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01
聲波濾波器的演進
最重要的元器件
射頻（Radio Frequency）表示能夠遠距離在空間傳播的電磁波頻率，一般范圍在 300k-300GHZ，用于進行無線通信。射頻系統是通信系統中負責處理射頻信號發送與接收的部分，包含射頻收發器，天線以及射頻前端。其中，射頻前端分為發射通路和接收通路兩部分，發射通路包含功率放大器、雙工器等，接收通路包括天線調諧器、濾波器、低噪聲放大器以及開關等；
功率放大器 PA（Power Amplifier）：將基帶小功率信號放大至傳輸要求以上，通過天線進行發射；
濾波器（Filter）：允許特定頻率信號通過，過濾其他頻段信號，從而解決不同頻段和通信系統之間的信號干擾；雙工器（Duplexer）由兩個濾波器組成；
射頻開關（Switch）：負責信號通路的導通與截止，從而實現信號切換功能；
低噪聲放大器（LNA，Low Noise Amplifier）：用于放大微弱信號，且噪聲較小，信噪比較高，常用于接受通路；
雙工器（Diplexer）：由兩組不同頻率的帶通濾波器組成，利用高通低通帶通濾波器的分頻功能，使得兩條信號路徑可以使用同一天線或傳輸線，實現同一天線對兩種不同頻率信號的接收發送。
細分領域——濾波器
需求量：通信技術從2G 發展至5G，手機通信頻段數目從2G 的4 個頻段上升到5G 的50 多個頻段，每新增一個頻段將需要增加相應頻段的濾波器，因此頻段數量的增加將會帶動濾波器市場需求量的增長。高端4G 手機的濾波器用量一般不超過20-30 顆，目前5G 手機發展尚處早期，單機的濾波器用量需求超過40-50顆，相比4G 手機單機濾波器用量提升80%甚至更多。
價值量：在濾波器用量增長但手機內部空間有限的情況下，5G 時代的濾波器將會趨向小型化和模組化。濾波器的升級發展將對其在芯片設計、制造和封裝測試等方面提出更高要求，從而推動單機聲表面波濾波器的價值量不斷提升。未來5G 手機將需要實現更復雜的功能，包括多輸入多輸出（MIMO）、智能天線技術（如波束成形或分集）、載波聚合（CA）等，濾波器的單機價值量還將持續提升。
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下游應用場景
手機市場：移動終端（手機）市場是當前規模最大、競爭最激烈的市場。據 IDC 估計，全球手機市場每年射頻濾波器、雙工器、多工器芯片的需求超過百億美元，占據射頻前端市場總份額的一半以上。當前，中高端 BAW/TC-SAW 芯片市場份額主要被歐美日廠商所占據。
小基站市場：5G 小基站可能成為 BAW 濾波器應用的主要場景之一。據IDC 預測，到 2025 年，與宏基站匹配的小基站/微基站數量將達到 1500 萬臺，其中濾波器的總需求將對應約 80~100 億元的市場規模。在 5G 通訊場景下，頻率向高頻擴展，對濾波器小型化的需求進一步被明確，BAW 濾波器也成為替代介質濾波器的最佳方案之一。
物聯網市場：隨著物聯網的發展，全球采用蜂窩連接的設備形態不斷增加，自動駕駛、可穿戴設備、智能家居、無人機等行業高速發展。根據 IDC 機構預測，2020 年以后，全球將有超過 300 億臺的物聯網終端，它們都需要射頻濾波器的對應配置。
濾波器/雙工器——核心壁壘
移動端：
IDM為濾波器主要運營模式：半導體行業三種主要商業模式，IDM模式、Fabless模式和Fab-lite模式。
濾波器產業比較適合IDM模式：
濾波器屬于技術和資本密集型行業，對于設計經驗、專利布局及全產業鏈布局要求較高。濾波器的成本控制集中在晶圓和封測環節（特別是封測），Fabless模式難以體現成本優勢。
國際龍頭濾波器廠商基本采用IDM模式，兼具成熟的晶圓生產制造技術和后端封裝技術從而帶來技術成本雙優勢。
基站端：
三大進入壁壘：認證、技術積累、資金支持。行業進入壁壘較高，競爭主體相對穩定。
行業發展總體趨勢
為什么需要模組化：
多頻段導致射頻設計復雜程度增加，所需射頻前端器件數量不斷增加 。PCB板空間布局受限。
射頻前端模組：
射頻開關、低噪聲放大器、濾波器、雙工器、功率放大器等兩種或者兩種以上的分立器件集成為一個模組，從而提高其集成度與性能并使其體積小型化。
模組化封裝工藝：
