电子行业
射频滤波器：射频前端中价值量最大的细分领域
射频滤波器的产品类别
手机终端的通信模块主要由天线、射频前端模块、射频收发模块、基带信号处理等组成。射频前端介于天线和射频收发模块之间，是移动智能终端产品的重要组成部分。射频前端器件主要包括滤波器(Filters)、低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、射频开关(RF Switch)、天线调谐开关(RF Antenna Switch)、双工器(duplexer)等。其中滤波器的功能是通过电容、电感、电阻等电学元件组合来将特定频率外的信号滤除，保留特定频段内的信号。
目前手机中常用的滤波器产品形态包括：
（1）声表面波滤波器(Saw Filter，Surface Acoustic Wave Filter)
（2）固贴式薄膜体声波滤波器(Baw Filter，SMR Bulk Acoustic Wave Filter)
（3）薄膜腔体谐振滤波器(Fbar，Film Bulk Acoustic Resonator)
（4）滤波器模组，如DiFEM(分集接受模组，集成射频开关和滤波器)、LFEM（集成射频开关、滤波器及LNA）、FeMid（集成开关、滤波器和双工器）、PaMid（集成多模式多频带PA和FeMid）
5G驱动下，射频前端市场到2023年超过2400亿元。根据Yole数据，2017年全球射频前端市场规模约为150亿美金，预计到2023年射频前端产值将达到350亿美金（折合2434亿元）。其中，射频滤波器市场规模达225亿美金（折合1565亿元），PA市场规模达70亿美金，射频开关市场达30亿美金，射频Tuner市场达10亿美金，LNA市场达6亿美金，毫米波射频模组市场达4.2亿美金。
射频滤波器是射频领域最大的子行业
滤波器是射频前端各领域产值占比最高的产品，据Resonant数据，2020年滤波器占射频前端市场份额将达50%以上。从射频前端使用滤波器的价值量来看，伴随着频段的增多，滤波器在射频前端价值量占比在扩大。根据Qorvo的预测，滤波器在射频器件中的重要性越来越明显，滤波器的价值占比也从3G终端的33%提升到全网通LTE终端的57%。据中国产业信息网预测，到5G时代，滤波器的应用量将进一步增加（特别是体声波滤波器），单台手机的滤波器价值将达到10美元以上。滤波器已经超越PA成为整个射频前端模块市场中最重要的组成部分。
另据Resonant数据，射频前端2020年市场规模约为220亿美元（折合1530亿元），滤波器市场规模约为150亿美元（折合1043亿元）。到2025年，射频前端市场规模将达到400亿美元，滤波器市场规模将达到280亿美元。
对于芯片来说，好的布局和布线会节省面积，提高信号的完整性、稳定性，直接提高芯片的可靠性，所以EDA软件对于芯片设计至关重要。借助这个电子自动工具，工程师们就可以在电脑上对芯片设计的前后端技术和验证技术进行操作，帮助芯片更好地走线、验证和仿真。
射频滤波器的主要技术路线
射频滤波器产品分为表声波、体声波两大技术方向
射频滤波器可分为表声波滤波器和体声波滤波器，其中表声波滤波器细分为Saw滤波器、TC-Saw、I.H.P-Saw（Incredible High Performance Saw）等。体声波滤波器细分为Baw、FBAR、XBAR滤波器等。
体声波滤波器适用频率显著高于表声波滤波器，其中，XBAR产品最高适用频率可达8GHz。而由Murata率先推出的IHP-Saw滤波器最高适用频率达3.5GHz，可与常规Baw滤波器高频性能相当。
三类主流射频滤波器：Saw、Baw-SMR、Fbar
声表面波滤波器（Saw Filter）
Saw是一种沿着固体表面传播的声波，一个基本的Saw滤波器是由压电材料和两个IDT(interdigital transducer)组成。IDT核心作用在能量转换，在输出端把接收的声波转变成电信号，在输入端把接收的电信号转变成声波。这种转变主要依赖中间的压电材料，压电材料的晶体受到外界压力时会发生形变，晶体内原子间距离发生变化，打破原来的正负电荷平衡，晶体表面产生电压，相反当晶体两端受到电压时，晶体也会发生形变。Saw滤波器常用的压电材料有LiTaO3，LiNbO3，SiO2。
当Saw滤波器工作时，输入端IDT接收电压信号使压电材料产生机械压力并以声波形式沿着表面传播，而垂直方向上的声波幅度快速衰落，输出端IDT接收水平方向的声波，并转换为电信号。叉指换能器（IDT）由输入及输出埠的IDT电极组成。当在输出埠外加电压时，输入端的IDT电极会产生逆压电效应，将电压讯号转换为声能讯号，激发表面声波，并在压电基板上传播。当表面声波传至输出埠的IDT电极时，输出端的IDT电极会产生正压电效应，将接收之声波还原为电压信号。
Saw的频率基本可以参考公式：F=V/λ，其中V是Saw的速率，大约为3100m/s，λ是IDT电极间距。从公式可以看出Saw滤波器的频率与IDT电极间距成反比，频率越高，IDT电极间距越小。在IDT小间距下，电流密度太大会导致电子迁移和发热问题，所以Saw滤波器不太适合2.5GHz以上的频率。Saw滤波器对温度变化也敏感，性能随温度升高而变差，温度升高时，基片材料的刚度变小，声波速度变小。
