BAW滤波器推动更高端产品国产替代：射频前端模组化已成产业趋势

2021年，半导体行业依然在挑战中前行。后疫情时代、产能紧张、地缘政治等因素仍深刻地影响着全球半导体产业链及生态。2022年，全球半导体行业如何发展?新的挑战又会从何而来?为了厘清这些问题，《集微网》特推出【2021-2022专题】，围绕热点话题、热门技术和应用、重大事件等多维度梳理，为上下游企业提供参考镜鉴。

2022新年伊始万象更新，回顾过去的一年，是机遇与挑战并存的一年。尽管部分地区疫情形势依然严峻，地缘经济的影响还在持续，但苏州汉天下电子有限公司(以下简称汉天下)仍然取得了优异成绩，BAW滤波器出货首次超过1亿颗。在5G商用及物联网应用的爆炸性增长需求下，汉天下继续推动国产射频芯片向更广泛、更高端应用领域扩展。汉天下认为，随着射频前端器件的数量和复杂度大幅增加，射频前端模组化已经成为产业趋势，国内企业应整合有利资源，以应对这一挑战。

面对高端射频滤波器芯片长期被国外垄断的困境，汉天下自成立之初，就瞄准了解决这一“卡脖子”难题。汉天下的核心产品是应用于4G/5G移动终端的基于MEMS技术的体声波(BAW)滤波器芯片及射频模组。2021年，汉天下BAW滤波器出货首次超过1亿颗，出货品种丰富度进一步提升，自建工厂稳步推进，人才队伍持续升级。

2021年，全球产业链上下游企业经历了严峻考验，汉天下认为，半导体行业呈现上半年供应紧张、下半年逐步缓解的趋势;行业产能紧张导致代工厂晶圆代工价格上涨，对汉天下来说，也造成了整体制造成本的上升，但通过努力提高设计水平，加大设计研发力度，提升产品良率，汉天下最大限度地对冲了代工成本上涨的影响。

展望2022年，电动汽车、智能家居等新的增长点对芯片需求持续增长，国产替代的整体需求仍在稳步上升，尤其是射频芯片市场。汉天下将在双工器、四工器以及应用于5G频段的BAW滤波器上持续发力，力争进入更多大客户供应链，实现更多更高端的国产替代。

随着射频前端器件的数量和复杂度大幅增加，射频前端模组化已经成为产业趋势。根据Yole的预测，2025年前端射频模组市场将达到177亿美元，约占射频前端市场总容量的69%。面对这一发展趋势，国内射频器件供应商须早做应对。汉天下认为，无论是PA公司，还是滤波器公司，大家都应该从自身的优势出发，整合行业资源，横向打通产业链各环节，从单个分立器件公司向射频模组公司跨越。

在汉天下看来，中国半导体产业的发展尚不均衡，尤其是在射频滤波器芯片领域，国内企业与国际大厂仍有较大差距，但随着5G手机的普及，高频率BAW滤波器芯片的需求巨大，且国产替代的空间逐步释放，行业整体热度预计仍会维持较长时间。

谈及高端市场的国产替代，汉天下指出，产品性能、丰富度、性价比是国产芯片替代国际大厂的重要因素，半导体公司的核心竞争力最终还是要落在好产品上，没有好的产品，无论行业是否景气，公司都不能长远持续发展。近日，武汉敏声新技术有限公司(以下简称“武汉敏声”)宣布，公司已经完成WiFi2.4、B40、B41等氮化铝(AlN)薄膜FBAR滤波器产品的主要研发工作，预计在2022年年底实现量产出货。同时，武汉敏声主攻5G新产品，在国内率先打通高钪掺杂氮化铝(ScAlN)全流程工艺，成功研发出适用于N77、N79等5G频段的BAW滤波器。公司技术团队克服高钪掺杂薄膜成分析出和相分离的技术挑战，掌握钪掺杂氮化铝晶体C轴高择优取向薄膜沉积制备方法，突破了高钪氮化铝薄膜刻蚀不均匀、速率慢等工艺难点。

作为一家快速成长的高科技公司，武汉敏声在不到一年的时间里就研发出门槛极高的BAW滤波器，归功于公司优秀的产品研发团队。武汉敏声拥有一支以14名国际知名业内专家为核心的强大研发团队，面对海外巨头的技术封锁，公司坚持走独立自主的技术路线，建设具有自主知识产权的设计制程体系，掌握了高端滤波器的制造技术。公司团队已申请发明专利134项，已授权专利35项，涵盖了结构设计、工艺制程、电子封装、单片集成等领域，建立了多维度多角度的专利壁垒。

