5G射频滤波器行业分析

一、整体环境

二十一世纪移动互联网的高速发展，无论在生活还是工作中给人们带来的很多的便利，移动互联设备成为人们比不可少的必需品。截至2017年6月，我国网民数量达到7.51亿，互联网普及率达54.3%，相对于2016年年底提升1.1个百分点；手机网民规模达到7.24亿人，网民中手机上网普及率达到96.3%，相对于2015年年底提升6.2个百分点。

**40年使中国很多行业从无到有，再到完整的产业供需链，最后成为世界份额中具有影响力的行业。手机行业目前国内具备完善的产业链，**约70%的手机在中国生产，如**苹果和三星，都大量在中国生产。**智能手机出货量TOP10中，国内手机厂商占据7个席位，**近200个国家使用中国生产的手机。

现在**使用*四代移动通信技术能够以100Mbps快速传输数据、高质量、音频、视频和图像，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。作为无线连接不可缺少的基础一环，射频前端技术的革新是推动无线连接向前发展的核心引擎之一。在无线联网终端设备从 2015 年的 36 亿部增加至 250 亿部的大趋势下，射频前端模块的年产值将增加数倍。射频前端模块由射频收发器，功率放大器（PA），天线开关模块（ASM），前端模块（FEM），双工器，射频SAW滤波器和合成器等共同组成。主要用来接收、发送和处理高频无线电波，为通讯设备信号稳定收发提供稳定沟通**（图1）。

图1

无线通讯发展到目前的4G时代，通讯的数据速率由1KB/S已经发展到现在的1MB/s，数据速率的上升相对应的是频谱资源的高利用率，使得本就有限的频谱资源，变的更为紧俏。为了满足人们对数据率的需求，必须充分利用频谱，因此一部通讯设备必须能够覆盖很宽的频带范围，因此滤波器在射频前端模块显得尤为重要。

二、射频滤波器

1、射频滤波器概念

射频滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件，射频前端市场中较大的业务板块。射频滤波器的主要作用是对发射及接收信号的滤波，可以使信号中特定的频率成分通过，而较大地衰减其他频率成分，降低异频信号的干扰。通常按频域特性分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器（图2）。

低通滤波器：接收信号中的低频信号通过，抑制高频信号或干扰噪声；

高通滤波器：接收信号中的高频信号通过，抑制低频信号或干扰噪声；

带通滤波器：接收一定频段范围的信号通过，抑制低于或**该频段区间的其他信号或干扰噪声；

带阻滤波器：限制一定频段范围内的信号，接收该频段范围以外的信号。

图2

2、射频滤波器的重要作用

射频滤波器的应用场景有很多，在通讯领域主要应用于智能手机、车联网、小基站、机器通讯和物联网领域。

在射频前端主要是因为现在通讯设备需要支持的无线通信频段越来越多，并且需要支持的通信协议越来越复杂，所以信号之间会出现干扰的问题。射频滤波器的作用就是将带外干扰和噪声滤除，以满足射频系统和通信协议对于信噪比的需求。

手机射频前端需要同时具备接收与发射信号的作用，由于手机通常会支持非常多的频段，不同频段在使用时需要过滤掉其它频段的信号，防止信号干扰与串联，所以一个频段通常需要两个滤波器，以分别负责接收与发射时的信号过滤。

通讯基站可狭义地将其理解为一个无线电收发信电台，一般基站有属于自己的明确的工作频段，因此基站必须有选择各种频率信号来进行收发的能力。射频滤波器在基站中主要就是帮助基站实现选频，即通过需要的频率信号，而抑制不需要或者有害的频率信号。因此这基站中，射频滤波器就是基站选频的眼睛，没有射频滤波器的基站面对各种频率的通信波集中这一起，杂乱无章无法正常通信。

3、主流滤波器SAW、BAW和FBAR

目前市场主流的滤波器是SAW（声表面波滤波器）、BAW（体声波滤波器）和FBAR（薄膜腔声谐振滤波器）。

三、需求与前景

1、市场前景巨大

未来的世界是一个无线连接一切的世界。根据 高德纳（Gartner ）预测，到 2020 年联网设备将达到 250 亿部，实现**平均每个人 3 个联网设备的规模。