温度补偿滤波器(TC-Saw Filter)就是为了改善滤波器的温度性能，在IDT上增加保护涂层改善其温度特性，使其在温度升高时，刚度增加，改善温度特性的同时也会使得滤波器成本上升。
体声波滤波器(Baw-SMR Filter)
与Saw滤波器不同，声波在Baw滤波器中是垂直传播的。Baw滤波器采用石英晶体作为基板，基本结构是两个金属电极夹着压电薄膜，压电薄膜在2GHz下的厚度只有2um，声波在压电层内震荡形成驻波，发生共振的频率由平板的厚度和电极的质量决定。为把声波留在压电层内震荡，震荡结构与外界环境必须有足够的隔离才能得到较小的插入损耗和较高的Q值。为防止声波进入基板层，在震荡结构下方增加布拉格反射层(Bragg reflector)，把声波反射到压电层里面，这就是Baw-SMR(固体安装谐振器Baw)。
借助Baw技术，可以开发出异常陡峭过滤裙边的窄带滤波器。Baw滤波器的尺寸也随着频率的增加而缩小，对温度变化也不敏感，非常适合在高频(频率大于1.5GHz)下运用。Baw滤波器可以处理高达6GHz的频率，并可用于1.9GHz以上的许多新的LTE频段。Baw滤波器的工艺比Saw/TC-Saw复杂，价格也更昂贵。
薄膜腔体谐振滤波器(Fbar)
Fbar与之前的滤波器不同，采用硅底板，借助MEMS技术和薄膜技术制造而来，包含硅反面刻蚀型(Membrane type)和空气隙型(Airgap type)。（1）硅反面刻蚀型，这种Fbar是基于MEMS的体硅（Si）微加工技术，将Si片反面刻蚀，在压电震荡堆的下表面形成空气—金属交界面从而限制声波于压电震荡堆之内。此技术的缺点是由于大面积移除Si衬底，导致机械牢度降低。（2）空气隙型，这种Fbar是基于MEMS的表面微加工技术，在硅片的上表面形成一个空气隙以限制声波于压电震荡堆之内。通过先填充牺牲材料最后再移除之的方法制备空气腔以形成空气—金属交界面。
Fbar滤波器与Saw滤波器相比，具备高Q值，工作频率可高达10GHz，温度特性好，插入损耗小，高功率容量等优点。Fbar是目前唯一可以与RFIC和MMIC集成的射频滤波器解决方案，且能以更低的价格提供更佳的性能，具有非常强的市场竞争力。
Baw与Saw的比较
目前滤波器技术包括Saw滤波器及Baw滤波器两大技术方向。其中Saw滤波器包括普通Saw、TC-Saw、IHP Saw滤波器；Baw滤波器包括普通Baw滤波器、Fbar滤波器、XBAR滤波器。
Saw滤波器是当前消费电子产品大规模使用的滤波器元件，其成本和复杂程度较低，主要适用于低频段通讯。而Baw滤波器价格稍高，主要应用于高频段通讯。
比起Saw滤波器，Baw滤波器因其较高的工作频率和功率容量优势而得到广泛认可。其中，Saw滤波器较多应用在4G领域。而在5G时代，单晶及多晶Baw滤波器受到广泛应用。Baw滤波器的低功耗，高隔离度和CMOS兼容性使其成为射频通信领域的要器件。
总体而言，Baw滤波器的成本高于Saw滤波器，而温度敏感性、插入损耗特性以及频段和宽带表现方面，Baw滤波器性能则显著优于Saw滤波器。为解决温度漂移问题，TC-Saw可实现以较低的成本达到较高的温度稳定性，也被广泛应用于4G设备中。在5G时代，收到频率因素影响，Baw滤波器将更多地被应用于终端设备中。
目前，Saw滤波器主要应用场景为低频率频段，Baw滤波器则主要应用于高频率频段。美国、欧洲目前对于高频率频段的应用更为频繁。
比起Saw滤波器，Baw滤波器因其较高的工作频率和功率容量优势而得到广泛认可。各种滤波器技术可使用在军事、汽车等领域，其中，Saw滤波器较多应用在4G领域。而在5G时代，单晶及多晶Baw滤波器受到广泛应用。Baw滤波器的低功耗，高隔离度和CMOS兼容性使其成为RF通信领域的主要器件。
产业趋势一：高频化带来的技术变革
Saw滤波器经历了普通Saw、TC-Saw、TF-Saw三个技术世代
不同种类的Saw滤波器晶模面积有所不同。TF-Saw滤波器晶模面积较低，TC-Saw滤波器晶模面积中等，而Saw滤波器的晶模面积较高。而TF-Saw滤波器晶模成本较高，TC-Saw和Saw滤波器晶模成本更低。
宽频带滤波应用以LTCC方案为主
LTCC(低温共烧陶瓷)滤波器可以满足更高频率和更宽带宽的5GNR应用需求。LTCC滤波器的显著优点是尺寸小、性能优良、可靠性高、成本低，缺点是Q值低，非常适合更宽带宽和更高频率的应用。5G的发展伴随着更多更高的频段，同时也有更大带宽的需求，Saw和Baw滤波器已不能很好的满足5G对高频高带宽的需求，恰好LTCC滤波器具备相当宽松的裙边特性，可满足5G sub-6GHz中的频段n77、n78对宽带宽要求。且与Saw滤波器相比，LTCC具备更高的功率处理能力，正好满足5G sub-6标准中HPUE的要求。随着5G更大带宽的需求，在一定条件下需要使用适合大带宽的LTCC滤波器，5G发展的同时为LTCC滤波器带来发展机遇。
5G时代，Baw滤波器渗透率不断攀升
