近日，工信部等十部門釋出《5G應用“揚帆”行動計劃（2021~2023年）》指出，“要著力打通5G應用創新鏈、產業鏈、供應鏈，加快彌補產業短板弱項，加大基帶晶片、射頻晶片、關鍵射頻前端器件等投入力度，加速突破技術和產業化瓶頸。”

濾波器是射頻前端器件中市場規模增長最快的細分領域，其快速增長的原因是通訊頻段數目與濾波器升級所帶來的提升。隨著通訊技術從2G發展到5G，通訊頻段數目逐步增加（從2G的4個頻段上升到5G的50餘個頻段）。

為了提高智慧手機對不同通訊制式的相容能力，5G智慧手機所需要的濾波器用量將顯著上升，推動濾波器市場大規模增長。

在5G驅動下，5G手機新一輪的換機潮和物聯網的快速發展將推動中國射頻濾波器市場規模提升。根據Yole資料，2017年全球射頻前端市場規模約為150億美元，預計到2023年射頻前端產值將達到350億美元（摺合人民幣2434億元）。其中，射頻濾波器市場規模達225億美元（摺合人民幣1565億元）。雖然中國是射頻濾波器產品消費大國，但中國的射頻濾波器市場主要被美國和日本企業佔據，本土企業出貨量不及需求量的5%，產需不匹配，國產替代空間廣闊。

聚焦國家戰略新興產業的允泰資本，早已對燧原科技、鑫華半導體等晶片細分領域的龍頭企業進行了資本佈局。射頻濾波器行業屬於積體電路的細分領域，是中國電子資訊產業發展的核心，允泰資本將深耕該行業，持續投入，助力企業投身千億市場藍海。

什麼是射頻前端晶片？

通常來說，智慧手機訊號的好壞除了與使用時環境相關外，決定因素就是射頻前端晶片。

射頻前端晶片與天線、收發器、基帶晶片四部分組成智慧手機的通訊系統。射頻前端晶片介於天線和收發器之間，是手機通訊系統的核心元件，主要功能是實現訊號在不同頻率下的收發。

所以智慧手機能接受什麼頻率的訊號，又能不被別的頻率干擾，由射頻前端晶片中的濾波器起決定性作用。

濾波器的功能是透過電容、電感、電阻等電學元件組合來將特定頻率外的訊號濾除，保留特定頻段內的訊號。

濾波器（Filters）與低噪聲放大器（LNA）、功率放大器（PA）、雙工器（Duplexer）、射頻開關（RF Switch）、天線調諧開關（RF Antenna Switch）等共同組成了射頻前端晶片，濾波器是核心部件。

移動資料傳輸量和傳輸速度的不斷提高主要依賴於移動通訊技術的變革，及其配套的射頻前端晶片效能的不斷提升。

通訊行業經歷了從2G到5G的三次重大產業升級。移動無線資料和4G LTE網路的快速增長導致了對新頻段以及透過載波聚合來組合頻段的需求不斷增長。3G網路只使用了大約5個頻段，LTE網路使用的頻段有40多個，隨著5G的到來，頻段的使用數量將會進一步增加。互聯裝置必須要跨越多個頻段來發送蜂窩訊號、Wi-Fi 訊號、藍芽訊號和GPS訊號，同時還要避免干擾，這就需要濾波器發揮其作用。

據威訊聯合半導體有限公司（Qorvo）測算，濾波器在射頻器件中的重要性越來越明顯，濾波器的價值佔比已經從3G終端的33%提升到了全網通LTE終端的57%。中國產業資訊網預測，到5G時代，濾波器的應用量，特別是體聲波濾波器將進一步增加。2020年，濾波器占射頻前端市場的份額已達50%以上，濾波器已經成為了整個射頻前端模組市場中最重要的組成部分。

濾波器主要分為Saw（聲表面濾波器）、Baw（體聲波濾波器）、LTCC（陶瓷濾波器）、IPD（Integrated Passive Devices）等。

目前手機中應用最多的主流濾波器是Saw、Baw。Saw濾波器是當前消費電子產品大規模使用的濾波器元件，其成本和複雜程度較低，主要適用於低頻段通訊。Baw濾波器的價格略高，主要應用於高頻段通訊。美國、歐洲目前對於高頻率頻段的應用更為普遍。

