华为5G回归，离不开国产滤波器，背后技术来自这家武汉公司？

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作者|关注半导体的 来源|奇偶派(ID：jioupai)

自2020年10月，华为发布最后一款全系全搭载5G的智能手机Mate 40以来，已经过去了三年。

三年中，在美国全方位制裁叠加中国微电子产业链落后的境况下，无论是海思自研麒麟芯片，还是遥遥领先5G技术，均因逆全球化的围追堵截而宣告搁置。

但在2023年中，众多消息在不断证明甚至“实锤”华为5G已然回归。

先是3月底，徐直军在2022年业绩发布会上谈起5G手机时，孟晚舟和余承东的微笑被多家媒体过度解读，认为5G手机正在路上；8月份，余承东在发布鸿蒙4.0时，一句“轻舟已过万重山”，再次加深网友对华为即将发布5G手机的猜测。

在接下来的7月中，赛微电子发布公告表示，公司的体声波滤波器（BAW）已经量产，并向客户小批量供货，而该部件也是阻碍华为重新回归5G的主要难点，资本市场中，部分人士认定这个客户就是华为。

而8月29日午间，在毫无征兆的情况下，华为突然推出“HUAWEI Mate 60 Pro先锋计划”，还未发布的旗舰机Mate 60 Pro低调上架开售，共有雅川青、南糯紫、雅丹黑、白沙银四种颜色可选，售价6999元起。

随后，有关华为Mate 60 Pro的讨论引发全网热议。通过网络测速软件测试可以看到，华为Mate 60 Pro的平均下行速度达到了436.66Mbps，上行速度则是70.26Mbps。按照中国信通院《全国移动网络质量监测报告》数据，全国5G网络下行和上行均值接入速率分别为352.09Mbps和76.98Mbps。Mate 60 Pro的网速下行速度超过、上行速度接近上述数据。

关于高通恢复对华为的5G芯片供应也早已被官方辟谣。6月13日，华为终端业务CEO余承东辟谣相关传言，他表示：“虽然双方一直在努力推动谈判，但目前高通对华为的芯片供应依旧处于禁令的状态。”

而这也意味着国内的5G全部打通，那么，在5G的应用中最重要的一环是什么？又有哪些国内公司发挥了关键作用？

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BAW滤波器——国产5G攻坚山头

想要了解5G最新的突破方向，便要了解曾经被“卡脖子”的地方。

实际上，早在数年之前，华为在基带方面就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。

但手机作为精密电子产品，在技术的设计以外，制造能力也是重要的一环，整个产业链的设计、制造单靠一个国家的能力确实无法覆盖，在全球化的大背景之下更是如此，故在通信模块上，仍有部分依赖国际厂商生产。

目前，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。其中，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，也是华为近三年中一直被卡脖子的地方。

在制裁刚刚开始的2020年3月，英国《金融时报》就曾对华为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。

也就是说，华为过去无法使用5G的最大难点，便是射频前端的制造。

资料来源：Wind， 国元证券研究中心 

而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，是其中最重要的组件。从市场份额来看，据Resonant数据，2020年滤波器占射频前端市场份额便达到了50%以上。

而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也在扩大。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，在5G时代里，滤波器，特别是体声波滤波器的应用量将进一步增加，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。

资料来源：Qorvo， 国元证券研究中心 

而价值逐渐提升的滤波器，也有着不同的分类，具体来说，目前主流的手机滤波技术——声波滤波技术也分为了表面声波SAW以及体声波BAW技术。

资料来源：Murata、Broadcom

光大证券研究所整理 

进一步地，SAW技术可以细分为普通类、TC-SAW（温度补偿）和 I.H.P-SAW（高性能），而BAW技术可以分为SMR（固态装配反射层）和FBAR（薄膜腔体）两种。

其中，SAW是一种沿着固体表面传播的声波，当压电内部晶体结构受到压力发生形变，内部出现净电荷从而在表面形成电压差的特点，制成IDT换能器在物体表面产生声波，而特定频率外的声波会在垂直表面的方向上迅速衰减，最终完成对特定频段信号的滤波。

但SAW滤波器也有局限性。高于约1GHz时，其选择性降低；在约2.5GHz，其使用仅限于对性能要求不高的应用。SAW器件易受温度变化的影响，是个老大难问题：温度升高时，其基片材料的刚度趋于变小、声速也降低。

此时，在滤波器中进行垂直传播的BAW滤波器便应运而生，由于固体中的声速远大于空气中的声速，99%以上的声波能量会在固体和空气的边界处反射回来，造成全反射现象，形成驻波。通常BAW滤波器在高频段的品质因数Q、插入损耗和阻带抑制要远好于SAW。

 声学滤波器产品频谱覆盖情况

资料来源：国元证券研究中心

适用频率更高、功率容量更大的原因，使得BAW滤波器得到了消费电子设备企业的广泛认可。在5G时代，单晶及多晶BAW滤波器受到广泛应用，其低功耗，高隔离度和CMOS兼容性使其成为RF通信领域的主要器件。

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：一是采用数源科技手机壳，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。二便是从技术到制造商完成国产替代，实现真正突围。

外挂手机壳作为可行的一种方案，但并非长久之计，尤其是对于华为这样的巨头来说更是如此。

但滤波器的国产自主化，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。

也正是这样，使得BAW滤波器成为了中国自主迈向5G攻坚的最高山头。

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行业壁垒已成

高端产品成国产突围主攻方向

而国内在技术困顿的同时，国际厂商却已经随着滤波器价值的不断增长，筑起了极高的护城河。自2G时代到5G时代，射频滤波器用量由个位数增至100颗以上，产量与价值齐升，共同推高了这个市场的价值。

