摘要：射頻前端是移動通信設(shè)備中的核心部件，其細分元器件包括：濾波器(Filter)、功率放大器(PA)、射頻開關(guān)(Switch)、低噪聲放大器(LNA)、天線調(diào)諧器等，而濾波器是其中最重要的一個部件，其價值占據(jù)射頻前端價值總量的50%。

目前，市場上的射頻濾波器產(chǎn)品主要包括：SAW(聲表面濾波器)、BAW(體聲波濾波器)、陶瓷濾波器(LTCC濾波器)、IPD(Integrated Passive Devices)等。衡量濾波器性能的指標有：Q值和插入損耗，其中SAW、BAW濾波器憑借高Q值、低插入損耗的優(yōu)良性能已成為射頻濾波器的主流選擇。

圖1 聲學射頻濾波器的分類

(資料來源：五度易鏈行研中心整理)

SAW濾波器在2.5GHz以下頻段性能更好

SAW濾波器是采用石英晶體、壓電陶瓷等壓電材料，利用其壓電效應(yīng)和聲表面波傳播的物理特性而制成的一種濾波專用器件，廣泛應(yīng)用于電視機及錄像機中頻電路中以取代LC中頻濾波器，使圖像、聲音的質(zhì)量大大提高。SAW濾波器的主要特點是：設(shè)計靈活性大、模擬/數(shù)字兼容、群延遲時間偏差和頻率選擇性優(yōu)良、輸入輸出阻抗誤差小、傳輸損耗小、抗電磁干擾性能好、可靠性高、制作的器件體積小、重量輕且能實現(xiàn)多種復(fù)雜的功能。

SAW濾波器的特征和優(yōu)點，符合現(xiàn)代通信對高頻化、數(shù)字化、高性能、高可靠等方面的要求。其不足之處是：熱穩(wěn)定性較差，高頻特性有待改善。但通過使用溫度補償材料生產(chǎn)的TC-SAW濾波器具有更好的熱穩(wěn)定性，更適合移動端使用，可是工藝更復(fù)雜、制造成本相對較高;日本村田公司改良的I.H.P-SAW濾波器克服了SAW低頻的弱點，產(chǎn)品頻率在3.5GHz，并兼具BAW的溫度特性和高散熱性優(yōu)點，可部分替代BAW濾波器。

BAW濾波器更適合高頻通信要求

BAW濾波器內(nèi)的聲波主要是垂直傳播，產(chǎn)品主要有BAW-SMR技術(shù)、FBAR技術(shù)兩種，壓電材料與SAW的石英材料不同，常用AlN(氮化鋁)、PZT(鋯鈦酸鉛)、ZnO(氧化鋅)等材料。BAW與SAW相比性能更好、成本也更高，當頻段越來越多，甚至開始使用載波聚合的時候，就必須得用BAW技術(shù)才能解決頻段間的相互干擾問題。

BAW濾波器的尺寸隨頻率升高而縮小，適合要求更高的3G和4G通信，對于5G通信依然游刃有余。此外，即便在高寬帶設(shè)計中，BAW對溫度變化并不敏感，同時還具有極低的損耗和非常陡峭的濾波器裙邊。

表1 SAW和BAW濾波器技術(shù)對比

(資料來源：Qorvo，五度易鏈行研中心整理)

射頻濾波器向微型化、高頻化、模組化方向發(fā)展

濾波器產(chǎn)品主要向著低功耗、低成本、高性能三個目標發(fā)展，目前市場上主要呈現(xiàn)出兩種技術(shù)發(fā)展趨勢。一種是提高現(xiàn)有產(chǎn)品技術(shù)性能，例如改良的TC-SAW及FBAR濾波器產(chǎn)品，解決了產(chǎn)品本身的技術(shù)缺陷，提高了熱穩(wěn)定性和多頻干擾難題，并通過專利壁壘進一步拉大與競爭對手的差距。另一種發(fā)展趨勢是研發(fā)體積更小、成本更低的整體射頻前端芯片。這種濾波器采用晶圓與晶圓的鍵合，通過成熟的TSV和電鍍工藝、硅工藝結(jié)合在一起，濾波器的成本和體積都得到了大幅的減少，同時將濾波器與PA、射頻開關(guān)等器件進行整體封裝，向模塊化、集成化方向發(fā)展，這一趨勢未來將推動了整個射頻行業(yè)的整合。

我國在濾波器技術(shù)的發(fā)展情況

目前，射頻濾波器市場主要被村田、TDK、博通、Qorvo等美日幾大巨頭壟斷，國內(nèi)自給率較低。我國射頻濾波器整體發(fā)展處于技術(shù)研發(fā)、初步量產(chǎn)階段，產(chǎn)品主要應(yīng)用在國內(nèi)手機廠商中低端手機中，不論是產(chǎn)能還是技術(shù)水平都與國外廠商差距較大。國內(nèi)從事濾波器的企業(yè)主要有德清華瑩、中電26所、北京長峰、中訊四方、中科非鴻等，SAW產(chǎn)品方面主要有無錫好達、銳迪科、天通股份等公司，而適合高頻的BAW濾波器國內(nèi)還沒有可以量產(chǎn)的公司。

結(jié)語

隨著人們對移動通信的要求越來越高，全面屏及手機輕薄化、高頻通信、頻率資源擁擠化等都對濾波器的性能提出更高的要求，適應(yīng)高頻通信、熱穩(wěn)定性好、體積小、集成度高的濾波器將是未來的主要發(fā)展方向。