有5G技術，卻只能生產4G手機？國產BAW濾波器再獲突破，打破“卡脖子”
近日，北京賽微電子股份有限公司 控股子公司賽萊克斯微系統科技（北京）有限公司以MEMS工藝為某客戶制造的系列BAW（Bulk Acoustic Wave，帶諧振腔體聲波）濾波器完成了小批量試生產階段。
2023年7月15日，該客戶已與賽萊克斯北京同步簽署《長期采購協議》， 賽萊克斯北京開始進行BAW濾波器的商業化規模量產。
什么是BAW濾波器？
提到濾波器，大家肯定不陌生，華為擁有技術領先的5G技術，卻只能生產4G手機，就因為在射頻前端中的濾波器受到了美國限制。
濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路。它可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，最終得到一個特定頻率的電源信號或消除一個特定頻率后的電源信號。目前濾波器主要被劃分有金屬腔體濾波器、介質濾波器以及聲波濾波器（SAW濾波器，BAW濾波器）四種產品。
SAW主要應用于低頻段，BAW主要應用于2.5GHz以上的高頻段。5G新增頻段包括Sub6G和毫米波等超高頻頻段，使得BAW將成為5G濾波器應用主流。然而，由于BAW濾波器的制造工藝復雜程度是SAW濾波器的10倍，現階段BAW濾波器全球市場格局均被海外龍頭壟斷。
簡單來說，就是一部手機要實現5G功能，就必須有高頻段的BAW濾波器，但是這個BAW的制造難度非常之大，目前全部被國外壟斷，這也是卡脖子的最核心因素。有BAW，就能實現5G，沒有BAW，就會一直被卡脖子。
同時，因為5G手機需要支持的頻段數量不斷上升，所以需要大量的濾波器，目前一部5G手機需要上百個BAW濾波器。但是長久以來，國產濾波器的發展，受限于專利壁壘高、產品類別多、設計與制造工藝難度大、供應鏈復雜等原因，遲遲未能取得突破。生產5G手機需要的BAW濾波器，又主要被美國廠商壟斷，例如美國博通一家就占了近90%的市場份額，導致我們受制于人、非常被動。
同時，濾波器又是一個巨大的市場，前景非常廣闊，可以產生良好的經濟效益。所以不論是從卡脖子方面，還是市場需求方面，BAW濾波器都必須要盡快實現國產化才行。
BAW濾波器聯合產線實現全面通線
賽微電子表示：“盡管已在多領域實現MEMS制造技術的積累和突破，但公司北京FAB3在整體上仍處于運營初期，產線的產能爬坡、良率提升是一個持續的過程，產能擴充及產量目標的實現尚需一定時間。”此次商業化規模量產對建立和完善我國射頻濾波器產業生態，進一步突破國外產品和技術壟斷，提升射頻濾波器國產化水平，擴大國產BAW濾波器市場份額，推動我國5G通信相關產業發展具有重要意義。
2022年6月12日，賽萊克斯北京“8英寸MEMS國際代工線”（北京FAB3）代工制造的某款BAW（Bulk Acoustic Wave,帶諧振腔體聲波濾波器，包括BAWSMR-固體安裝諧振器和FBAR-薄膜體聲波諧振器）通過了客戶驗證。
當時賽微電子就表示，經過對該批次BAW濾波器進行頻段抑制、帶內插損、電壓駐波比等性能測試及高加速溫濕度應力、高低溫貯存壽命、機械及跌落沖擊等可靠性驗證，產自北京FAB3濾波器的性能、良率均達到或優于設計指標要求，與國際射頻巨頭廠商的同類別產品指標相當。該客戶已同步簽署試產訂單，北京FAB3啟動首批BAW濾波器8英寸晶圓的小批量試生產。
2022年12月30日，在8英寸BAW濾波器產線潔凈車間內，隨著各項工藝設備啟動，經過專家組的專業評審，在業界各方的共同見證下，武漢敏聲與賽微電子合作共建的敏聲-賽萊克斯北京8英寸BAW濾波器聯合產線宣布實現全面通線。繼完成自有知識產權BAW濾波器產品的獨立正向研發后，武漢敏聲正式邁出高端射頻濾波器國產化自主量產的重要步伐！