Saw滤波器适用于低频段，Baw滤波器适用于高频段，2G/3G/4G时代，Saw滤波器凭借较低成本优势主导射频滤波器市场，占据射频滤波器市场大部分的市场份额。近些年来，通信技术的不断发展带动频带从低频向高频发展，在高频具有性能优势的Baw滤波器逐渐兴起，市场份额不断攀升。根据Yole预测数据显示，2015年，Baw(包括SMR和Fbar)滤波器的市场渗透率为30%，2019年Baw滤波器市场渗透率将达到44%。
5G时代来临，5G手机出货量和市场渗透率的提升将带动Baw滤波器市场渗透率的继续上升，Yole预测到2022年，Baw滤波器将占据射频滤波器市场61%的市场份额，成为滤波器市场的主流。
据Akoustis公司预测，2019年到2020年Fbar收入将由24.60亿美元增长至28.12亿美元，而Baw滤波器收入将从8.20亿美元增长至9.96亿美元。
市场占比：Baw升高，Saw下降
5G典型候选频段主要包括6GHz、15GHz、18GHz、28GHz、38GHz、45GHz、60GHz和72GHz等，频段越高，信道传播路损越大。高频通信，意味着Baw滤波器需求量将快速提升。
在高频通信领域，Baw被更加多的厂商所接受。Baw滤波器内部的由两个金属电极夹着压电薄膜形成，声波在压电薄膜中垂直传播，形成大于2.5Ghz的驻波。Baw滤波器可实现高频段、低插入损耗和高Q值，是高性能射频系统的首选。目前某些手机中同时拥有2G、3G、4G、WIFI、蓝牙等通信制式，则可为了降低整体成本部分选择Saw滤波器，但在高频通信，尤其是未来5G要求的3Ghz以上的频谱时，则必须采用Baw滤波器。
目前市场上Saw和TC-Saw的使用率还较高，其中，TC-Saw Bonded在2016年开始广泛应用，而TC-Saw Multi-Layer则在2017年开始投入应用。据智研咨询预测，2020年中国Saw滤波器产量仅为8亿元，而需求达到162亿元。产量不及需求量的10%。
WIFI与LTE共存的频段以Baw滤波器方案为主
世界各地区对高频段滤波器的需求也不断上升，据TriQuint统计，北美、欧洲和日本市场对于TC-Saw和Baw滤波器的需求量均较大，需求频段多样。中国也在逐步提升其Baw滤波器频段的需求。其中，全球各市场均对WIFI与LTE共存滤波器有一定需求。例如Band 7、Band 38、Band 40、Band 41等频段中，WIFI网络与LTE网络的频段相近，为了隔离两者之间的干扰，往往需要使用高性能Baw滤波器。
以Qorvo为例，Baw滤波器的资本效益不断提升。随着技术革新，滤波器尺寸不断减小，预计资金投入与产出比将在2020年降至50%左右。
Qorvo预测，Baw技术发展路径将以尺寸及频率为重点。目前，Baw已从2017年的6至8寸晶圆缩小至Micro-Baw级别，实现微小化和高频化的技术更新，未来还将推出栈式谐振器等技术。
高端滤波器逐渐使用WLP封装替代CSP封装形式
技术变化作为一个先行指标，能跟上技术变化的厂商有可能在下一轮新需求启动的时候率先抢占市场份额。
滤波器厂商目前已纷纷根据EPCOS的封装技术改进推出CSP封装技术，其体积小、重量轻，输出输入端口数增多，电性能也更好。但随着Saw器件向高频、小型化方向发展，尺寸更小的晶圆级封装技术（WLP）开始出现。采用WLP封装技术的Saw滤波器尺寸最小为0.8×0.6×0.3立方毫米，双工器尺寸最小为1.8×1.2×0.3立方毫米。单频器件WLP级封装面积为CSP级封装面积的50%，双工器尺寸相同。WLP封装工艺比CSP更为先进，采用3D光刻工艺，国外仅有日本TDK-EPCOS在2011年开始量产。
晶圆级封装直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序，之后再进行切割(singulation)制成单颗组件，封装尺寸几乎与芯片相同，具备可靠性高、电磁兼容性好等优点。WLP封装兼具较小封装尺寸与较佳电性表现的优势，目前多用于低脚数消费性IC的封装应用。
电子行业
产业趋势二：5G时代，射频滤波器价值量大幅扩张
5G各类新增应用放量时间节奏
5G时代，射频前端技术的低频应用场景包括农业、实时翻译等，高频应用场景包括无人驾驶、云计算等，不同数据传输速度下，应用场景也有较大区别。在这样丰富的应用场景下，射频前端价值将大大增加。
香农定律指引无线通信技术演进方向
5G技术实现信息传送速率的进一步加快。提到信息传送速率，自然离不开香农定理：C=(M/N)*BW*log2(1+SINR)。其中，C为最大信息传送速率，BW为带宽，SINR为信噪比，M为传输和接收的天线数量，1/N为基站网络的密度。5G的核心技术就是通过增加基站密度、采用MIMO和载波聚合技术、提高带宽、高阶调制以提高频率效率来提高M/N、BW、SINR，进而提高最大信息传送速率。
受益于5G手机换机潮，射频滤波器需求量即将迎来新一轮增长。近年来，全球智能手机总出货量趋于平稳，但出货结构有所变化。2010年4G商用开始，2011至2014年，4G手机出货量CAGR达200%。2020年5G商用开始，预计5G手机出货量迎来高速增长。Air Standard预测，到2025年5G Sub-6GHz手机出货量将达5.42亿部，年复合增长率达69%，mmWave 5G手机出货量将达7900万部，年复合增长率达64%，5G手机的市场渗透率不断攀升，到2025年，5G手机市场渗透率达28.99%。5G智能手机的单机所需射频滤波器的数量高于非5G手机，5G手机市场渗透率的不断攀升将加速射频滤波器市场需求的增长。