作为无线连接不可缺少的基础一环，射频前端的技术革新是推动无线连接向前发展的核心引擎之一。在无线联网终端设备从 2015 年的 36 亿部增加至 250 亿部的大趋势下，射频前端器件的年产值将增加数倍。

滤波器是射频前端市场中较大的业务板块，由于手机需要支持的无线通信频段越来越多，并且手机需要支持的通信协议越来越复杂，所以信号之间会出现干扰的问题。射频滤波器的作用就是将带外干扰和噪声滤除，以满足射频系统和通信协议对于信噪比的需求。不同频段在使用时需要过滤掉其它频段的信号，防止信号干扰与串联，所以一个频段通常需要两个滤波器，以分别负责接收与发射时的信号过滤。

一般而言，手机每支持一个频段，就需要增加两个滤波器分别用于接收与发送信号，针对目前市场上常见的5模13频4G手机而言，除了要对2G、3G、4G信号的发送和接收进行滤波，还需要对Wi-Fi、蓝牙、GPS信号进行滤波，因此，一款手机大约需要30个左右用于不同频段的滤波器。因此为了在有限的手机空间里使用如此数量的滤波器，需要对这些不同工作频段的滤波器进行集成整合。

2、5G网络

5G现在已经成为一个热门话题。每家电信运营商、基站（Base Station）制造商、小型基站（Small Cells）制造商和用户设备供应商等都在开展5G相关的研发工作。例如，中国（华为）、韩国（三星电子）、日本、欧盟都在投入相当的资源研发5G网络。

目前针对5G探讨的方向有三个，分别是物联网、Sub-6 GHz、毫米波。

（1）5G物联网（IoT）：频率低于1 GHz的物联网设备需要低数据传输速率，以及远距离覆盖和低成本；

（2）5G Sub-6 GHz：在6 GHz以下频段，大规模MIMO无线通信技术使4G能够保持连续演进，更多的载波聚合和更多的前端射频（RF）模块集成将突破当前技术的局限。较初阶段的目标是利用现有的3.5/4.5 GHz基站站点来简化5G的引入，我国5G划分初步方案中国移动将获得2.6GHz和4.9GHz两个频段共计300MHz频谱资源；中国电信和中国联通分别获得3.5GHz频段附近各100MHz频谱资源；

（3）5G毫米波：在10 GHz以上频段，如短距离、高速率数据交换的28 GHz、39 GHz、60 GHz，目前主要在美国和韩国应用。

3、5G时代滤波器需求潜力巨大

5G网络作为*五代移动通讯网络，带来了通讯速率上的质的飞跃，同时也打开了通讯设备的革新的巨大需求，滤波器作为频率过滤的直接器件，其需求量更是呈现几何倍数的增长。

（1）5G手机滤波器需求

科技的进步使得手机需要支持的无线通信频段越来越多， 4G 时代的频段已经达到 41 个。而到了 5G 时代，手机需要支持的频段甚至会达到 91 个以上。以一个频段通常需要两个滤波器计算，未来5G时代单部手机的滤波器使用量将**过百个。

手机滤波器用量的大幅增加会较大提升滤波器的单机价值量，单个滤波器的价值量并不高，通常只有几十美分，但是单价用量很大就会导致单机价值量很高。以一台常见的 4G 五模十三频手机为例，滤波器单机价值量约为 4-5 美元。随着频段的增加，5G 时代的滤波器单机价值量甚至可以达到 10 美元。根据 Mobile Experts 的预测，**射频滤波器市场规模将从 2015 年的 50 亿美元增长至 2020 年的 130 亿美元，年复合增长率达到 21.06%，保持快速势头。

（2）5G基站滤波器需求

滤波器是基站射频核心器件，5G时代市场空间有望倍增：滤波器射频核心器件，其主要作用是使发送和接收信号中特定的频率成分通过，而较大地衰减其他频率成分。

受限于大规模天线MassiveMIMO（大规模天线多输入输出技术）对射频器件集成化的要求，滤波器必须更加小型化，同时5G通信频段更高，处理的连续带宽更宽，滤波器设计复杂度大幅提升。目前在4G 中使用的MIMO 天线只有2x2和2x4阵列，而5G 使用的Massive MIMO 天线数量可达64、128个，未来毫米波技术成熟后天线体积预计可以进一步缩小，但阵列中的天线数量甚至可以达到256个。在基站中，每个天线都需要配备一个双工器，每个双工器由两组不同频率的阻带滤波器组成，用来隔离发射和接收讯号，防止本天线发射的信号被本天线接收。由此可见，当天线数量增加时，滤波器数量会随之成比例增加。