電子封裝結構向高性能、高集成度、低成本的3D微系統方向發展。4G通訊模組分為天線、射頻前端、收發器和數據機等四個主要的模組。未來5G射頻模組的重要發展趨勢是毫米波天線AiP封裝。
驅動因素：
提高性能；異質集成；成本控制。
BAW滲透率提升：
2G/3G/4G時代，SAW濾波器憑借較低成本主導市場，BAW濾波器在高頻市場更具優勢。頻帶從低頻向高頻的發展促進BAW市場份額的提升。
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02
SAW&BAW
聲學濾波器分類
聲學濾波器——SAW
原理：利用壓電陶瓷、鈮酸鋰、石英等壓電石英晶體振蕩器材料的壓電效應和聲表面波傳播的物理特性制成的一種換能式無源帶通濾波器。
產品結構：在具有壓電特性的基片材料拋光面上制作兩個聲電換能器－叉指換能器(Interdigital Transducer，IDT)，分別用作發射換能器和接收換能器。
工藝：以石英、鈮酸鋰或釬鈦酸鉛等壓電晶體為基片，經表面拋光后在其上加一層金屬膜，通過光刻工藝制成兩組具有能量轉換功能的交叉指型的金屬電極，分別稱為輸入叉指換能器和輸出叉指換能器。
產品運作流程：輸入IDT接上交流電壓信號時，壓電晶體基片表面產生振動，并激發出與外加信號同頻率的聲波，此聲波主要沿基片表面與叉指電極垂直的方向傳播。其中一個方向的聲波被吸聲材料吸收，別一方向的聲波則傳送到輸出叉指換能器，被轉換為電信號輸出。
聲學濾波器—SAW細分產品差異
SAW濾波器產品未來技術變化趨勢：
海外廠商TC-SAW技術逐步成熟，未來在SAW產品中份額將逐步提升，中國廠商發展相對滯后。
Murata首先研發出I.H.P-SAW濾波器，適用頻率達到3.5GHz，性能表現與BAW濾波器相當，使得SAW技術能夠進入高頻段市場（如Wi-Fi射頻前端領域）。除適用于高頻、改善低頻率溫度系數（TCF）、散熱性良好外，I.H.P_x0002_SAW濾波器具備帶寬調整的自由度，同時較傳統SAW濾波器有小型化的尺寸優勢。
聲學濾波器——BAW
與SAW不同，聲波在BAW里垂直傳播。BAW使用石英晶體作為基板，貼嵌于石英基板頂、底兩側的金屬對聲波實施激勵，使聲波從頂部表面反彈至底部，以形成駐聲波。
基本結構：兩個金屬電極夾著壓電薄膜(在 2GHz下厚度為2um)，聲波在壓電薄膜里震蕩形成駐波。
板坯厚度和電極質量（mass）決定了共振頻率。BAW諧振器應用MEMS工藝，以便將石英晶體的工作機理擴展到更高頻率。BAW濾波器壓電層的厚度必須在微米量級，因此需在載體基板上采用薄膜沉積和微機械加工技術實現諧振器結構。
聲學濾波器——BAW-SMR&FBAR
為把聲波留在壓電薄膜里震蕩，震蕩結構和外部環境之間必須有足夠的隔離才能得到最小loss和最大Q值：
方案一：BAW-SMR：為防止聲波進入基板層，在震蕩結構下方增加布拉格反射層(Bragg Reflector)，把聲波反射到壓電層里面。
方案二：FBAR，采用硅底板，借助MEMS和薄膜技術制造。包括硅反面刻蝕型和空氣隙型兩種。
總體來看，TC-SAW用于低頻段和中頻段，BAW一般用于中頻段和高頻段。在5G Sub-6G頻 段中，BAW-SMR和FBAR為主流技術。在超高頻段，需要采用XBAR、LTCC、IPD（Integrated Passive Device）等技術。
SAW 與 BAW 濾波器的技術特點
SAW/BAW技術發展趨勢
小型化：市場主流的縮小SAW/BAW濾波器體積的方法有三：
優化器件用芯片設計，使其體積更??；
改進器件的封裝形式；
將不同功能的SAW/BAW濾波器封裝在一起，構成組合型器件以減小PCB的占用面積。
高頻、帶寬化：電子整機高頻、寬帶化趨勢要求SAW/BAW濾波器必須提高工作頻率和拓展帶寬。對于適用頻率較低的SAW濾波器，其常見改進方法如下：
優化設計IDT的電極結構；
提高曝光設備和光刻技術能力；
利用聲表面波傳播速度更高的壓電材料。
集成化：利用先進封裝集成技術（SiP），基于各種元件的特點，將多個元件芯片封裝集成在一個外殼中。如采用SOI工藝將濾波器模塊和其他射頻前端模塊進行單片集成。
03
市場競爭格局
全球競爭格局
SAW 專利競爭格局基本穩定，5G 時代 BAW 技術快速發展，專利競爭激烈。至 20 世紀末，世界各國先進濾波器廠商紛紛開始布局 SAW 技術專利，相關 IP 數目大幅度增長，在 2006 年后行業布局成熟，專利格局基本穩定。其中，村田在 SAW 濾波器的各類工藝以及集成化方面專利申請量超過 1000 項，是該領域無可爭議的龍頭廠商。
