濾波器是無線通信的核心組件,在數據洪流高速貫穿的數字智能時代,其扮演的角色將愈發(fā)關鍵。由此也導致過去幾年中,國內資本的爭相進入,以及近兩年同業(yè)的相互廝殺。
對于當下國產濾波器的迷局,近日一家名為流深資本的非知名機構在公眾號“鐘林談芯”發(fā)表題為“糾結的國產濾波器:低國產化率與紅海競爭”的文章時,在重申紅海市場、內卷嚴重和專利風險之余,同時宣揚以TF SAW (薄膜聲表面波)為代表的新技術路線是中國真正實現國產化突破的“最好抓手”,假以時日便有望實現彎道超車。
究竟TF SAW能否擔此大任,還需從技術、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技術及其三大誤區(qū)
TF SAW類的第一顆產品,是國際濾波器龍頭廠村田制作所于2016年為了與BAW技術對抗推出Wi-Fi濾波器,村田稱其為IHP SAW(超高性能SAW)技術。
村田IHP SAW基本結構
通過引入溫度補償層和超薄的壓電層,同時具備了Q值高、頻率溫度系數低和散熱性好等優(yōu)點,足以媲美部分頻段BAW產品。兩年后,高通也發(fā)布了自己的TF SAW濾波器產品,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,很容易讓人產生此乃國產濾波器“救世主”技術的錯覺。然而國內外多家濾波器技術專家告訴集微網,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,而非濾波器設計研發(fā)與制造工藝。(技術與成本角度)
目前國內外所謂的TF SAW產線實際與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,實現的器件品質因數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)模生產制造,但也帶來了相應的技術壁壘和高昂成本。
以Soitec為例,為保證POI結構各層的高均勻度和高質量的批量生產能力,該公司采用鍵合剝離(Smart-Cut)技術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,但其采用的特殊設備幾乎每一臺都在數千萬元,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更容易造成同質化內卷,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對產品設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的技術內核在襯底,若無法在POI襯底這種核心技術上形成差異,TF SAW能做的只有同質化內卷。反觀BAW、TC SAW等其他高端濾波器,則能更在工藝和設計層面展現濾波器研發(fā)團隊的核心競爭力。
至于其他濾波器是紅海,TF SAW是藍海的設想,從村田的視角觀察便不難看出,其僅在少部分高端應用領域使用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實。
雖然國產襯底廠商近年來開始發(fā)力,晶正電子和青禾晶元等國產廠商都在POI襯底上進展明顯。不過,國產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化風險,未來將有一大批國產濾波器廠商因此受惠。
“這完全可以實現,因為TF SAW和Normal SAW產線幾乎一模一樣,甚至由于TF SAW襯底中有Si作為支撐層而不易碎片,反而降低了生產難度,”在被問及是否能將Normal SAW產線轉換為TF SAW產線時,一位國產濾波器生產商如是說。
誤區(qū)三:TF SAW是村田和高通的彎道,而非國產化超車道。(專利角度)
一位國產濾波器高層指出,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領域的劣勢,試圖打破Skyworks和Qorvo在高端濾波器領域的固有格局。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領域有著極其完整專利布局。查閱村田制作所在TF SAW領域的專利族便不難發(fā)現,其包括襯底材料在內的多項關鍵專利最早授權日期在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襯底也有大量技術落在村田的專利布局范圍內。高通的法務部門在給出風險評估時便指出,該襯底構成對村田專利的侵權,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風險。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。
近年來國產襯底材料開始發(fā)力,晶正電子和青禾晶元等國產廠商都在POI襯底上進展明顯,這將成為國產TF SAW成長的真正技術底色。不過,國產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化風險,未來將有一大批國產濾波器廠商因此受惠。
以上三個誤區(qū),足以證明國產濾波器的追趕無法靠押寶單一技術來實現,國內企業(yè)應放棄對單一技術的過度幻想,專注于基礎技術的積累和創(chuàng)新,通過不斷優(yōu)化現有技術,形成具有自身特色的技術體系。
國產迷思:單點押寶難突圍,合縱連橫顯勝勢
射頻領域的競爭不僅僅是某一種技術的競爭,而是整體技術能力的較量。前述國產濾波器企業(yè)高層強調,濾波器產業(yè)需要產品線“連橫”,產業(yè)鏈“合縱”,方能與海外巨頭形成競爭。
據了解,當前的領先企業(yè)如Broadcom、Qualcomm、Qorvo、Skyworks等,均具備FBAR、BAW、TC-SAW等多種濾波器技術的能力,同步也在研發(fā)TF-SAW技術。因此,國產濾波器公司不應將精力集中在某單一技術上,而應致力于全面掌握各種濾波器技術,以便應對未來市場的多樣化需求。
在濾波器行業(yè)中,擁有全頻段產品能力是關鍵。無論是TF-SAW、BAW還是其他技術,最終目標是實現全頻段覆蓋。這將使國產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。盡管當前某些頻段的技術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)同設計將有助于迅速提升性能,并具備強大的市場競爭力。
國產濾波器行業(yè)的發(fā)展不僅僅依賴于技術本身,還需要一個“合縱”的產業(yè)鏈協(xié)同模式。據知情人士透露,國內目前最大的兩家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體兩家優(yōu)秀的國產濾波器企業(yè)進行PAMiD項目的深度合作。國產射頻互補結合正在發(fā)生,濾波器公司并不是孤獨作戰(zhàn),相信國產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。
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