5G频段大幅增加
5G通信技术发展带来频段增加。5G网络的部署采用的频段有两种：FR1和FR2。FR1是低频段Sub-6GHz，频率范围是450MHz-6GHz，特征是传输距离远、覆盖面积大；FR2是高频段，也就是毫米波，频率范围是24.25GHz-52.60GHz，特点是传输速度快，容量大，但覆盖面积有限。5GNR除了覆盖部分LTE频段外，同时还新增了N77、N78、N79、N257、N258、N260、N261频段。
Qorvo预测，在2020年，随着5G发展，射频PCB尺寸将大幅减小35%，RF通路数量上升至300以上，带通滤波器需求数量也较4G、LTE时代大大增长。与此同时，传输信号最大带宽将达100MHz。
据Yole预测，在2022年，应用于5G产品的射频前端器件价值将达51.4亿美元，而应用于2G、3G、4G以及LTE的射频前端器件价值保持原有水平，射频前端整体价值稳步上涨。
单部手机射频价值量变化
随着5G的到来，更多频段和技术带来了相应射频前端单机价值量增长迅速，作为射频前端最大业务板块，未来滤波器价值量迅速扩张。据Yole预测，2020年单台高端4G手机的射频前端芯片价值量高达16.35美金，而Sub-6Ghz 5G手机和mmWave 5G手机价值则为32美元和38.5美金。
5G智能手机单机射频前端价值量相比非5G手机高得多。5G时代的到来，智能手机需要接收更多频段的射频信号，为保证手机的性能，单机射频前端价值量也不断上升。
据Yole预测，5G低频段智能手机射频芯片价值量达32美元，毫米波手机单机射频芯片价值达38.5美元，而高端4G智能手机单机射频芯片价值量才16.35美元，5G模式下射频前端芯片的价值量相对于5G模式下的射频前端芯片增长了大约一倍。而Skyworks则预测，5G手机射频前端价值量为25美元，远高于18美元的4G手机射频前端价值量。其中，5G手机滤波器数量将从4G手机中的40颗上升至70颗。
3G、4G手机射频价值量构成中，滤波器也占到了较大比重。在全国漫游LTE设备中，总滤波器价值量达7.15美元，高于PA、开关价值量，也比典型3G手机中射频滤波器总价值量高出数倍。
手机的主要频段及滤波器ASP
随着从4G到5G的发展和技术的进步，射频元件在手机中占用的比重越来越高，Saw滤波器的在手机产品上的应用的市场前景一片光明。目前国内手机产品主要采用Saw滤波器，1814双工器，1411-1109的单滤波器，1814-1511的二合一滤波器都是市场上主流的封装。其中双工器主要朝1612封装尺寸发展，主流的单滤波器的尺寸是1411-1109。以MTK手机为例，单个手机中射频前端芯片MT6177中的滤波器用量大约为30至40只。未来5G要实现全球通需支持90多个频段，意味着需要用到的滤波器多达上百个。
单个芯片用料及其价值如下表所示，预估以MTK手机射频前端芯片MT6177的价值约在5.7美元至12.8美元不等。未来，5G进步要求滤波器更小型化，以便单台手机中搭载更多滤波器，滤波器单机价值也将显著提升。
产业趋势三：射频模组化
射频前端正朝着集成化、模组化方向发展。受5G核心技术特征影响，手机内部射频器件数量不断提升，频段的增加和载波聚合的应用，分离式射频器件已经无法满足要求，为满足智能移动终端的消费需求，射频器件模组化发展已成趋势。
射频模组化可以带来一下优势：
（1）解决多频段带来的射频复杂性挑战；
（2）缩小射频元件的体积；
（3）提供全球载波聚合模块化平台等。
SIP（系统级封装）广泛应用于手机射频前端集成模组化发展。SIP是将多种功能的芯片集中封装到一个系统内，得出具备一定功能得单个封装标准件。SIP技术可以将10~15个射频器件（开关、滤波器、PA、LNA等）封装在一起。
射频模组化方向发展已成趋势，未来射频模组市场规模稳步上升。根据Yole统计与预测，2018年射频模组市场规模达105亿美元，约占射频前端市场总量的70%，到2025年，射频模组市场的规模将达177亿美元，年复合增长率为8%。2018年分立器件市场规模为45亿美元，占射频前端市场容量的30%，预计到2025年分立器件市场规模将达81亿美元。
射频模组的主要集成方案
5G推动射频前端模组得集成度越来越高，未来AIP（封装天线）有望成为主流形式。4G通讯模组分为天线、射频前端、收发器和数据机等四个主要的SIP模组。5G Sub-6GHz预计继续延用4G时代结构模组，射频模组也将走向高度整合，射频前端模块将由分立器件，转向更高度整合模组型的FEMID和PAMID形式。5G毫米波的短波长的特性，使得天线面积形状得以大幅缩小，加上要处理高频讯号损失、讯号干扰屏蔽不连续性、应力、散热、电磁干扰、小型化、模组化等问题，如何缩短天线信号接收至晶片信号处理间路径成为关键，因此，将射频处理晶片、天线、与各射频元件以先进封装方式整合到同一载板上成为解决方案。AIP封装形式将成为5G射频模组的重要发展趋势。
