BAW滤波器实现国产替代，但华为5G手机可能不会很快回归_风闻
解码工作室-07-21 11:15
2021年7月在P50手机发布会上，华为消费者业务CEO余承东的这番话，让外界期待P50系列仍保有少量5G机型的希望彻底破灭。
但很多人不知道的是，P50系列手机搭载的麒麟9000集成了5G基带，也就是说芯片本身具备5G功能，但因为射频模块部分被卡了脖子，导致P50系列手机无法支持5G功能，所以也就有了5G只能当4G用的事情。
自那以后，华为虽然仍有新机型推出，但在配置表的处理器一栏都会特别标注一个「4G」。
而阻碍华为5G手机的关键，除了外界普遍认知的芯片代工，还有藏在射频模块内部的关键零部件BAW滤波器。
刚刚过去的7月16日，一家国产MEMS（传感器即微机电系统）代工厂宣布，实现了BAW滤波器的自主量产和国产替代，虽然未必能很快落到华为的5G手机，但背后却是又一个半导体关键零部件突破封锁的逆袭故事。
射频模块，难以绕过的门槛
5G芯片是手机实现5G通信功能的核心部件，包括基带和射频两个模块。前者负责信号处理和协议处理，后者负责射频收发、频率合成、功率放大等功能。
华为在基带方面已经具备了自主研发和生产的能力，其海思麒麟9000系列芯片采用台积电5nm工艺，集成了5G基带，并且在性能和功耗方面都达到了国际先进水平。
然而，在射频方面，华为仍然依赖于外部供应商。受禁令影响，这些供应商都无法向华为提供5G射频模块，导致华为无法生产出完整的5G手机。
射频模块的作用，简单来说主要有两个：首先是在发射信号的过程中，将二进制信号转换成高频率的无线电磁波信号；其次是在接收信号的过程中，将收到的电磁波信号转换成二进制数字信号。
射频前端由滤波器、低噪声放大器、功率放大器、射频开关等元器件构成，其性能直接决定了终端可以支持的通信模式，以及接收信号强度、通话稳定性、发射功率等重要性能指标，直接影响终端的通信质量。
而这个射频前端，就是华为一直没有解决的难题。
2020年3月，英国《金融时报》曾对华为P40进行过拆解。结果显示，尽管华为在元器件方面很大程度上摆脱了对美国公司的依赖，但比例并没有降到零。P40的元器件主要采购自中国大陆和中国台湾地区、韩国、日本等地，不过高通、Qorvo和思佳讯等厂商仍提供必要的射频前端组件。
同年5月，日媒也拆解了华为Mate30，结果大同小异，海思已经实现处理器、通信半导体、天线开关的自研，但射频前端模块仍来自日本村田制作所。
而射频前端模块中卡脖子的主要零部件，是一个叫做BAW滤波器的东西。
滤波器有多难做
东吴证券曾在一份研报中测算，一部4G手机需要承担的滤波器成本是77元，一部5G手机则是116元。
虽然只是一杯星巴克的价差，但技术和工艺层面的实现难度却天差地别。
作为射频前端中最重要的分立器件，滤波器的作用是为了使信号中特定频率成分通过，将其余频段的信号滤除，从而提高信号的抗干扰性及信噪比，除了射频前端，也被广泛应用于通讯基站、回传链路、卫星通信、航空航天、有线宽带等各个通信相关的领域。
细分到手机射频市场，滤波器主要分为声表面波滤波器（Surface Acoustic Wave，SAW）和体声波滤波器（Bulk Acoustic Wave，BAW）两大类。
SAW滤波器即声表面波滤波器，是当前主流的声学滤波器，特点是设计灵活性大、可靠性高、制作的器件体积小、重量轻、成本低。缺点是SAW滤波器的工作原理决定了其主要应用于低频段场景，在1GHz以上的高频段表现会逐渐衰弱，高频性能不足，在5G领域存在劣势。
滤波器属于同时需要芯片设计和工艺的积累，因为滤波器本身更像是一个半导体器件，因此需要在器件设计和工艺方面都有深厚积累。例如，BAW滤波器中的主流技术FBAR需要在有源区下方做高精度蚀刻，这就对芯片工艺方面提出了很高要求；另一方面，也需要能有同时了解器件物理和工艺的工程师来完成结合工艺的器件设计，来实现高性能滤波器。
华安证券做过测算，BAW滤波器的成本大约是SAW滤波器的2-10倍。
