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濾波器是無線通信的核心組件,在數(shù)據(jù)洪流高速貫穿的數(shù)字智能時代,其扮演的角色將愈發(fā)關(guān)鍵。由此也導(dǎo)致過去幾年中,國內(nèi)資本的爭相進入,以及近兩年同業(yè)的相互廝殺。

對于當(dāng)下國產(chǎn)濾波器的迷局,近日一家名為流深資本的非知名機構(gòu)在公眾號“鐘林談芯”發(fā)表題為“糾結(jié)的國產(chǎn)濾波器:低國產(chǎn)化率與紅海競爭”的文章時,在重申紅海市場、內(nèi)卷嚴重和專利風(fēng)險之余,同時宣揚以TF SAW (薄膜聲表面波)為代表的新技術(shù)路線是中國真正實現(xiàn)國產(chǎn)化突破的“最好抓手”,假以時日便有望實現(xiàn)彎道超車。

究竟TF SAW能否擔(dān)此大任,還需從技術(shù)、成本、市場以及專利等多個維度來評判,尤其近期Skyworks、Qorvo等國外射頻大廠的產(chǎn)品,TF SAW占比寥寥,反而TC SAW及BAW居多,個中緣由引發(fā)深思。

TF SAW技術(shù)及其三大誤區(qū)

TF SAW類的第一顆產(chǎn)品,是國際濾波器龍頭廠村田制作所于2016年為了與BAW技術(shù)對抗推出Wi-Fi濾波器,村田稱其為IHP SAW(超高性能SAW)技術(shù)。

村田IHP SAW基本結(jié)構(gòu)

通過引入溫度補償層和超薄的壓電層,同時具備了Q值高、頻率溫度系數(shù)低和散熱性好等優(yōu)點,足以媲美部分頻段BAW產(chǎn)品。兩年后,高通也發(fā)布了自己的TF SAW濾波器產(chǎn)品,高通稱之為Ultra SAW,并宣稱部分頻段TF SAW濾波器能力已勝過自己的BAW濾波器,與村田組成TF SAW細分領(lǐng)域唯二的核心玩家,兩相競爭。

看似前景無限,僅展露冰山一角的TF SAW,很容易讓人產(chǎn)生此乃國產(chǎn)濾波器“救世主”技術(shù)的錯覺。然而國內(nèi)外多家濾波器技術(shù)專家告訴集微網(wǎng),目前外界對TF SAW還存在三大誤區(qū)。

誤區(qū)一:TF SAW高度依賴襯底材料,而非濾波器設(shè)計研發(fā)與制造工藝。(技術(shù)與成本角度)

目前國內(nèi)外所謂的TF SAW產(chǎn)線實際與Normal SAW廠并無差異,因為TF SAW真正依賴的是襯底材料的革新,難度并不在于工藝和設(shè)計層面。傳統(tǒng)的普通SAW器件采用LT (鉭酸鋰LiTaO3)晶圓襯底制備,實現(xiàn)的器件品質(zhì)因數(shù)Q值較低,帶寬k2也不高。若采用高成本的POI(Piezo on Insulator)襯底,便能解決這些問題,所以襯底材料其實才是Thin-Film SAW的創(chuàng)新根源。

然而,POI襯底的制備卻并非易事,合適的壓電單晶薄膜厚度,表面平整度,壓電薄膜與襯底的鍵合工藝,氧化層和硅之間Trap-Rich層的制備等難題需要一一解決。目前TF SAW的兩大主流玩家中,村田的襯底來自與日本NGK公司的聯(lián)合開發(fā),后者獨供村田;高通的襯底則來自法國Soitec公司,NGK和Soitec的襯底均有自己獨特的Know-How,來保證襯底的大規(guī)模生產(chǎn)制造,但也帶來了相應(yīng)的技術(shù)壁壘和高昂成本。

以Soitec為例,為保證POI結(jié)構(gòu)各層的高均勻度和高質(zhì)量的批量生產(chǎn)能力,該公司采用鍵合剝離(Smart-Cut)技術(shù)用于制備超薄的單晶壓電薄膜,這大幅提高了襯底材料的良率,但其采用的特殊設(shè)備幾乎每一臺都在數(shù)千萬元,也因此其襯底成本十分昂貴,單片成本在420-800美元不等,給下游的TF SAW濾波器企業(yè)造成不小壓力。

誤區(qū)二:TF SAW更容易造成同質(zhì)化內(nèi)卷,并非潛在的藍海市場。(市場角度)

POI襯底重要性凸顯,則削弱了TF SAW對產(chǎn)品設(shè)計和工藝加工的需求,這也一定程度上降低了TF SAW的入局門檻。換言之,TF SAW的技術(shù)內(nèi)核在襯底,若無法在POI襯底這種核心技術(shù)上形成差異,TF SAW能做的只有同質(zhì)化內(nèi)卷。反觀BAW、TC SAW等其他高端濾波器,則能更在工藝和設(shè)計層面展現(xiàn)濾波器研發(fā)團隊的核心競爭力。

至于其他濾波器是紅海,TF SAW是藍海的設(shè)想,從村田的視角觀察便不難看出,其僅在少部分高端應(yīng)用領(lǐng)域使用TF SAW方案以保證盈利。這也意味著,受限于超高的襯底成本,TF SAW濾波器廠商很難在正毛利區(qū)間開拓多頻段區(qū)間市場,因此所謂的藍海市場很難成為現(xiàn)實。