下图展示了中国射频模组化的两种类别。下图为PAMiD模组示意图，即双工器中的功率放大器模组，主要供应商包括Broadcom、Skyworks以及Qorvo。右图为射频前端模组FEMiD，主要供应商包括Murata、RF360以及Wisol。PAMiD属于高集成度产品，主要集成了多模多频的PA、RF开关以及滤波器等，FEMiD属于中度集成产品，主要集成了开关和滤波器等。
射频模组化有利于减小射频模块面积
当前支持多模式多波段(MMMB)的LTE智能手机有包含收发器和天线的非常复杂的前端。对于智能手机公司来说，在小型的智能手机里分散地生产和安装许多滤波器、双工器、开关、PAs、匹配电路等都相当困难。一些供应商都开始生产了前端模块(FEMs)。目前，＜1毫米厚的多芯片模组（MCM）FEMs包括：前端模组(开关+双工/滤波器)、内置PA模组(开关+PAs+双工/滤波器)、分集模组(开关+LNAs+滤波器)、WIFI/BT/FM模组(部分内置晶体)、GPS模组(部分内置LNA、滤波器、TCXO)。
为了支持这些模组的变化，Saw/Baw滤波器/双工器封装也向到芯片级封装(CSP)、晶片级芯片级封装(WLCSP)和晶片级封装(WLP)发展了。
从Qorvo看射频模组化趋势
Qorvo公司今年积极推进射频产品模组化。下图为Qorvo的PAMiD模块中配备的Baw滤波器。IPhone X中也采用了Qorvo的PAMiD，主要集成了多模多频的PA、RF开关以及滤波器等。
Qorvo公司的Phase 2/5/6/7趋势处于持续整合之中，不仅覆盖高、中、低频率，更增加了Div&MIMO吞吐率以及5G sub-6GHz频段的射频前端部件。
同时，Qorvo在5G射频前端中的自屏蔽模组也不断加大了高中低频率覆盖，增加了Div&MIMO吞吐率和5G sub-6GHz频段。外置机械屏蔽罩可能导致灵敏度下降，Qorvo在搭载于Vivo NEX手机中的射频前端中加大了屏蔽罩的开口以提高灵敏度/可靠性。仿真结果表明，屏蔽罩中产生的表面电流可以将射频耦合入L-PAMiD的敏感LNA部分。
滤波器在射频前端应用时还能够整合为双工器、三工器、四工器，甚至是六工器，这类设备统称为多路复用器。多路复用器能够在满足性能要求的同时节省空间、简化设计，同时还能避免频段间的相互干扰。
射频前端中双工器的主要作用是将发射和接收信号隔离，保证接收和发射都能同时正常工作。一般双工器由六个阻带滤波器（陷波器）组成，各谐振于发射和接收频率。六个滤波器分为两组不同频率的阻带滤波器，避免本机发射信号传输到接收机。接收端滤波器谐振于发射频率，并防止发射功率串入接收机，发射端滤波器谐振于接收频率。类似的，三工器由三台滤波器组成，共用一个节点，其通带加载和隔离目标与双工器相同。
主要手机厂商的射频模组化比例
国外手机厂商射频模组化进程领先于国内手机厂商。以主要终端设备制造商划分，目前苹果公司在器件集成领域独占鳌头，其产品主要为高端及豪华产品。三星在器件集成方面位居世界第二，其产品分布涵盖入门级、中端、高端及奢华产品。LG、小米和索尼在器件集成方面进步速度飞快，主要集中于中低端产品，而华为目前在器件集成上只能达到50%的集成级别，VIVO及其他国产机型集成度更低。
射频模组市场格局
目前，国外手机厂商在射频模组化市场中占据较大先发优势，各大厂商已为5G订立模组化方案及布局产品线。Broadcom已提前为5G做好充分准备，融合中高频段，并借助Fbar滤波器技术构建高频和超高频主要关键模块。Skyworks新发布的Sky5TM平台定位5G超高频段市场，并已构建模组。Qorvo在并购中吸收了TriQuint的滤波器优势，率先推出超高频段覆盖的前端模块的播放器，同时集成了内部测试能力和包装能力，可以缩短反应时间并持续改进。Murata则涵盖低频段，发展多样性模块市场。高通带来了调制解调器到天线的端到端解决方案。上述厂商不仅供应元器件还具有模组整合能力，将在集中度很高的市场中进一步确立优势。
国际从业者一直致力于射频前端的集成化和模块化，如高通RF360方案；Murata将滤波器、RF开关、匹配电路等一体化的模块；Qorvo RF Fusion解决方案等。据Resonant预测，2018~2019年，全球各大厂商中，Murata在模组业务上增长最强劲，增长率高达54.10%。而Qorvo模组业务则下降21.40%。2019年，Skyworks和Murata牢牢占据射频模组龙头，市场占比分别为27%和25%，Broadcom占比达到22%。目前国产Saw滤波器芯片还难以纳入集成模块，跟不上射频前端集成模组化的发展趋势。
射频模组化趋势下，有望掀起新一轮并购整合潮
射频模组化发展促使射频厂商提高产业链集中度，行业内横向并购成为趋势。过去十年，半导体产业的整体发展趋势是并购以谋求产业链整合、优化，以及利用规模优势获取更多的市场话语权、更低的制造成本。经历了数次收购和兼并之后，市场上已存在四家具备完整前端模块生产能力的厂家，那就是博通、高通、Skyworks和Qorvo。
