5G機(jī)遇下國(guó)產(chǎn)射頻濾波器“冉冉升起”

全球射頻前端器件發(fā)展正處于高速增長(zhǎng)階段，據(jù)Yole預(yù)測(cè)，射頻前端市場(chǎng)中濾波器占比最大，預(yù)計(jì)到2023年全球?yàn)V波器市場(chǎng)份額將增長(zhǎng)至225億美元，對(duì)比2018年的92億美元，將以19%的復(fù)合年增長(zhǎng)率高速發(fā)展。長(zhǎng)期以來(lái)，射頻前端器件市場(chǎng)超過(guò)九成的份額為美資和日資企業(yè)把持，行業(yè)壁壘很難突破。然而隨著進(jìn)入5G時(shí)代，通信頻段數(shù)量的增多推動(dòng)了高端射頻前端器件的快速發(fā)展，在產(chǎn)品迭代升級(jí)之際，國(guó)內(nèi)手機(jī)廠商對(duì)于國(guó)產(chǎn)射頻前端器件的需求更為強(qiáng)烈，我國(guó)射頻前端器件產(chǎn)業(yè)也因此發(fā)展迅速，有望打破國(guó)外巨頭壟斷局面。

入選“2019中國(guó)最具投資價(jià)值企業(yè)—新芽榜50強(qiáng)”的杭州左藍(lán)微電子技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“左藍(lán)微電子”)是備受各方關(guān)注的國(guó)產(chǎn)射頻前端器件標(biāo)桿企業(yè)。左藍(lán)微電子創(chuàng)始人張博士認(rèn)為，在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)需求和市場(chǎng)環(huán)境下，國(guó)產(chǎn)器件有能力趕上甚⾄超過(guò)國(guó)外的發(fā)展⽔平，而走好國(guó)產(chǎn)化道路需要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈的整合、人才的集聚以及資金的投入。

5G推動(dòng)濾波器藍(lán)海初現(xiàn) 國(guó)產(chǎn)化蓄勢(shì)待發(fā)

左藍(lán)微電子張博士認(rèn)為，在5G的影響下，射頻前端器件將向高性能、微型化和集成化發(fā)展。目前一個(gè)國(guó)內(nèi)全網(wǎng)通手機(jī)至少擁有5-7顆PA、3個(gè)天線開關(guān)和20-26顆不同頻段的濾波器。從2G手機(jī)支持4個(gè)頻段、3G手機(jī)支持9個(gè)頻段，到3GPPR11版本中蜂窩通信系統(tǒng)，需要支持的頻段數(shù)達(dá)到41個(gè)，未來(lái)5G所支持的頻段數(shù)量將達(dá)到50個(gè)以上，射頻前端器件的數(shù)量及價(jià)值將經(jīng)歷一次飛躍，因此器件的集成化將成為必然。集成化射頻前端模組可以減少通信終端的尺寸、降低成本、提高性能，同時(shí)不需要外部匹配調(diào)試，可以加快終端產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)度。隨著5G終端與基站部署數(shù)量成倍增長(zhǎng)，射頻前端器件產(chǎn)業(yè)規(guī)模也會(huì)大幅擴(kuò)張，濾波器尤其是BAW濾波器更是藍(lán)海初現(xiàn)。

在產(chǎn)業(yè)變化背后，國(guó)產(chǎn)射頻前端器件發(fā)展的條件已經(jīng)基本成熟。張博士認(rèn)為，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)已具備芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝等全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)能力，集成電路產(chǎn)業(yè)擁有長(zhǎng)三角、環(huán)渤海、泛珠三角及中西部四個(gè)各具特色的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)尤以長(zhǎng)三角地區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)最為扎實(shí)。過(guò)去多年的積累為國(guó)產(chǎn)射頻前端器件發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)條件。如果中國(guó)企業(yè)有明確的目標(biāo)和持之以恒的研發(fā)工作投入，國(guó)產(chǎn)濾波器可以趕上甚至超過(guò)國(guó)外的水平。

