)。

目前行業(yè)現(xiàn)狀是九成以上的市場(chǎng)被美日龍頭企業(yè)壟斷,F(xiàn)BAR濾波器的這些龍頭企業(yè)憑借壟斷優(yōu)勢(shì)毛利率非常高,國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商在行業(yè)內(nèi)議價(jià)能力不足。過(guò)高的價(jià)格、不穩(wěn)定的供應(yīng)鏈都是風(fēng)險(xiǎn),正因如此,5G時(shí)代下FBAR市場(chǎng)空間的進(jìn)一步打開(kāi)也給國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商們創(chuàng)造了突圍的契機(jī)。

諾思(天津)是中國(guó)首家FBAR生產(chǎn)企業(yè),建有亞洲首座具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)IP的FBAR晶圓廠(chǎng),是國(guó)內(nèi)少數(shù)能批量供貨FBAR濾波器的廠(chǎng)商,5G新頻段FBAR濾波器目前進(jìn)展順利。

FBAR濾波器,諾思(天津)


北京賽微電子與武漢敏聲合作去年在FAB3二期產(chǎn)線(xiàn)正式啟動(dòng) BAW(含F(xiàn)BAR)濾波器量產(chǎn),主要供應(yīng)5G手機(jī)及5G基站應(yīng)用。

麥捷科技在FBAR濾波器上和中電26所合作,為之后5G階段進(jìn)入更高的頻段建立長(zhǎng)期的合作,目前正在研發(fā)當(dāng)中。

信維通信則是與中電55所達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議,持續(xù)深耕射頻前端領(lǐng)域,布局類(lèi)BAW/FBAR濾波器高端應(yīng)用。

晶訊聚震、漢天下多年來(lái)也一直在攻克BAW/FBAR濾波器設(shè)計(jì)和工藝上難題,并已經(jīng)取得突破。

射頻前端是比較難突破的領(lǐng)域,不可否認(rèn)目前國(guó)內(nèi)不僅僅在人才方面與海外廠(chǎng)商存在很大的差距,在技術(shù)專(zhuān)利和專(zhuān)利積累方面也存在差距,短期內(nèi)很難彌補(bǔ)。但是目前FBAR濾波器過(guò)高的價(jià)格和不穩(wěn)定的供應(yīng)鏈也刺激著國(guó)內(nèi)終端廠(chǎng)商對(duì)國(guó)產(chǎn)射頻濾波器的采購(gòu)意愿提升。市場(chǎng)在迅速擴(kuò)大,這是機(jī)會(huì)也是挑戰(zhàn)。

寫(xiě)在最后

5G技術(shù)的落地帶動(dòng)了射頻器件的市場(chǎng)需求,在高頻段優(yōu)勢(shì)明顯的FBAR濾波器無(wú)疑是爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額的焦點(diǎn)器件。國(guó)內(nèi)在高端產(chǎn)品FBAR濾波器產(chǎn)業(yè)起步較晚,仍舊面臨著不小的挑戰(zhàn),國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商在FBAR濾波器領(lǐng)域的不斷突破會(huì)拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈整體競(jìng)爭(zhēng)力的提升,在未來(lái)的射頻濾波器領(lǐng)域更具話(huà)語(yǔ)權(quán)。

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