濾波器作為射頻前端模塊中的重要組成部分，隨著5G時代到來，通信制式升級，頻段變多，產業鏈下游移動終端和上游基站的升級，其市場格局和技術特點都發生了不小的變化。

在下游終端，智能手機和其他移動終端支持的射頻頻段數量急劇增加，所產生的頻譜擁擠必須增加濾波器的使用以減少干擾頻率。在終端需求上，4G時代千元機需要20~40個濾波器，10個開關；到了5G手機，需要近80個濾波器和15個開關。技術上，在3GHz以上的頻段，BAW濾波器是主流方案。

在上游基站，4G LTE時代基站大多采用2/4/8通道天線，5G時代引入了Massive MIMO技術，天線升級為64通道，甚至128/192/256通道。每個天線都需要配備相應的雙工器，并由相應的濾波器進行信號頻率的選擇和處理，濾波器需求總量大幅增加。鑒于此，Yole Development預測，濾波器的市場規模將從2017年的80億美元增加到2023年的225億美元。

5G、高頻驅動濾波器技術變革

目前，在智能手機中使用的射頻濾波器主要有聲表面波濾波器（SAW）和體聲波濾波器（BAW/FBAR）兩大類。“在當前的濾波器市場中，SAW憑借其成熟且低成本的優勢，在2GHz以下的市場占有率仍比較大。”諾思研發兼市場總監蔣興勇表示，“隨著5G時代的到來，SAW就表現出明顯的局限性，而BAW的優勢在于中高頻段的性能優勢，如更小的插入損耗、更高的帶外抑制等，所以BAW的使用已經成為時代發展的趨勢?！?/p>

進入5G時代，除了主流頻段外，由于引進了5G NR的標準，會有3.5GHz、4.8GHz等頻段出現，以及不斷重耕的LTE頻段，因此需要射頻前端器件能夠支持更多的頻段，或者原來4G頻譜的設備件必須要支持更高的5G標準。這就為濾波器的設計提出了很多新要求。

蔣興勇解釋，系統越往高頻走，對濾波器設計就要求更高的控制精度，對帶寬、時延、線性化的要求也更高，大大提升了設計難度。首先是工作頻率復雜，濾波器如何實現低溫漂問題；其次是應用環境復雜，濾波器需要在有限面積內應對更多的信號干擾；最后是共存濾波器如何讓不同類型信號和諧共存。

另一方面，隨著射頻前端模塊集成度提升，現階段射頻模組化趨勢包括FEM(射頻開關+濾波器)、FeMid(射頻濾波器+開關+雙工器)、DiFEM(射頻開關+濾波器+LNA)、PaMid(FeMid+PA)等多種產品形態，這可以帶來包括解決多頻段帶來的射頻復雜性挑戰、縮小射頻元件的體積、提供全球載波聚合模塊化平臺等多方面的優勢。而濾波器在射頻前端應用時還能整合為雙工器、四工器甚至六工器等多路復用器，能夠在滿足性能要求的同時節省空間、簡化設計，同時還能避免頻段間的相互干擾。

蔣興勇表示，射頻前端模塊集成度提高，盡管帶來了許多好處，但是現階段成本依然比較貴?！熬蜑V波器部分而言，諾思現有的體聲波技術完全可以做到兼容模組化設計，尺寸、接口等方面既可以單獨器件存在，也可以整合進模組中，這是諾思技術靈活性的體現。”他強調，“模組產品需要濾波器用WLP封裝替代CSP封裝形式。如果做模塊集成，需要相關企業一起協同來完成一體化設計，目前諾思已與國內射頻前端企業開展這方面的工作?！?/p>

更重要的是，射頻模組化發展促使射頻廠商提高產業鏈集中度，擴寬技術能力，行業內橫向并購成為趨勢。幾家國際巨頭均借此獲得了擴張，同時通過建廠等方式擴充濾波器產能，試圖在5G時代中搶占先機。觀察國內射頻前端產業，也出現部分廠商開始擴大產品布局的趨勢，至于是否會出現并購整合，蔣興勇強調，國內將來也可能出現整合情況，但是機會還要看整體行業的發展趨勢，能發揮1+1>2的企業整合，才更有動力去做。

國產濾波器潛力巨大，諾思BAW技術將迎來井噴期

從2G手機到5G手機，射頻濾波器用量由個位數增至100顆以上，產量與價值齊升。市場研究機構Resonant預測，濾波器市場是射頻前端市場中發展最快的市場，2025年將達到280億美元，年復合增長率達到21%。其中，2020年60%以上的濾波器基于SAW技術，基本被村田、TDK、太陽誘電、Skyworks和Qorvo壟斷95%市場。博通、Qorvo等美國廠商則集中在BAW濾波器（博通主要是FBAR），市場也基本被其壟斷，國產濾波器在技術及市場突破后將會有巨大的成長空間。