为占领市场份额和取得先进技术，Qorvo、Broadcom等企业经历了频繁的兼并。Qorvo前身为注重Baw-SMR滤波器研发的TriQuint和专长Saw滤波器研发的RFMD，Skyworks则收购了松下滤波器部门，Broadcom于2015年被Avago收购，成立新Broadcom公司。
射频滤波器产业的行业格局与壁垒
滤波器产值持续增长
从2G手机到5G手机，射频滤波器用量由个位数增至100颗以上，产量与价值齐升。Resonant预测，随着射频前端市场由4G时代的160亿美元增至2025年的400亿美元，射频滤波器市场总价值也将于2025年达到280亿美元。滤波器市场是射频前端市场中发展最快的市场，其年复合增长率达到21%。
据Yole预测，到2021年，滤波器6寸晶圆出货量将达到约518万片，而到2022年，滤波器6寸晶圆出货量将小幅上升至约532万片。
5G智能手机兴起带动智能手机单机所需射频滤波器数量上升。为实现5G在EMBB(增强移动宽带)、URLLC(低时延高可靠)、MMTC(海量大连接)三大场景的应用，射频前端器件的需求量也要相应提高，频段增加和载波聚合技术的应用使得传统的多模多频模组已经无法满足要求，射频模组PAMID逐渐成为主流，天线数量的增加同时带来对滤波器的需求增加。根据Skyworks分析估计，单部手机滤波器数量将从4G时代的40个上升到5G时代的70个。
全球主要手机品牌的射频供应链
全球主流手机终端中，射频部件供应商比较统一。目前，Qorvo、Skyworks和Murata等厂商占据了手机PA模组、接收模组及各分立部件中的巨大市场份额。华为、三星、苹果及小米都在其射频前端中采用上述企业供应的产品。在其他类型手机终端中，MicroWave、RDA等国外厂商以及汉天下、国民技术等中国厂商也占据小部分市场份额。但国内厂商尚不具备模组化产品供应能力，主要提供分立部件，分立部件从业厂商众多，市场竞争激烈。
国际知名厂商优势显著。苹果、华为、三星、OPPO以及小米旗舰产品中主要器件的供应商为Qorvo和Skyworks，分别占比32%和21%。
在Yole总结的17款低端至高端智能手机中，高通、Qorvo、Skyworks以及Murata等厂商占比较高。在低端机型中，高通较有竞争力，其产品在手机终端中所占面积比例较高。在高端机型，尤其是苹果机型中Skyworks和Maxscend提供的射频器件占比较高。
从供应商成本角度来看，Qorvo、高通、Skyworks、Maxscend等知名厂商占了射频器件成本的较高比例。其中，高通仍为低端机型中配置较多的射频器件供应商，而Qorvo的产品分布在所有机型中。高端机型中，Skyworks、Maxscend以及Samsung的器件更受青睐。
滤波器的供应格局
根据Resonant数据，在2020年，射频前端芯片市场规模估计为150亿美元。射频前端市场的领导者之一是Murata公司，占据四分之一的市场份额，主要依靠其滤波器占领龙头地位。在滤波器市场中，2020年60%以上的滤波器都是基于Saw技术，包括Saw滤波器、TC-Saw滤波器和TF-Saw滤波器。对于普通的Saw滤波器而言，有数家亚洲公司参与该市场，比如WISOL和Kyocera。对于TC-Saw来说，市场主要由四家公司占领。其中两个是Skyworks和Qorvo。另外两家公司已经将TF-Saw技术引入他们的投产品组合，分别是Murata公司在2019年引入和高通公司在2020年引入。压电滤波器技术由部分龙头垄断，Saw及TC-Saw滤波器领域，高通、Qorvo、Murata、Skyworks等企业竞争激烈。而在Baw滤波器领域，各企业尚未形成完全的产品分布。Murata在Baw-Xbar技术上布局较多。
但是滤波器市场格局相对集中。根据Yole数据，2018年全球Saw滤波器市场份额前五位的厂商分别为Murata(47%)、TDK(21%)、Taiyo Yuden(14%)、Skyworks(9%)、Qorvo(4%)，合计占比达95%。Baw/Fbar市场基本被Broadcom、Qorvo垄断。其中Broadcom的Baw滤波器主要为Fbar，而Qorvo的Baw滤波器主要为SMR。2016年，Broadcom的Fbar产品出货突破5亿颗。Murata、TDK和太阳诱电等日本厂商主要为Saw滤波器供应商。而Avago、Qorvo等美国厂商则集中在Baw滤波器，据Murata统计数据称，Murata占据了2015年全球Saw滤波器市场规模的47%。而Baw滤波器市场中前二大厂商占据几乎全球超过95%以上的份额。出现这样的格局主要由于滤波器市场具有较高的进入门槛，阻挡了小厂商的发展壮大。
在滤波器市场中，射频前端龙头企业Murata占较大市场份额，市场占比达38%；RF360占全球滤波器市场的25%，WISOL占市场份额的11%，Qorvo、博通、Skyworks以及太阳诱电等企业则占市场份额的6%或7%。从双工器市场来看，Murata仍占最大市场份额，市场占比达35%。博通市场占比达20%，而RF360的市场份额达12%。
回顾滤波器行业，过去十年竞争格局十分稳固。全球主要滤波器厂商集聚日本与美国，Saw滤波器供应商主要为Murata、TDK、太阳诱电、Skyworks等几家厂商。而体声波滤波器则为Broadcom（Avago收购Broadcom，改名为新Broadcom）以及Qorvo主导，两家厂商占据全球超过95%以上份额，其中Broadcom的体声波滤波器主要为Fbar，而Qorvo的体声波滤波器主要为Baw。