隨后在2022年12月30日，賽微電子又宣布，其旗下控股子公司賽萊克斯北京與武漢敏聲新技術有限公司（以下簡稱“武漢敏聲”）合作共建的8英寸BAW濾波器聯合產線達到各項要求和標準，實現通線，具備進行下一步產能爬坡、良率提升及大規模量產的基礎。
據當時的官方介紹，“敏聲-賽萊克斯北京8英寸BAW濾波器聯合產線是國內屈指可數的BAW濾波器大規模量產線之一。產線的通線，標志著武漢敏聲正式踏入具備濾波器設計、制造、銷售全流程實力的CIDM/IDM廠商行列，可進一步發揮敏聲核心專家團隊平均十年以上的工藝制程經驗優勢，通過對核心工藝的自主掌控，未來敏聲有望在產品性能、產品迭代速度、產品成本控制等方面占據競爭優勢，真正解決國產高端濾波器卡脖子問題。”
武漢敏聲首席技術官孫博文博士表示，“敏聲BAW濾波器的產品性能已達到國際先進水平，在插損、滾降、遠端抑制等具體性能指標上優于目前國外同類產品。”敏聲的濾波器產品，無論在IP設計還是工藝路線上均有獨立自主的知識產權，公司已經申請了200余項發明專利，授權了近70項發明專利。
BAW濾波器國產替代空間廣闊
過去的十年間，通信行業經歷了從2G到3G，再從3G到4G的兩次重大產業升級，雙4G/全網通、五模/七模、十三頻/十七頻/三十頻、載波聚合、MIMO逐漸成為智能手機標配，這也導致對于包括射頻開關、射頻低噪聲放大器、射頻功率放大器、雙工器、射頻濾波器在內的射頻前端器件的要求越來越高，同時所需的數量和價值也在急劇增加。
據芯智訊2021年時了解到的信息顯示，2G時代，手機頻段數是4個，總價值約0.8美元；3G時代，手機頻段數上升到6個，總價值約3.25美元；然而到了4G時代，千元機頻段數就達到了8-20個，總價值也提高到了8-10美元；旗艦機頻段數在17-30，需要20-40個濾波器，10個開關，總價值達到了16-20美元；而到了5G 手機，頻段數將達到50多個，需要約80多個濾波器和約15個開關，總價值達25-40美元。
從整個射頻前端市場的供應商格局變化來看，隨著通信技術的持續迭代，需要的資金和技術投入越來越大，市場競爭也進一步加劇，射頻前端市場的玩家也在不斷的并購當中越來越少，市場也越來越集中。目前在整個射頻前端市場，Skywork、Qorvo、Broadcomm（Avago）和muRata四家國外廠商占據著全球約85%的市場份額，國產射頻前端廠商市場份額較低。
根據Yelo數據顯示，在移動市場，現在全球93%的PA供應集中在 Skyworks、Qorvo 和 Broadcomm（Avago）等頭部幾家廠商手中。濾波器也被Murata、TDK、TAIYO YUDEN、Broadcomm（Avago）和Qorvo等廠商瓜分，其中Murata、TDK和TAIYO YUDEN瓜分了82%的SAW濾波器（聲表面波濾波器）市場，而Broadcomm（Avago）和Qorvo則占據了95%的BAW濾波器（帶諧振腔體聲波濾波器，包括BAWSMR和FBAR）市場。
其中，SAW 工藝更加類似傳統集成電路，而BAW 工藝則需要MEMS 聲學結構以及壓電材料的長期積累，所需工藝制造步驟數倍于SAW，技術難度較高且單價更高。這也導致了國產廠商在BAW領域與國外領先廠商之間存在較大差距。國內此前也僅有諾思、開元通信、漢天下等少數廠商有一些產品推出。
武漢敏聲，作為國產射頻前端BAW濾波器行業知名企業，由武漢大學工業科學研究院孫成亮教授聯合14名國際知名業內專家共同創立。公司以射頻濾波器為拳頭產品，同時覆蓋壓電式麥克風以及壓電超聲傳感器芯片，致力于打造成一家集設計、生產和銷售于一體的企業。公司具備完整的自主知識產權，已經注冊百余項專利，建立了多維度多層次的專利壁壘。