左藍(lán)微電子公司總部設(shè)在杭州，從2016年開始深度布局射頻前端器件尤其是濾波器這一細(xì)分領(lǐng)域，研發(fā)重點(diǎn)包括溫度補(bǔ)償聲表面波濾波器(TC-SAW)、薄膜體聲波濾波器(FBAR)等產(chǎn)品。TC-SAW的特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)低溫度頻率漂移，滿足5G系統(tǒng)要求。由于器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜度高，需要很強(qiáng)的正向設(shè)計(jì)能力和工藝控制能力，左藍(lán)微電子在模型、仿真、材料制備上有很強(qiáng)的技術(shù)儲(chǔ)備。FBAR需要有特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝流程，公司在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了大量的專利布局。在濾波器領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)當(dāng)前尚無(wú)可在技術(shù)上與國(guó)外巨頭抗衡的廠商，左藍(lán)微電子在該細(xì)分領(lǐng)域沉淀多年，已擁有40多項(xiàng)專利技術(shù)，在工藝、設(shè)計(jì)上具有行業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，可填補(bǔ)國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品空白，有望打造行業(yè)標(biāo)桿產(chǎn)品。

扭轉(zhuǎn)射頻前端器件依賴進(jìn)口局面 產(chǎn)業(yè)鏈要加強(qiáng)精益求精的合作

張博士認(rèn)為，想扭轉(zhuǎn)市場(chǎng)依賴進(jìn)口產(chǎn)品的局面，走通國(guó)產(chǎn)射頻前端發(fā)展之路，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)要從需求和供給兩方面著手布局：一，需求方面，國(guó)內(nèi)終端公司要敢于采用國(guó)產(chǎn)器件，技術(shù)的發(fā)展需要經(jīng)過(guò)多輪試錯(cuò)和迭代，才能得到較好發(fā)展并成熟起來(lái);二，供給方面，國(guó)內(nèi)的射頻前端研發(fā)公司要盡最大可能配合終端公司應(yīng)用，降低終端公司采用國(guó)產(chǎn)器件的風(fēng)險(xiǎn)。在產(chǎn)品研發(fā)上，廠商要掌握設(shè)計(jì)和工藝上的“know-how(行業(yè)秘訣)”，了解實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性和品質(zhì)控制的方法，并主動(dòng)配合終端公司進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)。同時(shí)，廠商還要掌握核心技術(shù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，使終端公司采用國(guó)產(chǎn)器件時(shí)沒(méi)有后顧之憂。

此外，我國(guó)在傳統(tǒng)半導(dǎo)體發(fā)展的進(jìn)程中遇到的設(shè)計(jì)、工具、材料、工藝、生產(chǎn)、測(cè)試、封裝等方面的問(wèn)題，在射頻前端器件發(fā)展中也會(huì)遇到，并且挑戰(zhàn)更大，這就需要產(chǎn)業(yè)鏈各方不求大而求精，不求全而求專，尋找出一條射頻前端器件發(fā)展的黃金路徑。

首先，國(guó)內(nèi)廠商要理解認(rèn)知國(guó)外廠商所做的的基礎(chǔ)性工作。元器件研發(fā)從材料到加工設(shè)備、加工工藝、封裝測(cè)試都有很多講究，是精益求精的行業(yè)，而射頻前端器件又分為很多種類，各種器件有不同的特點(diǎn)，元器件研發(fā)需要對(duì)材料科學(xué)進(jìn)行基礎(chǔ)性研究。國(guó)外廠商在射頻研發(fā)的早期基礎(chǔ)工作上做的非常扎實(shí)。而作為跟隨者，國(guó)內(nèi)廠商也需要先學(xué)習(xí)國(guó)外的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，逐步和研究所合作，針對(duì)產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)進(jìn)行材料研究和實(shí)驗(yàn)，逐步從跟隨者變?yōu)轭I(lǐng)跑者。

其次，產(chǎn)業(yè)鏈各方還要對(duì)器件模型設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、封裝優(yōu)化技術(shù)加強(qiáng)共同研究。以器件模型為例，聲學(xué)器件采用準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型并不容易表達(dá)，通常是用等效模型來(lái)盡可能的模擬，等效模型在模擬的過(guò)程中有很多需要改進(jìn)的地方。近年來(lái)有賴于計(jì)算機(jī)能力的提升，讓很多研究人員傾向于使用需要大量計(jì)算資源的有限元仿真方法來(lái)模擬器件的模型，因此仿真工具方面的改進(jìn)也是進(jìn)行器件開發(fā)的重要工作。這個(gè)部分的工作需要產(chǎn)業(yè)和研究機(jī)構(gòu)共同努力分工合作。在封裝優(yōu)化上，由于移動(dòng)終端需要大量的工作頻段，4GLTE有43個(gè)頻段，5G會(huì)有50-60個(gè)頻段，每個(gè)器件的尺寸必須非常小而薄，因此對(duì)于器件封裝提出了很高的要求，產(chǎn)業(yè)需要找尋最優(yōu)的封裝技術(shù)。