考虑用量的规模提升和价格的适当下降，粗略计算，5G时代单基站滤波器价值量可以达到4G的3.6倍，5G时代为实现系统容量提升，同时满足增强型移动宽带等应用场景，将使用更高频通信（3GHz以上）。由于频段越高，基站覆盖范围越小，综合考虑到5G基站总量或将达到4G的1.5~2倍，仅以2016年末的数据为基准，5G 宏基站的数量保守估计为394万个，其中还不包括2020年后将广泛用于毫米波的微基站（MBS，Micro Base Station）、微微基站（PBS，Pico Base Station）以及家庭基站（Femto Base Station），预计未来5G滤波器**市场空间有望达到千亿美元。

四、滤波器市场现状

1、市场现状

在5G网络大规模商用普及之前，目前市场仍以3G和4G通信设备需求为主，通讯频率在1MHz--2.5GMHz范围内。SAW滤波器和TC-SAW滤波器非常适合约1.5GHz以内的应用，**1.5GHz 时，BAW滤波器非常具有性能优势。

滤波器市场因为需要技术积淀和市场空间的原因，竞争格局为寡头局面。从出货量情况来看，美国厂商Avago，Qorvo，Skyworks和日本厂商TDK，村田，太阳诱电为主要厂商。

在SAW滤波器的领域，日企Murata（村田）、TDK和太阳诱电占据SAW滤波器80%以上份额（图9）。

图9

BAW市场基本被Broadcom（Avago），Qorvo垄断，Avago的市场份额85%以上，Qorvo占的市场8%左右的份额（图10）。

图10

2、发展趋势

近年来，国外主流滤波器厂家和射频元器件企业AVAGO，Murata（村田），TDK和Skyworks竞争激烈，为了获得更多利润，这些寡头企业呈现出两种技术发展趋势：

（1）提高产品技术门槛，保证产品利润。面对通讯市场对高选择性滤波器的技术需求，加大高性能的TC-SAW滤波器和FBAR滤波器产品的研发力度。过去几年中，上述公司滤波器产品的频率选择性大大的提高，解决了单机中通讯频段增多带来的抗干扰技术难题，市场份额进一步扩大，同时通过**壁垒与竞争对手的差距越拉越大。

（2） 大力发展体积更小，成本更低的WLCSP封装形式滤波器。这种滤波器采用晶圆与晶圆的键合，采用成熟的TSV和电镀工艺和硅工艺结合在一起，使得滤波器的成本和体积都得到了大幅的减少。同时在形式上更大的优势是将滤波器与PA(放大器)、开关等射频器件进行整合，向模块化，集成化和整体射频解决方案的方向发展，提高射频方案的价值。

3、射频滤波器寡头企业

国际滤波器产业在经历过3G、4G的高速发展阶段，目前市场因为需要技术积淀和市场空间的原因,竞争格局为寡头局面，国际滤波器公司整合、并购、收购使行业垄断集聚效应更加显著。

（1）美国Qorvo公司，是较早进行整合的公司之一，由RFMD公司与TriQuint公司合并而成，客户中包括APPLE、三星这样的国际大客户。Qorvo能够提供PA、开关、SAW滤波器和BAW滤波器等产品，而且还能通过整合提供前端模组产品。

（2）美国博通公司，Avago2015年收购博通，并将新公司命名博通，博通在BAW滤波器领域处于良好地位。

（3） 美国Skyworks公司通过收购日本Panasonic及韩国MEMS solutio公司而获得TC-SAW滤波器及FBAR技术，这样在整个射频滤波器和其他的射器件有较好布局，能够和Qorvo形成较好的竞争。

（4）美国高通（Qualcomm）公司2014年收购美国Black Sand公司进入PA市场，去年和日本电子元器件厂商TDK联合组建合资公司RF360控股新加坡有限公司，支持高通公司的射频前端（RFFE）业务部门用于移动终端射频前端模块和射频滤波器业务。