Saw滤波器市场份额主要由日本厂商占领，其中Murata连续近10年占领近半数市场份额。与Avago合并的Broadcom牢牢把握体声波滤波器市场，在2019年占到市场总额的87%。2006至2014年，Avago稳稳占据体声波滤波器收入市场份额的50%以上，太阳诱电等日本企业也通过自主创新等方式提升体声波滤波器的技术能力。
据Murata数据，2011年至2019年，Murata、Broadcom、Qorvo（TriQuint和RFMD）等企业稳固占据领先地位。上述企业牢牢把握技术领先优势，站在行业技术前端，在小型化、高频化和模组化方面都领先于其他企业，如Murata率先在2019年推出了世界上最小的Saw双工器。
Murata占据FeMid市场龙头地位
从FEMiD市场来看，Murata仍然独占鳌头，市场占比达77%。RF360和WISOL在FEMiD产品上则分别占9%和10%。
IDM为射频滤波器主要运营模式
半导体行业有三种主要的商业模式，即IDM模式、Fabless模式、Fablite模式。IDM企业包括设计和制造两个环节；Fabless企业只专注于集成电路设计；Fablite则指企业的一部分业务采用IDM模式，另一部分不具备规模经济效应的产品线采用Fabless模式。
IDM模式集芯片设计、芯片制造、封装测试等多个环节于一身，能够充分协同设计和制造等多个环节，且对于企业的实验和推进技术很有帮助。但由于这种模式需要的管理成本和运营费用较高，极少有企业能够维持这种模式。
IDM成为当前射频滤波器行业主导模式。射频厂商生产模式可以分为IDM、Fabless、Foundry、OSAT四种。射频前端非常注重制造工艺和材料，所以，射频厂商需要通过优化产线上的工艺来保障产品的性能稳定和控制成本，目前Skyworks、Broadcom、Qorvo、Qualcomm这四大巨头均为IDM厂商。
滤波器市场被海外垄断的背后在于专利的集中
射频滤波器市场格局高度集中的背后原因在于专利的壁垒。如今Murata（村田）和Taiyo Yuden（太阳诱电）等日本厂商在Saw专利申请数量方面处于领先地位，而Qorvo、Qualcomm（高通）和Broadcom（博通）等美国厂商则在体声波滤波器专利领域处于领先地位。某领域专利的数量标志在该领域技术掌握程度，村田和太阳诱电在Saw滤波器专利申请数量的领先奠定了其在Saw市场的垄断地位，同样Qorvo和Broadcom在体声波滤波器专利数量上遥遥领先。
截至2017年7月，全球630多位专利申请人共申请了6550多项射频声波滤波器发明专利。KnowMade预测2017年单年专利数将达240项。在全球射频专利中，Saw滤波器相关专利数量最多。而体声波滤波器中，Fbar滤波器的专利数明显高于Baw-SMR滤波器专利数。相关专利的申请始于上世纪70年代的日本，当时兴起的声表面波滤波器主要用于中频电视。2000年左右，随着智能手机的兴起，体声波滤波器开始应用于3G手机通信，跟体声波相关的专利申请数量迅速上升。
科技行业不同于传统行业，技术起着关键作用。在传统制造业，供需是最核心的因素，供需的变化及优势往往决定了行业的前景。而科技行业，创新是永恒的旋律，跟得上创新节奏的公司能够获得跨越式发展。
射频滤波器创新曲线在2010年后趋于平缓。Web of Science网站中，以“射频前端”为关键词检索的相关论文，被引用量排行前十的主要为2005年以前的文章。2005年以后射频前端领域高引用论文数量较少。一定程度上体现了近十年来射频前端领域创新的变缓。
射频巨头通过并购扩展技术能力
滤波器生产线投资金额一般较大。以国内厂商卓胜微为例，其高端射频滤波器芯片及模组研发和产业化项目的总投资金额为22.74亿元。
而国外各厂商在滤波器领域积累深厚，生产线更完善，产能也更高。以Qorvo为例，Qorvo及其前身——TriQuint和RFMD公司均以并购方式提升滤波器产能。TriQuint在2001年Sawtek合并，而2004年收购了擅长于Baw技术的TFR Technologies公司，通过连续并购Qorvo强化其射频滤波器技术能力。高通斥资30亿美元与TDK合资挺进滤波器市场。而Broadcom也从收购了英飞凌的体声波业务，扩大体声波滤波器市场份额。
行业领先厂商不仅在Saw、Baw及Fbar滤波器领域具有较强的技术积累的核心的工艺和专利，也对射频前端各个环节积极布局。例如Qorvo、Broadcom和Murata均布局了射频模组产品。Qorvo由于拥有自己的工厂，在生产和封装方面具有丰富经验，开发出了创新的封装技术，集性能稳定、外观小巧、性价比高、极低功耗等优势于一身。
全球各厂商先后多次在滤波器领域提高产能，扩产的驱动原因主要是移动通信的技术迭代和消费电子的兴起。如日本企业Murata、太阳诱电等纷纷在2014年前后扩充滤波器产能，以适应快速兴起的4G、LTE以及增长的4G手机零部件需求。而从2017年起至今，5G和IoT进展飞快，Qorvo、高通等国际知名厂商均通过收购、建厂等方式扩充滤波器产能，试图在5G时代中抢占先机。