濾波器模組通常整合射頻開關和濾波器等其它單元，比如分集接受模組（DiFEM、整合射頻開關和濾波器），LFEM（整合射頻開關、濾波器及LNA），PaMid（整合多模式多頻帶PA和FeMid），FeMid（整合開關、濾波器和雙工器）。

Saw與Baw：低頻與高頻，溫度與成本

衡量濾波器效能的指標有兩個：Q值和插入損耗。

Q值越高，表明濾波器可以實現更好的濾波功能。插入損耗是指通帶訊號經過濾波器之後的訊號功率衰減，當插入損耗達到1dB，則訊號功率衰減達到20%。

從這兩大指標來看，Saw和Baw濾波器憑藉著優良的頻帶選擇性、高Q值、低插入損耗等特性，已經成為了射頻濾波器的主流選擇。

其中Saw濾波器包括普通Saw、TC-Saw、I。H。P-Saw濾波器；Baw濾波器包括Baw-SMR、Fbar濾波器。

Saw是一種沿著固體表面傳播的聲波，一個基本的Saw濾波器由壓電材料和兩個IDT（interdigital transducer）組成。

IDT的核心作用在於能量轉換，在輸出端把接收的聲波轉變成電訊號，在輸入端把接收的電訊號轉變成聲波。這種轉變主要依賴中間的壓電材料，壓電材料的晶體受到外界壓力時會發生形變，晶體內原子間距離發生變化，打破原來的正負電荷平衡，晶體表面產生電壓，相反當晶體兩端受到電壓時，晶體也會發生形變。

（來源：電子發燒友、MuRata官網）

SAW濾波器工作原理示意圖

從中可見，Saw濾波器對溫度變化敏感，效能隨溫度升高而變差，溫度升高時，基片材料的剛度變小，聲波速度變小。

為了改善Saw濾波器的溫度特性，其經歷了普通Saw、TC-Saw（溫度補償濾波器）、I。H。P-Saw三個技術世代。

不同種類的Saw濾波器晶模面積有所不同。I。H。P-Saw濾波器的晶模面積較低，TC-Saw濾波器的晶模面積中等，而Saw濾波器的晶模面積較高。I。H。P-Saw濾波器的晶模成本較高，TC-Saw和Saw濾波器的晶模成本更低。

與Saw濾波器不同，聲波在Baw濾波器中是垂直傳播的。

Baw濾波器採用石英晶體作為基板，基本結構是兩個金屬電極夾著壓電薄膜，壓電薄膜在2GHz下的厚度只有2um，聲波在壓電層內震盪形成駐波，發生共振的頻率由平板的厚度和電極的質量決定。

為把聲波留在壓電層內震盪，震盪結構與外界環境必須有足夠的隔離才能得到較小的插入損耗和較高的Q值。Baw濾波器的尺寸也隨著頻率的增加而縮小，對溫度變化也不敏感，非常適合在頻率大於1。5GHz的高頻率下運用。

BAW濾波器工作原理示意圖

（來源：電子發燒友）

與Saw 濾波器相比，Baw濾波器因其較高的工作頻率和功率容量優勢而得到了廣泛認可。但是Baw濾波器的工藝比Saw和TC-Saw複雜，成本也更高。

現階段TC-Saw的技術愈加成熟，海外廠商相繼推出了應用於手機射頻前端的產品，並取得了較好的應用成果，而中國在該領域仍需進一步探索。

為了克服普通Saw低頻與散熱效能差的弱點，日本MuRata研發了I。H。P-Saw濾波器，其工作頻率可達3。5GHz，併兼具Baw的溫度特性和高散熱性優點，可部分替代Baw濾波器。

Saw濾波器的特徵和優點，正好適應了現代通訊系統裝置及行動式電話輕薄短小化、高頻化、數字化、高效能、高可靠等方面的要求。其不足之處是熱穩定性較差，高頻特性有待改善。

但是，5G典型候選頻段主要包括6GHz、15GHz、18GHz、28GHz、38GHz、45GHz、60GHz和72GHz等，頻段越高，通道傳播路損越大。在高頻通訊領域，Baw為更多的廠商所接受。

從發展趨勢來看，Saw仍將在現在的領域裡繼續發揮作用，而Baw在5G頻段裡的應用將會更加廣泛。

千億元市場藍海

5G 時代，射頻前端技術的低頻應用場景包括農業、實時翻譯等，高頻應用場景包括無人駕駛、雲計算等，不同資料傳輸速度下，應用場景也有較大區別。在這些豐富的應用場景下，射頻前端的價值將大大增加。