而且同其它半导体领域元器件或材料一样，滤波器行业属于技术密集型行业，技术壁垒高行业格局集中，目前被美日大厂垄断。
目前全球SAW滤波器产品供给中，国内市场份额大约只占了10%左右，大部分由国外厂商供应。其中主要供应商为Murata村田、TDK株式会社、Taiyo Yuden太阳诱电、Skyworks思佳讯，四家公司合计的市场占有率达到95%。
SAW滤波器的专利竞争布局集中在2000年至2005年，受到智能手机发展的推动，每年新增约250篇专利，自2006年后行业格局相对成熟，专利竞争的激烈程度逐渐减弱。
考虑到专利的保护期为20年，近些年专利保护期逐渐结束，国内厂商有望加速SAW滤波器的技术研发和实现规模化生产。
而BAW滤波器由于兴起更晚，且中国半导体能力还处于发展阶段，目前还未出现能够大批量供应的公司。
国际市场中日系厂商出于业务稳定的角度，对 BAW滤波器的专利布局较少，目前BAW滤波器的市场份额由Broadcom博通一家独大占据了87%份额，专利布局超过300篇，Qorvo科沃占据8%份额，两家公司的合计市场占有率达到了95%以上。
国产替代打开突破口
高端BAW滤波器在5G/6G通讯、半导体等行业中的重要性毋庸置疑，在产业中从N41系列到未来5G＋、6G通信标准，频率越来越高，这意味着滤波器将是一个巨大增量的市场。
而面对被国外厂商卡脖子的困境，高端滤波器BAW国产解决方案主要有两个：
1 临时解决方案——数源科技手机壳
5G手机壳的技术原理其实很简单，就是通过eSIM卡获取5G网络，然后再借助USB接口将其共享到手机网络中。简单一点也能理解成，先用一台独立外挂设备开通了5G网络热点，再以物理连接的方式让手机连上热点。
2 终极解决方案——国产替代
赛微电子的BAW滤波器量产，可以说十分重磅。理论上，这是国产自主的两家公司赛微电子和武汉敏声做到了工艺和器件设计的协同优化，并且前者有自己的Fab已完成定制化的工艺来生产滤波器。
但对于这种消息还是要理性看待，首先赛微电子在公告里并没有指明是哪家公司，只是含糊的称之为「某客户」，而且也没有明确是应用于5G频道的BAW滤波器。
根据赛微电子与某客户签署的长期采购协议并，此次合作属于双方第一阶段的合作订单,涉及12款不同型号的BAW滤波器及其衍生器件(双工器、四工器等),协议执行期间为2023年8月至2024年12月,协议金额为不少于1亿元人民币。
外界普遍猜测某客户就是华为，毕竟持有武汉敏声10.5%股份的慈星股份，在互动消息中明确了和华为的合作关系。
只不过对于华为5G手机「解禁」的事情，还有待考证。
原因在于国产替代和解决卡脖子并不能简单的划等号。举个例子，国内厂家自主设计的滤波器，但使用的EDA设计、生产技术和设备，有部分零件或材料非自主生产或可控，就仍然受到出口管制和禁令影响，无法提供给华为使用。
赛微电子在分析师会议上也提到，北京Fab3产线最早的思路是在工艺参数、设备配置等方面完全复刻子公司瑞典Silex的8英寸产线,因此一期产能的工艺制造设备从数量和金额角度均是以境外采购为主,材料方面也是有较高的比例从境外采购。
还要考虑赛微电子的初期产能以及产品良率，综合各方信息来看，能给华为5G手机带来的积极信号其实十分有限。
但从中国半导体工业面临极限施压与巨大差距需要追赶的背景看，BAW滤波器实现量产是中国在5G射频前端领域的重大突破。标志着中国在5G射频前端领域已经具备了自主研发和生产的能力，不再依赖于外国供应商，给了中国一次弯道追车甚至超车的机会。
参考文献：
[1] 华为产业链系列：技术创新+自主可控全面布局，东吴证券
[2] 滤波器龙头发力电感及磁性器件，开拓新增长极，财通证券
[3] 成长中的MEMS代工龙头，初心不改虽远不怠，华安证券
[4] 0-1的突破，赛微电子BAW商业化量产开启，雪球
[5] 5G射频取得进展，BAW滤波器实现量产，酱油数码
[6] 华为5G芯片只能当4G用，为什么？观察者网
[7] 799元解锁5G，华为手机借“壳”重生？亿欧网
[8] 射频器件——国产手机难以绕过的门槛，知乎