雖然國產(chǎn)襯底廠商近年來開始發(fā)力,晶正電子和青禾晶元等國產(chǎn)廠商都在POI襯底上進展明顯。不過,國產(chǎn)襯底的崛起也并非造福一兩家濾波器制造商,正如前文所提得到的同質(zhì)化風(fēng)險,未來將有一大批國產(chǎn)濾波器廠商因此受惠。

“這完全可以實現(xiàn),因為TF SAW和Normal SAW產(chǎn)線幾乎一模一樣,甚至由于TF SAW襯底中有Si作為支撐層而不易碎片,反而降低了生產(chǎn)難度,”在被問及是否能將Normal SAW產(chǎn)線轉(zhuǎn)換為TF SAW產(chǎn)線時,一位國產(chǎn)濾波器生產(chǎn)商如是說。

誤區(qū)三:TF SAW是村田和高通的彎道,而非國產(chǎn)化超車道。(專利角度)

一位國產(chǎn)濾波器高層指出,Skyworks和Qorvo兩家大廠在BAW+TC SAW高端濾波器的組合長期保持市場領(lǐng)先地位。而后由村田和高通組成的TF SAW陣營,正是為了彌補BAW領(lǐng)域的劣勢,試圖打破Skyworks和Qorvo在高端濾波器領(lǐng)域的固有格局。所以,TF SAW是村田和高通正在積極布局的超車機會,國產(chǎn)廠商要在這條彎道上超越這兩輛快車,談何容易。

更何況,村田和高通在TF SAW領(lǐng)域有著極其完整專利布局。查閱村田制作所在TF SAW領(lǐng)域的專利族便不難發(fā)現(xiàn),其包括襯底材料在內(nèi)的多項關(guān)鍵專利最早授權(quán)日期在2010左右,且覆蓋范圍極廣,后續(xù)持續(xù)有10年以上布局,遠比其他濾波器產(chǎn)品森嚴。一位知情人士指出,即便是Soitec公司在售的POI襯底也有大量技術(shù)落在村田的專利布局范圍內(nèi)。高通的法務(wù)部門在給出風(fēng)險評估時便指出,該襯底構(gòu)成對村田專利的侵權(quán),不過因高通是村田的大客戶,村田選擇性不起訴高通。

該知情人士還表示,Soitec售出POI襯底并不對IP進行保障,需要濾波器公司自行承擔(dān)風(fēng)險。這好比所有Soitec公司的TF SAW客戶在采購POI襯底時,都額外附贈了一把懸在頭上的達爾摩斯之劍。

近年來國產(chǎn)襯底材料開始發(fā)力,晶正電子和青禾晶元等國產(chǎn)廠商都在POI襯底上進展明顯,這將成為國產(chǎn)TF SAW成長的真正技術(shù)底色。不過,國產(chǎn)襯底的崛起也并非造福一兩家TF SAW制造商,正如前文所提得到的同質(zhì)化風(fēng)險,未來將有一大批國產(chǎn)濾波器廠商因此受惠。

以上三個誤區(qū),足以證明國產(chǎn)濾波器的追趕無法靠押寶單一技術(shù)來實現(xiàn),國內(nèi)企業(yè)應(yīng)放棄對單一技術(shù)的過度幻想,專注于基礎(chǔ)技術(shù)的積累和創(chuàng)新,通過不斷優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù),形成具有自身特色的技術(shù)體系。

國產(chǎn)迷思:單點押寶難突圍,合縱連橫顯勝勢

射頻領(lǐng)域的競爭不僅僅是某一種技術(shù)的競爭,而是整體技術(shù)能力的較量。前述國產(chǎn)濾波器企業(yè)高層強調(diào),濾波器產(chǎn)業(yè)需要產(chǎn)品線“連橫”,產(chǎn)業(yè)鏈“合縱”,方能與海外巨頭形成競爭。

據(jù)了解,當(dāng)前的領(lǐng)先企業(yè)如Broadcom、Qualcomm、Qorvo、Skyworks等,均具備FBAR、BAW、TC-SAW等多種濾波器技術(shù)的能力,同步也在研發(fā)TF-SAW技術(shù)。因此,國產(chǎn)濾波器公司不應(yīng)將精力集中在某單一技術(shù)上,而應(yīng)致力于全面掌握各種濾波器技術(shù),以便應(yīng)對未來市場的多樣化需求。

在濾波器行業(yè)中,擁有全頻段產(chǎn)品能力是關(guān)鍵。無論是TF-SAW、BAW還是其他技術(shù),最終目標是實現(xiàn)全頻段覆蓋。這將使國產(chǎn)濾波器公司能夠參與PAMiD(全頻段高性能濾波器模塊)項目,與PA(功率放大器)廠商進行深度合作。盡管當(dāng)前某些頻段的技術(shù)水平可能還有所不足,但通過不斷迭代和優(yōu)化,與PA廠商的協(xié)同設(shè)計將有助于迅速提升性能,并具備強大的市場競爭力。

國產(chǎn)濾波器行業(yè)的發(fā)展不僅僅依賴于技術(shù)本身,還需要一個“合縱”的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同模式。據(jù)知情人士透露,國內(nèi)目前最大的兩家PA公司唯捷創(chuàng)芯和飛驤科技,正分別與德清華瑩和新聲半導(dǎo)體兩家優(yōu)秀的國產(chǎn)濾波器企業(yè)進行PAMiD項目的深度合作。國產(chǎn)射頻互補結(jié)合正在發(fā)生,濾波器公司并不是孤獨作戰(zhàn),相信國產(chǎn)濾波器能夠在不久的將來走出一條既獨立又不孤單的發(fā)展之路。