（5）Murata中文名村田，2014年收购派更后射频前端业务高速增长，在SAW市场占据半壁江上，村田制作所较新开发的新型IHP SAW滤波器，克服了传统的SAW滤波器的缺点，并达到了优于BAW滤波器的性能，其中高Q值、低频率温度系数和良好的散热性提高，使村田的SAW在特定频波的性能接近BAW滤波器的参数应用范围。

（6）TDK，日本东京电气化学工业株式会社，*的电子工业，一直在电子原材料及元器件上占有地位，2008年收购欧洲EPCOS公司进入声学滤波器行业。

（7）太阳诱电，华为较大的射频（RF）组件供应商，同时具备SAW滤波器和BAW滤波的研发生产能力。

4、国内企业积极布局

国内公司的布局以及现阶段的进展，未来有可能的市场空间。国外公司在大力整合，国内公司尚处于弱势情况，不论是在技术方面还是在整个产业的配套方面差距比较明显。

目前从事SAW滤波器行业的主要厂家主要是研究院所和一些民营公司，现在主要的参与者有中电26所，中电55所（德清被55所控股）、无锡好达、中讯四方、中科飞鸿（都具有中科院声学所背景）等，其中中讯四方、中科飞鸿等主要偏重于**市场。

而FBAR滤波器行业目前仅有中电26所、天津诺斯具有完整的工艺线，其他还有汉天下和RDA（锐迪科微电子）都有在从事FBAR开发的研究工作，但是目前仍然还没有完整的工艺线。

（1）无锡好达原为韩资背景的企业，技术主要来自于韩国，在2013年就开始开发，是国内较早进行终端滤波器开发的企业之一。因为开发早、技术来自韩国，主要产品包括声表面波滤波器、双工器、谐振器，应用于手机、通信基站，雷达、航天航空、汽车电子、及其它射频通讯领域，产品以CSP封装为主。公司拥有能生产 0.25um 微线条芯片生产线，有能生产 CSP 倒装产品封装的生产线，可生产产品尺寸为 1.8*1.4 的双工器、1.1*0.9 的滤波器，可生产 1.8 × 1.4 mm 的双工器、1.1 × 0.9 mm 的滤波器，其 HDDB01NSB-B11、HDDB03CNSS-B11、HDDB05NSS-B11 等多个型号双工器在 BAND1、BAND3、BAND5 等波段得到应用。公司已实现对主流手机厂商（主要客户包括中兴、宇龙、金立、三星、蓝宝、富士康、魅族等）的供货，是目前国内一向终端市场批量供货的国内企业。

（2）天津诺斯是另一家做FBAR的公司，是国外AVAGO和Skyworks等公司的几名海归回国创立的，跟天大有比较大的关系，前几年由于博通公司存在纠纷，所以目前中兴华为等公司对采用他们的产品相对谨慎。

（3）中电55所（德清）是国内较早研制生产声表用的钽酸锂、铌酸锂等压电晶体材料和声表面波滤波器产品的企业之一。现在是中国电子科技集团公司旗下五十五所控股的一家专业研制及制造人工晶体材料、声表面波器件及电子系列产品的企业。公司专业生产钽酸锂、铌酸锂晶体产品的开发、声表面波器件和其它电子产品。近期公告和信维合作发布重点开发终端滤波器产品。

（4）中电26所是国内一同时具有SAW，TC-SAW，FBAR研发和生产的单位。从事表面波及体声波技术研发40余年，积累了丰富的人力资源及研发经验，在为**产品提供强有力技术支持的同时，也是国内少数能为中兴/华为提供声表滤波器产品的供应商。中电 26 所已经成功研制出上千种规格的声表面波滤波器、声表面波振荡器、声表面波谐振器、声表面波延迟线、声表面波直接频率合成器、声表面波脉冲压缩组件等信号处理器件以及零组件，用于 GSM/CDMA 等直放站、GSM/CDMA/WCDMA/TD-SDMA 等基站的系列中频滤波器、CDMA450 固定台系统的 400-700MHz 系列滤波器、WAN/WLL 的声表面波滤波器、各类无线通信标准无线收发 RF 滤波器。日前，麦捷科技和重庆声光电双方拟开展股权合作，即双方拟相互持有对方子公司 35%的股权，重点在布局手机滤波器市场开发。