同时，手机滤波器行业属于技术密集型，对于模拟 IC 的设计经验以及相关专利工艺技术布局的要求极高，近年来，在密集并购催生滤波器行业新龙头过程中，行业格局进一步集中。

据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。其中，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%。

SAW滤波器中，由于先入者的原因，市场几乎完全被日系厂商垄断。其中村田Murata占据 47%的市场份额，TDK东电化占比为21%，太阳诱电为14%，美国厂商Skyworks、Qorvo分别占据 9%、4%的市场份额，合计CR5达到 95%。

而在5G所必需的BAW滤波器上，则由于兴起较晚，且由于技术工艺以及专利布局路径与SAW差异较大的原因，导致日系厂商布局较少，目前由博通（Broadcom）独占87%的市场份额。

SAW、BAW 市场格局

资料来源：Yole，光大证券研究所整理

而纵观SAW与BAW滤波器厂商发展的路径，我们便能发现一大特征，即市场格局高度集中的背后原因在于专利的壁垒。

如今村田和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，而高通和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。

声波滤波器专利申请人排名

资料来源：KnowMade， 国元证券研究中心 

而在近些年中，射频滤波器创新曲线逐渐趋于平缓，无论是新专利或是射频前端领域的高引用论文，均在快速减少，一定程度上也体现了近十年来射频前端领域创新的变缓，而这，也给了后来者国家的滤波器企业与制造业企业弯道超车的机会。

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设计制造双端突破

赛微与敏声共同推进BAW量产

而国内相关企业，也在自然消费需求快速攀升与制裁大背景下国产化替代的共同推动下，向射频滤波器这个寡头垄断市场发起了进攻。

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。我国是全球最大的智能手机市场之一，尽管大部分器件已实现国产化，但长期以来，位于价值链顶端的射频器件一直被美日厂商把控。全球约95%的射频半导体被美日厂商垄断，我国每年有高达90%的射频前端需要进口，而在被制裁之时也只得仰人鼻息，国产替代需求极为强烈。

作为后发者，中国企业选择了攻坚尖端技术——BAW滤波器，该方向也成为了国产突围的关键要点。

而惊喜来得也确实突然，7月16日下午4点35分，中国及全球最大的MEMS晶圆代工厂赛微电子正式官宣，其首款国产BAW滤波器实现量产。

赛微电子前身耐威科技成立于2008年，于2015年在创业板上市，主要从事导航业务和航空电子业务。2016年通过全资收购瑞通芯源获得全球领先的MEMS纯代工领域龙头瑞典公司Silex控股权，同年公司在北京开始筹划建设FAB3 8英寸MEMS代工厂。

在接下来的数年中，多次通过引入国家战略产业基金、非公开发行、剥离其他业务的方法，将公司转型成为MEMS工艺开发、MEMS代工制造、氮化镓外延材料和功率器件的专业制造商。

而赛微电子也很清楚自己的方向，定位于中游代工环节，全资子公司Silex拥有164项国内/国际MEMS 核心专利，同时具备多项目并行开发的能力，满足客户多样化多批次需求，拥有了极强的工艺开发能力与制造能力。

在股东方面，公司实控人和核心研发人员具备深厚的行业背景，研发实力积淀深厚。而大基金作为企业的第二大股东，快速完成产业投资与MEMS产线的建成，是技术与背景均得到认可的“国家队”半导体企业。

而在制造端的代工企业外，与赛微电子共同参与BAW制造，扮演技术端提供者则是国产射频前端BAW滤波器行业知名企业——武汉敏声。

武汉敏声官网显示，企业由武汉大学工业科学研究院孙成亮教授联合14名国际知名业内专家共同创立。公司以射频滤波器为拳头产品，同时覆盖压电式麦克风以及压电超声传感器芯片，致力于打造成一家集设计、生产和销售于一体的企业。公司具备完整的自主知识产权，已经注册百余项专利，建立了多维度多层次的专利壁垒。

而据公开资料显示，华为此前也曾委托两项技术开发合同给武汉敏声，主要涉及射频开发。

2022年12月30日，武汉敏声和赛微电子宣布合作共建的敏声-赛莱克斯北京8英寸BAW滤波器产线，在北京亦庄区全面通线，后来的公告也显示——某款BAW通过客户验证，6月份量产出货。

当然，对于外界猜测的公告中屡次提到的某客户，还并未指明为华为。而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。

不过，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。

而最后结果究竟如何，是否由全国产代工，在一周后发布会上，华为也自然会揭晓。

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写在最后

华为开售新机这一事件，给已经持续四年之久的两个大国的新型科技关系增添了一抹新的色彩。

华为Mate 60国产化的回归，或许并没有那么完美，但其代表的意义却不言而喻：时隔1557天后，代表着中国半导体产业硬实力的产品终于回归。

“雪压竹枝低，虽低不着泥。一朝红日出，依旧与天齐。”或许，这才是华为与中国微电子产业链这三年最真实的写照吧。

参考资料：

1.《5G创新大周期+供应链本土化，射频滤波器国产化机遇解析》，国元证券；

2.《SAW 和 BAW 滤波器空间广阔，东方银星入股武汉敏声卡位 BAW 赛道》，光大证券；

3.《赛微电子：成长中的MEMS代工龙头，初心不改虽远不怠》，华安战略科技。

编者按：本文转载自微信公众号：奇偶派(ID：jioupai)，作者：关注半导体的