加大人才和資本投入 推動(dòng)國(guó)產(chǎn)射頻前端器件做深做全

我國(guó)的射頻前端器件產(chǎn)業(yè)要想做好以上基礎(chǔ)工作，必須要加強(qiáng)對(duì)人才的培養(yǎng)投入。張博士介紹，射頻前端器件涉及射頻集成電路、射頻MEMS、聲學(xué)、封裝等多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，對(duì)人才和技術(shù)要求比較高。例如射頻濾波器不僅需要MEMS設(shè)計(jì)人員、工藝人員，還需要懂聲學(xué)理論和微聲學(xué)器件制造的設(shè)計(jì)人員，這方面的人才在國(guó)內(nèi)非常稀缺。此外，因?yàn)樯漕l前端器件在大類上屬于集成電路芯片，嚴(yán)重依賴于代工廠的生產(chǎn)和品質(zhì)控制，因此打造國(guó)產(chǎn)射頻前端器件除了需要上述研發(fā)人員外，對(duì)代工廠技術(shù)人員也有較高的要求。

張博士建議，要想加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)秀人才集聚，首先要以更開放、更包容的心態(tài)去引進(jìn)國(guó)外人才，如果無(wú)法吸引國(guó)外優(yōu)秀工程師到國(guó)內(nèi)來(lái)，可以到國(guó)外開辦設(shè)計(jì)中心，聘請(qǐng)當(dāng)?shù)赜袑?shí)力的技術(shù)工程師;第二要重視現(xiàn)有的技術(shù)人才，半導(dǎo)體的知識(shí)結(jié)構(gòu)需要有較長(zhǎng)的積累，射頻工程師尤其如此，企業(yè)要在留人、用人方面多下功夫;第三是加強(qiáng)后備人才的培養(yǎng)，加大力度吸引學(xué)生或?qū)I(yè)人才進(jìn)入集成電路行業(yè)，尤其是技術(shù)含量較高的射頻領(lǐng)域。

左藍(lán)微電子已吸納了國(guó)內(nèi)外眾多優(yōu)秀的人才，團(tuán)隊(duì)中既有一批半導(dǎo)體和電子工程領(lǐng)域的杰出專家，也有行業(yè)內(nèi)具有多年經(jīng)驗(yàn)的成功企業(yè)家、海外高層次留學(xué)人才，核心團(tuán)隊(duì)由“千人計(jì)劃”成員、特聘專家組成。公司在美國(guó)馬里蘭設(shè)置了研發(fā)中心，公司芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來(lái)自國(guó)內(nèi)外知名的IC設(shè)計(jì)企業(yè)，擁有多款射頻類IC產(chǎn)品設(shè)計(jì)量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)來(lái)自眾多知名公司的博士團(tuán)隊(duì)，在行業(yè)中擁有突出的人才實(shí)力。

基于不斷加強(qiáng)的人才積累和技術(shù)積累，左藍(lán)微電子的發(fā)展規(guī)劃是先從射頻的基礎(chǔ)工作做起，從材料模型的設(shè)計(jì)做起，然后立足高端射頻前端器件的開發(fā)，推動(dòng)產(chǎn)品做深做全。目前公司已經(jīng)推出了樣品，性能達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，通過(guò)了10多個(gè)手機(jī)項(xiàng)目的性能驗(yàn)證，預(yù)計(jì)明年將會(huì)批量生產(chǎn)。下一階段，左藍(lán)微電子將針對(duì)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品做到全覆蓋，低端采用SAW方案，中高端采用TC-SAW和BAW方案，在面向未來(lái)的毫米波領(lǐng)域采用MEMS解決方案。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)客戶和市場(chǎng)需求有目的進(jìn)行多規(guī)格模組開發(fā)，進(jìn)一步增加集成度、降低成本。

張博士表示，想要做到產(chǎn)業(yè)鏈的整合和人才的集聚，資金的投入必不可少。近期左藍(lán)微電子能夠入選“2019中國(guó)最具投資價(jià)值企業(yè)—新芽榜50強(qiáng)”，也反映出投資市場(chǎng)對(duì)于國(guó)產(chǎn)射頻前端器件發(fā)展的看好。在產(chǎn)業(yè)鏈的共同合作下，國(guó)產(chǎn)射頻前端器件發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)將有望被逐步解決，相信國(guó)產(chǎn)器件的市場(chǎng)接受度在未來(lái)會(huì)越來(lái)越高，最終產(chǎn)品與技術(shù)達(dá)到趕超國(guó)外巨頭的水準(zhǔn)。