（5）麦捷科技 2016 年底定增募集 8.50 亿元投向SAW 滤波器和一体电感，加快 SAW 滤波器产线建设，目标实现 SAW 滤波器的国产化。目前麦捷科技和重庆声光电此前已经在手机用 SAW、FBAR 等高性能滤波器以及双工器领域展开了合作。重庆声光电囊括 4 个国家Ⅰ类研究所（中国电科* 9、24、26、44 研究所）以及 20 余个民品产业公司。其中 26 所是声表技术门类较全的研究所，同时也是国内振动惯性技术门类较全的研究所，其专业技术国内良好、世界*。26 所已实现从以压电与声光晶体材料为基础，以声表面波技术和惯性技术两大类专业为支柱的专业格局収展到微声电子技术、惯性技术、微波技术三大专业的格局，是我国压电与声光技术领域实力较强、基础较雄厚的研究和开収单位。

（6）瑞宏科技有限公司2018年4月海宁市瑞宏科技有限公司实验室SAW滤波器样品成功下线，印度籍*Vinay（维纳）博士去年11月来到海宁，在近半年的研发中发挥了重要作用。他是瑞宏科技的研发高级经理，是美国马萨诸塞大学电气工程博士、日本千叶大学博士后，曾在美国佳思讯公司供职，从事薄膜体声波滤波器研发和制备，并在印度国家实验室从事这方面的研究。目前，瑞宏科技研发团队成功研制的新产品频率为2.5G，长宽高分别为1mm、1mm和0.5mm。

  （7）当然，国内很多滤波器生产厂家也需要国内高温烧结银浆的企业配合，比如善仁新材投入巨资布局5G滤波器银浆，现在已经开发出滤波器印刷银浆，滤波器喷涂银浆，滤波器浸渍银浆，滤波器过孔银浆等系列5G滤波器烧结银浆。

五、国产滤波器机遇与挑战并存

1、机遇**

近几年国产手机的迅速崛起，2017 年中国智能手机出货量约为 4.59 亿部，以4G手机滤波器需求较少40个计算，2017年中国智能手机领域滤波器需求高达184亿颗。未来2020 年5G 大规模部署才会实现产业化后，单个通讯设备滤波器**过百个之后，滤波器整体市场将会爆发性增长。国产手机的迅速崛起也带来了庞大的本土配套需求，这是因为供应链本土化可以拥有更好的配套服务、更为方便的协作，手机厂商应对市场变化的能力也更强。随着国内滤波器企业不断进行技术积累，滤波器的本土化配套需求也迅速提升，我国滤波器厂商崛起的内外部条件已经具备，中国厂商争夺滤波器份额实力增强，我国滤波器厂商崛起的外部条件已经具备，完成国产滤波器替代进口正在当下。

按照目前国家对发展半导体产业的强烈扶持政策，射频前端模块作为无线通信的核心模块，在消费电子及雷达等*领域都有着广泛的应用，在未来2-3 年，国家对射频模块领域将会的重视将与日俱增。

未来在4G 向5G 演进的过程中，射频器件行业会经历渐进式的技术变革。以5G 通信一阶段的推广分布来看，4GMHz以下频段将会**推广发展，在后期的演进过程会经历4.5GMHz、4.9GMHz、5.5GMHz和6GMHz等的中间形态，从6GMHz以上至毫米波范围，每一个中间形态都会有一些细分领域的技术升级，都会带来一轮滤波器硬件设备的更新。

中国市场的强大需求量，正在吸引巨大的资金、人才和资源，而滤波器器件基本依靠进口的现状，也给了中国芯片巨大的增长空间，目前的变革，与以往年不一样，它是由巨大需求的拉动、技术的颠覆和资本的强烈推动产生的。更重要的是，现在中国手机产业的地位和5-10前也完全不一样了，这也给了中国滤波器器件供应商提供了黄金机会。

2．挑战更大

**来看，SAW滤波器的主要供应商是 TDK-EPCOS 及 Murata，两者合计占有 60-70%市场份额，Qorvo，Skyworks和太阳诱电占据了将近25%左右的市场份额； BAW 滤波器的主要供应商是 Avago 及 Qorvo，两者占有 90%以上市场份额。

对中国厂家而言，滤波器较大的挑战，主要是**和工艺。下面是可以集成在模组中几种高性能滤波器技术前100篇**的厂家分布情况，其中难觅中国厂家的身影。