射频滤波器的作用 手机射频前端架构设计原理

全球射频滤波行业由美日五大巨头高度垄断，合计占据95%市场份额，以IDM模式为主，不断趋于模块化，预测2024年应用于手机与物联网领域的射频滤波器市场规模可达183.3亿美元，其中BAW规模渗透率不断提升至65%。

射频滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路，主要负责对通信通道中的信号频率进行滤波，泛应用于基站和终端设备的射频信号处理系统中，按照工艺材料可分为声学滤波器、LTCC、IPD，其中声学滤波器又分为声表面波滤波器（SAW、TC-SAW、I.H.P-SAW）与体声波滤波器（BAW、FBAR）。

如图所示，手机射频前端的发射部分包括PA、Switch和发射的滤波器，另外还有双工器、四工器、六工器。在接收通道，除了射频开关或低噪放之外、还有接收滤波器。因为每增加一个频段就会增加一个滤波器或一个双工器，因此，滤波器的数量这些年随着频段的增加而大幅度增加。

射频滤波器和PA市场规模巨大（主要应用是手机），相关的芯片设计和生产制造，特别是中高端产品备受关注。

目前，PA制造主要以晶圆代工为主，而滤波器，特别是中高端产品，则以IDM生产为主。不过，随着市场形势发展变化，以及工艺技术不断完善、成熟，中高端射频滤波器的生产也在发生着变化，有越来越多的晶圆代工厂加入，想从IDM那里分得一杯羹。

虽然PA与滤波器的制造工艺有明显区别（PA大多采用砷化镓工艺，射频滤波器大多采用SAW和BAW工艺），但毕竟都是射频芯片，与其它芯片相比，工艺技术的相似度相对较高。因此，多家全球知名的PA晶圆代工厂都在布局滤波器制造业务，代表企业就是台厂稳懋、宏捷科、环宇等。

砷化镓晶圆代工大厂持续将业务从PA代工拓展至射频滤波器领域，除了增加营收这一考量因素之外，射频前端模块化发展趋势也是一大动力，如果能在代工这一环节就为客户集成PA和滤波器提供便利，为客户提供定制化的滤波器加PA产品，帮助客户提升其在手机应用方面的性能和竞争力，则可以进一步增加客户粘性，从而对整体代工业绩产生加乘效果。

虽说为客户提供射频滤波器代工服务有诸多好处，但在短时期内，各大代工厂还很难将业务规模做大，特别是在中高端滤波器方面，大部分市场仍将由IDM占据。

然而，设计、制造射频滤波器难度很大，特别是中高端产品，因为它的设计和制造关联度特别高，这方面，无论是射频PA，还是CPU等逻辑芯片，难度都比滤波器低。之所以如此，是因为射频滤波器对性能一致性要求非常高，是射频厂商最重要的考虑因素，此外，滤波器具有极高的专利技术壁垒，且市场变化迅速，在小型化、集成化的发展趋势下，对晶圆制造的要求高于其它射频前端器件。滤波器需要有专门的电路设计技术、定制化的封装工艺技术和规模化的产业建设，分别对应滤波器的性能、良率和成本，每个环节都不可或缺。总之，滤波器的设计和制造思维与其它射频器件有明显区别，以往，只有IDM才能将设计和制造完美融合，晶圆代工厂和IC设计公司很难做到这一点。

由于IDM企业要在研发的同时进行重资产投入以建设生产线，这在短期甚至中期内难以带来盈利，例如，自建BAW滤波器产线的投资额在20亿元以上，中国大陆滤波器厂商起步较晚，且规模有限，难以承担建厂费用。

在这种情况下，CIDM模式应运而生。CIDM是在前期研发环节，IC设计公司自主完成芯片设计工作，在制造环节，设计公司与晶圆代工厂进行深度合作，由后者提供厂房和非核心设备，IC设计公司提供核心设备，且该条生产线归设计公司专用，代工厂提供厂房。CIDM模式在一定程度上降低了IC设计公司的投资压力，提高了量产成功的可能性。

如前文所述，稳懋、宏捷科、环宇等代工大厂正在拓展滤波器业务，然而，Qorvo、Skyworks和博通这些IDM的中高端射频滤波器仍由自家产线制造，暂时没有委外代工生产的计划，在这种情况下，砷化镓晶圆代工厂将业务拓展目标锁定在了中国大陆客户身上。潜在客户包括苏州汉天下电子有限公司、开元通信技术(厦门)有限公司，这两家的研发进度较为领先，汉天下和开元通信都已经实现BAW滤波器量产出货，但客户多为二三线厂商。

近些年，中国大陆企业在射频滤波器代工方面也在发展当中，代表企业包括赛微电子，麦捷科技等。

随着代工厂技术的成熟和完善，中高端射频滤波器市场被各大IDM统治的局面开始变化，相关产品的晶圆代工市场份额有一定程度的增长，同时本土生产的低端产品，代工生产难度也不大，经过不断努力提升，也取得了比较大的进步，后续往中高端发展过程中，本土大部分厂商制造能力有限，这种情况下，代工的业务模式会越来越多。

编辑：黄飞