“反觀國內，中國是全球最大的SAW濾波器市場，產量長期以來遠遠無法滿足需求。在BAW濾波器等領域，也僅有諾思等少數廠商實現了突破。目前公司產品性能已達到國際領先水平，打破國外廠商的壟斷，填補國內空白，將為我國FBAR濾波器射頻前端供應鏈安全提供重要的保障作用。

”在蔣興勇看來，與傳統的SAW濾波器相比，BAW的優勢在于中高頻段的性能優勢，如更小的插入損耗、更高的帶外抑制等，而近年來SAW的工藝也在不斷提升，如高品質因素SAW以及溫度補償SAW等，兩者會分別在中高頻和低頻發揮出最佳的性能優勢，并長期并存。所有這些聲學濾波器技術呈現出相互交融、相互借鑒的發展趨勢，都會有自己適合的應用場景，沒有一種技術能完全替代另一種技術。

據其介紹，為滿足客戶國產化替代的迫切需求，諾思在已陸續發布多款高性能BAW濾波器基礎上，進一步推出了覆蓋Band1，Band2，Band3，Band4，Band5，Band7，Band8的全系列基于BAW工藝的高性能雙工器產品，及支持載波聚合的Band1+3四工器。蔣興勇表示：“諾思現有產品能夠覆蓋全球智能手機濾波芯片70%以上的工作頻段，這也標志著諾思在濾波器、雙工器、多工器領域的完整布局。諾思雙工器、多工器產品性能已比肩或超越國際一流廠商的產品性能，并在多家國內知名企業通過驗證，完全滿足客戶的應用需求。”

在5G小基站領域技術開發方向，諾思也做了全面的布局，并已陸續推出n1、n3、n41、n78、n79等多款面向小基站應用的濾波器系列產品。蔣興勇強調：“諾思在2020年推出的全球首款高功率容量BAW濾波器支持5W的平均輸入功率，有助于解決5G小尺寸、高性能和高功率的業界痛點問題。”

據介紹，諾思提供多樣化的產品形式，包括塑封芯片、WLP封裝芯片或裸芯片，以滿足終端、基站、模組等不同客戶的多元需求。蔣興勇表示：“從20年開始諾思陸續推出更小尺寸的BAW濾波器、雙工器產品，預期在提升性能的同時，將進一步節省約35%的空間占用，以滿足終端客戶的小型化需求，WLP封裝的BAW濾波芯片將為客戶做更高集成度產品帶來更多可能。

”諾思新的技術路線將BAW技術應用拓寬至更高頻(Sub-6GHz)、更大帶寬(400MHz)、更小尺寸的消費電子領域，解決5G移動頻譜的共存挑戰和移動終端小型化需求，器件體積縮小數十倍，實現傳統介質濾波器方案完美替代，已獲得多家知名品牌客戶青睞。

談到當前全球半導體產業鏈面臨的供應緊張問題，蔣興勇表示公司以IDM模式運營，基本上沒有受“卡脖子”限制的環節，對客戶的供應也比較順暢。“諾思現已成為國內唯一具備大規模穩定交付能力、產品種類齊全、生產良率穩定、質量和可靠性已獲客戶驗證的高端BAW芯片供應商，為全面國產替代做好了充分準備。位于天津的產線已經實現滿產狀態，新的產線也在加速建設當中。”他表示，“隨著市場需求持續提升，以及客戶design-in導入逐漸完成，今年諾思的出貨量預計將大幅增長?！?/p>

未來，諾思將進一步加大在重點項目上的研發、生產及推廣投入，提供質量最可靠、頻段更齊全、性能更出色、性價比更高的射頻濾波及模組芯片產品。例如做為牽頭單位參與了國家重點研發計劃“制造基礎技術與關鍵部件”重點專項項目“硅基MEMS壓電薄膜及器件關鍵技術與平臺”研發。

該項目針對5G/6G無線通訊、物聯網等對射頻濾波器、智能傳感器提出新的技術要求，對實現晶圓級硅基MEMS壓電器件的大規模生產、擺脫我國目前關鍵MEMS壓電器件受制于人的局面，具有重要而深遠的意義。與此同時，諾思還通過參與RECC標準化委員會等國內外組織的標準制訂，引領FBAR、壓電陶瓷等微聲器件行業發展。

“當前濾波器市場空間仍在急劇膨脹，客戶需求急速增長，國產產品的技術和產能還遠遠不能滿足需求。但隨著地緣政治因素的影響，國產產品又迎來了更多的市場機遇。國產濾波器遠還沒有到與國際廠商競爭的階段，都還是在搶市場份額而已。市場蛋糕足夠大，誰在產線、研發、技術儲備方面更有實力，誰就能走得更快?！笔Y興勇強調，“我們有信心與產業鏈上下游伙伴密切合作，共同實現5G射頻領域濾波器芯片的高水平國產替代。

編輯：jq