国际射频巨头盈利能力如何
射频前端行业现有格局呈现出Broadcom、Skyworks、Qorvo、Murata、RF360五强垄断的特征。
在智能手机射频前端滤波器领域，尤其是体声波滤波器领域，Broadcom是市场领导者。据Yole分析，滤波器成为助推MEMS市场的最强劲引擎，如果不包括射频器件，MEMS市场在2011-2023年间增长率仅为9%；若再加上RF MEMS，则整个MEMS市场的年复合成长率达到17.5%。2017年，由于在体声波滤波器领域的优异表现，Broadcom成为全球MEMS领域最大的供应商。2015年，Avago与Broadcom合并，奠定了行业领先的滤波器技术基础，在收购英飞凌体声波业务后体声波滤波器市场份额扩大至65%以上。据金智创新数据显示，2016年，Broadcom的Fbar滤波器出货量突破5亿颗。2019年中旬，苹果与Broadcom签订两年的射频前端订单，以应对5G手机需求。受到疫情影响，博通2020年第一季度业绩略逊于预期。
Murata是全球Saw滤波器龙头，在2012年~2016年间，受益于苹果供应链、智能手机通信模块增长、压电器件需求景气等影响，Murata营收增长明显。从2003~2018年，Murata营业收入年复合增长率达到8.66%。Murata在2019财年业绩相对下滑，公司营业利润率同比下降5.1%，主要是由于客户与代理商存在库存调整，产品用途广泛性降低，整体出现萎缩。在通讯设备领域，5G智能手机和基站推动MLCC和射频滤波器及模块需求增长，Murata仍保持增长态势，2019年营收同比上升4.1%。2020年初，由于疫情缘故，Murata于菲律宾、马来西亚的代工厂以及日本的福井雄、出云和福山代工厂均经历停产，目前虽已大部分恢复生产，但仍将对2020财年营收造成影响。
Baw和SOI等核心技术搭配公司差异化的解决方案，扩大了Qorvo的收入，其基于Baw推出的天线接收器和分集接收模块等产品都带来了广阔的增长机会。Qorvo在2020第一季度的销售额也超越了竞争对手Skyworks，销售额的增长主要依靠5G增量在基站和手机对于射频器件需求不断增长。Qorvo在2019年收购了4家公司以扩充其产品线。
Skyworks作为行业内的龙头企业，销售额同比2019Q1下降了5.4%，主要原因是新冠疫情导致中国市场需求下降。在各细项指标上，Skyworks依然延续了稳健高效的运营风格，毛利率依然保持在高位49.0%，净利率达到了23.6%。Skyworks的销售额增长大多依靠公司产品线的高效运营和内生增长而非并购。
2020年第一季度Skyworks与Qorvo净利率均出现一定程度下滑，推测由于疫情导致复工进度减缓。毛利率上，两公司差别较小，而净利率上，Skyworks的净利率远高于Qorvo。
Broadcom是射频方面的领导企业，在收购英飞凌体声波业务后扩大了Baw滤波器市场份额。
电子行业
射频滤波器为寡头垄断市场，关注国产替代机会
射频滤波器国产化率仅为低个位数，替代空间广阔
我国国内滤波器市场严重供小于求，国产量与需求量相差甚远。我国是全球最大的Saw滤波器市场，据智研咨询数据统计，2018年Saw滤波器市场规模达到了154.8亿元，同比增长4.97%，消费量为151.2亿只，而产量只有5.04亿只，国产Saw的产量长期以来都不及需求量的10%。
国产替代趋势下，国内射频滤波器厂商迎来发展机遇。及时抓住需求变化契机、率先匹配需求的厂商往往能够获得早期参与优势，在市场上脱颖而出，快速崛起。国内一批厂商也在迅速崛起，占领国内滤波器市场。由于中美贸易摩擦的影响，国内射频芯片去美效应凸显。与国际领先企业相比，国内厂商在自主研发能力、技术水平、完整的产业链等核心竞争力方面明显落后，目前本土厂商提供的产品主要集中于分立器件，并逐步向中高端模组渗透。
在射频前端模块中，射频滤波器起着至关重要的作用，国际射频巨头早期通过收购夯实滤波器技术基础。国际巨头Qorvo由RFMD和TriQuint合并而来，其中合并的重要原因就是TriQuint具备滤波器技术，且合并后Qorvo仍在着力发展滤波器技术。射频芯片龙头高通与日本滤波器大厂TDK也于2016年年初成立合资公司RF360，以布局射频滤波器市场。目前Murata也积极投入Baw和Fbar滤波器的研发中。国际龙头将主力精力集中在高频段Baw滤波器市场，而中低频Saw技术进展比较缓慢，也就成为了国产替代的重点领域。
参考文献来自：国元证券、驭势资本研究所
END
驭势资本是一家以研究驱动的硬科技精品投资银行，深耕集成电路、5G、物联网、数据智能和汽车科技领域，为顶尖的科技创业者提供专业资本服务。核心团队在硬科技领域拥有丰富的投融资经验，先后投资及服务的项目包括翱捷科技、臻驱科技、微众银行、微医集团、宏晶科技、晟矽微电子、地大信息、曼荼罗、美林数据、事成股份.
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/Km...
微信号
更多硬科技领域的技术和市场分析请关注驭势资本专栏。