2015 年開始，隨著通信標準更新換代的加快，5G 通信模組的升級需求推動了 BAW 技術的發展，博通擁有超過 300 項 BAW 技術專利，屬于全球體聲波技術領導者，但近年來發展方向朝模組化演變，其在 BAW 結構上的專利新申請步伐逐漸放緩。由于 BAW技術隨著通信標準的演進變化日新月異，這就給了許多后來廠商在專利布局上的反超機會。
手機濾波器行業屬于技術密集型，對于模擬 IC 的設計經驗以及相關專利工藝技術布局的要求極高。在手機射頻領域，聲波濾波器已經基本淘汰 LC 濾波器以及陶瓷濾波器，經歷了 90 年代以來不斷的市場競爭以及技術整合并購，形成了日系、美系兩派廠商壟斷 SAW 以及 BAW 市場的競爭格局。
密集并購催生濾波器行業新龍頭，行業格局進一步集中。與濾波器廠商相關的并購和整合可以分為三類：第一是基帶芯片廠商與射頻芯片廠商之間的整合，形成基帶和射頻一體化提供方案；第二是射頻芯片廠商收購濾波器廠商，形成射頻芯片與濾波器的一體化解決能力；第三是巨頭之間的強強聯合與整合，提供射頻終端的整體解決能力。
全球射頻前端產業并購趨勢
國產替代邏輯
濾波器國產替代主要看移動端：
移動端濾波器：國內廠商少部分布局中低端SAW，BAW濾波器目前僅有天津諾思等極少數可量產。
基站端濾波器：國內廠商已基本實現國產化。
移動端濾波器國產替代的邏輯主要如以下：
國內濾波器目前自給率低，國產替代空間極大。國內下游終端廠商逐漸占據市場份額。
國內前后道工藝能力增強帶動生產效率提高和成本控制：國內濾波器前道工序（如德清華瑩具備的3- 8英寸鉭酸鋰晶片生產能力）和后道封裝（如麥捷科技2016年募投4.5億基板的終端SAW封裝工藝開發與生產項目）能力逐步增強，有利于帶動國內濾波器產業生產效率和成本控制能力的提升。
對于國產替代的進程，我們做如下階段性的預期：
短期：看好已有濾波器產線實現初步量產的廠商將在技術迭代中占據優勢，有望領先其他廠商實現對中高端濾波器產品的技術突破。隨產品在終端客戶側的驗證導入，業績有望率先實現爆發。
中長期：Fabless經營模式下初步布局濾波器產業的射頻芯片設計廠商（如卓勝微）有望趕上。芯片設計及生產廠商（如麥捷科技、好達電子）有望在自身成長同時帶動上游晶圓、材料廠商發展。
手機濾波器國內廠商
技術能力薄弱，SAW 濾波器自給率不足 5%。中國是射頻濾波器的消費大國，然而國內廠商尚處于供貨陶瓷介質濾波器的階段，只有少數廠商進入 ODM 以及品牌客戶供應鏈，小批量供貨 SAW 濾波器，產能嚴重不足，國產自給率小于 5%。
在 SAW 濾波器領域，目前卓勝微、德清華瑩、好達電子、麥捷科技的 SAW 濾波器已經通過部分品牌廠商驗證階段，開始為 ODM 以及 HOVM 進行量產供貨。
BAW 濾波器擁有尖端技術布局，有望成為突圍關鍵。國內擁有 BAW 技術的廠商包括中電 26 所、開元通信、天津諾思、武漢敏聲，目前中電 26 所及開元通信產品尚處于研發驗證階段，而天津諾思已經在天津、南昌等地投產 15 億顆/年 的 MEMS 工藝生產線，已經實現了批量量產。
04
商業機會及風險揭示
上市公司分析
德清華瑩
好達電子
漢天下
諾思微
麥捷科技
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卓勝微
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風險揭示
下游國產替代需求不及預期：目前安卓市場射頻前端模組的主要供貨商仍為 Skyworks、Qorvo 等全球龍頭，國內廠商無論在 PA、濾波器還是接收端射頻模組還處于替代的初級階段。若國產廠商替代需求不及預期，將導致業內相關濾波器廠商發展空間及速度不及預期。
先進濾波器成果轉化進度不及預期：BAW 濾波器屬于先進濾波器技術，其產品從設計、試產到產線磨合和正式量產往往需要較長時間，且產品需要與終端客戶進行長期設計磨合才能正式進入供應鏈，從設計到正式生產的過程中任一環節進度放緩都有可能影響整體產品開發進度。
審核編輯：黃飛
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工商網監
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