武汉敏声的WiFi 2.4GHz和B40等产品指标达到商业使用水平，其带内最低插损已达到1.5dB以下，带外抑制超过30dB，产品尺寸为1.1mm x 0.9mm。插损值越小意味着信号的损耗越小，可以减小设备的能量消耗，同时提高信号的接收灵敏度并增加设备通信距离;带外抑制越大则意味着对干扰信号的过滤能力越强，过滤后的信号越纯净，产品的用户体验越好。

在成熟的设计制程体系支撑下，武汉敏声首次流片的N77(3400 ~ 3600 MHz)BAW滤波器，具有带内插损小于2 dB，带宽200 MHz，带外抑制超过30 dB的出色性能。相关产品经过后续优化和封装后，产品性能指标将达到国内同类产品领先水平。

为了满足用户对峰值速率和高系统容量的要求，LTE-Advanced协议引入了载波聚合(Carrier Aggregation，CA)以增加信号带宽，从而提高传输比特速率。随着当前3GPP 5GNR 协议的演化，载波聚合支持的最大带宽也不断被刷新记录。其中，Band 1+Band 3频段是全球手机终端常用的载波聚合组合之一，Band 1+Band 3四工器是其核心的组网元器件。在国内滤波器产品开发进程中，Band 1+Band 3四工器因其开发难度极大而成为滤波器领域的尖端产品，目前亟需攻关突破。

近日，浙江信唐智芯科技有限公司正式发布其自主研发成功的混合型Band 1+Band 3四工器。据介绍，这次发布的混合型四工器为国内首创，集成了信唐智芯先进的BAW、SAW、超厚层PCB整合、混合封装、干扰消除、功率增强、谐波抑制等多项创新技术。其中Band 1和Band 3发射滤波器采用了BAW滤波器技术，接收滤波器采用了SAW滤波器技术(参见图1)。这种混合型滤波器技术既兼顾了传统四颗BAW芯片技术的高发射功率、低温漂等优良特性，又很大程度上保持了四颗SAW芯片技术的低成本优势(同等尺寸条件下，相比四颗BAW滤波器组成的四工器，混合型四工器生产成本可以降低30%以上)。经测试，整体性能达到了较为满意的效果(参见图2、图3)，插入损耗均在3dB以内，隔离度也都保持在45dB以上，具体性能指标归纳如表1所示。四工器封装尺寸为2.5mm x 2.0mm，管脚布局和国际友商产品可以做到pin-to-pin替换。此外，功率和温度测试也表现突出，Band 1和Band 3发射滤波器的最大可承载输入功率达到33dBm，温漂系数仅为-20ppm/℃。

随着四工器这一巅峰难度产品的发布，加上信唐智芯已推出的混合型B3双工器、BAW n79、n78、n41、B40;SAW B39 Rx、B40 TRx、B41 TRx、WiFi2.4G、B8等十余款高性能滤波器产品，标志着信唐智芯在射频滤波器领域走上一个新台阶。目前信唐智芯已具备完整的低频、高频、超高频SAW/BAW滤波器开发能力，同时还在积极开发TC-SAW、WLP SAW/BAW等产品，未来将继续提升技术研发能力，推出更多优秀的滤波器解决方案，为手机、模组、智能终端及小基站客户提供高性能滤波器、双工器和多工器。

信唐智芯简介：

信唐智芯成立于2020年11月，自公司成立以来，陆续完成基于BAW和SAW技术的多款滤波器开发工作，产品顺利量产送交客户并且得到客户的高度认可。公司核心研发团队现有10名博士和7名硕士，成员均毕业于国内外名校(美国伊利诺伊大学香槟分校、新加坡国立大学、俄亥俄州立大学、俄勒冈州立大学、复旦大学、上海交通大学、电子科技大学等)，且在顶尖射频滤波器或射频芯片公司(Qualcomm、Apple、Qorvo、Skyworks、TDK等)工作多年，在理论、建模、设计、工艺、封装、测试、量产等技术领域积累了丰富的理论和工程实践经验。

公司目前在温州和上海设立了研发中心，产品开发能力正在不断的提高。此外，公司与代工厂、手机ODM客户均建立了紧密的合作关系，一方面是合作方对目前射频滤波器市场的重视，另一方面也是对信唐智芯产品开发能力的高度认可。公司始终秉持技术创新的理念，持续不断的提高研发能力，致力为国内外客户提供最优质的产品和服务。