隨著全球聯網裝置不斷增加，射頻前端系統的需求量不斷加大，濾波器的需求量也不斷增長。

據IMT-2020 5G推進組預測，到2020年，全球移動終端（不含物聯網裝置）的數量將超過100億臺，中國將超過20億臺。

根據工信部資料，中國移動要求的5模13頻分為8個FDD頻段和5個TDD頻段。因為FDD是頻分複用的，需要含有接收器、發射器的雙工器，同時接收還需要一個單獨的濾波器，所以一個頻段需要3個濾波器，總共24個。

TDD模式5個頻段，每個頻段需要一個發射以及一個接收的濾波器，共10個。再加上手機上的wifi、GPS、藍芽等，每一部移動裝置或者說是聯網裝置的濾波器數量已經達到了30-40個。

據Yole預測，2022年，應用於5G產品的射頻前端器件價值將達到51。4億美元，而應用於2G、3G、4G以及LTE的射頻前端器件價值保持原有水平，射頻前端整體價值穩步上漲。

2020年，60%以上的濾波器都是基於Saw技術，包括Saw濾波器、TC-Saw濾波器和I。H。P-Saw濾波器。目前，市場上Saw和TC-Saw的使用率比較高。

過去十年間，濾波器行業的全球競爭格局十分穩固。全球主要濾波器廠商集中在日本和美國，其中，Saw濾波器供應商主要為Murata、TDK、Taiyo Yuden、Skyworks等日本廠商，Baw濾波器供應商主要為Avago、Qorvo 等美國廠商。

Yole資料顯示，2018年，全球Saw濾波器市場份額的前五名分別為Murata（47%） 、TDK（21%） 、Taiyo Yuden（14%） 、Skyworks（9%）和Qorvo（4%），合計佔比高達95%。而Murata連續近10年佔領了近一半的市場份額。

而Baw/Fbar市場則被Broadcom（Avago收購Broadcom，改名為新Broadcom）和Qorvo二分天下，兩家廠商佔據了全球逾95%的份額。出現這樣的原因主要是由於濾波器市場具有較高的進入門檻，阻擋了小廠商的發展壯大。

其中，Broadcom的Baw濾波器主要為Fbar，而Qorvo的Baw濾波器主要為SMR。2016年，Broadcom的Fbar產品出貨突破了5億顆。

可見，在全球濾波器市場，射頻濾波器領域主要被日美企業壟斷，市場集中度高。

總體而言，國外廠商在濾波器領域的技術已較為成熟，並構建了專利壁壘，形成了Murata、Qualcomm、Taiyo Yuden、Broadcom、Qorvo壟斷的局面。

國內濾波器廠商的研發與產品市場應用時間相對較短，技術及產品效能與國際廠商之間存在著一定的差距，急需加強技術研發投入以突破技術壁壘，逐步提升行業的國產化程度。

中國低端濾波器Saw產量只佔全球的1-3%，而高階Baw濾波器佔比基本為零。僅Saw濾波器領域，2020年，中國的Saw濾波器產量僅為8億元，而需求達到了162億元，產量不及需求量的10%。

中國是濾波器的消費大國，然而國產濾波器廠商整體實力偏弱，市場話語權有限，產量無法滿足國內需求，長期依賴進口。

中國的Saw廠商有麥捷科技、德清華瑩、好達電子等。其中麥捷科技與中電26所共同生產的Saw產品已經進入了華為、TCL、聞泰等企業，好達電子的Saw產品已經進入了中興、魅族等手機廠商供應鏈。

中國的Baw廠商有天津諾思、中電26所等，但很多廠商基本停留在研發階段。

此外，由於中國濾波器行業剛起步，本土廠商較少，因此本土企業競爭程度不高，處於一個相互促進的狀態。

射頻濾波器產業是千億市場藍海，從分立濾波器到濾波器模組為國內本土企業提供了廣闊的發展空間。中央與地方政府出臺了一系列政策來引導和推動積體電路產業發展，也為國內企業提供了良好的政策環境。

另外，在中美貿易摩擦的背景下，射頻濾波器國產化率有望逐步提升， 國內射頻去美效應凸顯。及時抓住變化契機、率先匹配需求的廠商往往能夠獲得早期參與優勢，在市場上脫穎而出，快速崛起。國內一批廠商也在迅速崛起，逐步佔領國內濾波器市場。