射频前端兵家必争之地：滤波器

大于2.5GHz的频段（例如4G TD-LTE的Band 41）等，这时候SAW就不够用了，必须使用体声波（BAW）滤波器。

BAW滤波器不同于SAW滤波器，BAW滤波器内的声波垂直传播，贴嵌于石英基板顶、底两侧的金属对声波实施激励，使声波从顶部表面反弹至底部，以形成驻声波。在>2.5GHz的频段，BAW压电层的厚度必须在几微米量级，因此，要在载体基板上采用薄膜沉积和微机械加工技术实现谐振器结构。

为了把声波的能量局限在滤波器体内，可以使用BAW-SMR技术或FBAR技术。BAW-SMR技术通过堆叠不同材质的薄层形成一个反射器，而FBAR技术则在有冤屈下方蚀刻出空腔以实现悬浮膜。

BAW滤波器

BAW滤波器在高频段可实现低插入损耗和高Q值，成为高性能射频系统的首选。然而，BAW滤波器的成本目前还很高，这成为了限制BAW普及的重要因素。

滤波器的发展展望以及中国半导体业的机会

在未来，射频滤波器市场还将迎来更多增长。这是因为，随着4G的成熟和5G的来临，手机支持的频段数量正在上升。在2012 年全球3G 标准协会3GPP 提出的LTE R11 版本中，蜂窝通讯系统需要支持的频段增加到41 个。

根据射频器件巨头Skyworks 预测，到2020 年，5G 应用支持的频段数量将实现翻番，新增50 个以上通信频段，全球2G/3G/4G/5G 网络合计支持的频段将达到91 个以上。对于一个频段而言，一般至少需要两个滤波器，因此手机频段数上升的直接结果就是手机中使用的射频滤波器数量上升，而手机中滤波器的成本也在日渐上升。

无线频段数量的演变（1999 年-2012 年）

手机中滤波器成本（美元）演变

滤波器市场的前景可谓一片大好，但是滤波器仍然是射频前端中最具挑战性的模块。目前，射频前端中大部分器件的制造工艺都在渐渐成熟，如PA使用的GaAs，LNA和射频开关使用的RF SoI等等，整个射频前端的集成度也在越来越高。

然而，滤波器的设计和制造仍然非常困难，成为提高整体射频前端模块集成度的短板。在未来，射频前端的高度集成化是必然的发展方向，高度集成化的射频前端模组可以实现更低的成本，更高的性能，最关键的是可以给系统集成商提供turn-key方案。所以，谁在滤波器的制造和集成上发展最快，谁就能成为射频前端模块市场的主导者。与之相反，在滤波器领域技术落后的公司将在整个射频前端市场的竞争中渐渐落后。

目前，SAW 滤波器的主要供应商是TDK-EPCOS 及Murata，两者合计占有60-70%市场份额；BAW 滤波器的主要供应商是Avago 及Qorvo，两者占有90%以上市场份额。

对于中国企业，在滤波器领域的技术积累仍显薄弱，在saw 滤波器领域，国内主要厂商包括以中电26 所、中电德清华莹为代表的科研院所、无锡好达电子等厂商，科研院所的产品主要面向军用通信终端设备。而滤波器技术目前仍是公司甚至国家的核心技术。去年，天津大学教授张浩在美国被指控窃取FBAR BAW滤波器方面的商业机密而被美国方面控制，可见其重视程度。

对于中国企业来说，在滤波器行业必须踏踏实实进行技术积累。首先，中国必须有SAW／BAW滤波器的高质量加工厂。例如，对于SAW滤波器来说，SAW滤波器的工作频率由电极条宽度、压电材料性质所决定，电极条愈窄，频率愈高。采用半导体0.2~0.35μm级的精细加工工艺，可制作出2~3GHz的SAW滤波器。

因此曝光设备和光刻技术是制作高频SAW滤波器的关键设备。另外利用传播更快的声表面波波动模式或传播速度更高的压电材料是提高滤波器工作频率的另一个手段。中国半导体企业需要在加工和材料技术上有自己的技术储备才能制造出出色的滤波器。

其次，中国必须有SAW／BAW滤波器设计人才储备。除了加工之外，如何设计SAW／BAW滤波器也是一个极其重要的因素。

目前中国SAW／BAW滤波器设计还有不少难点尚待突破，例如如何解决SAW滤波器的温度漂移问题（即在如何让SAW滤波器在不同温度时的频率响应尽量不变）。SAW／BAW滤波器的设计与制造工艺息息相关，设计必须紧密结合制造工艺进行，设计者也必须对于制造工艺有扎实的理解。

在目前，滤波器设计最好的模式还是IDM，设计和制造在同一家公司进行可以保证最优设计结果，而Fabless 的模式在滤波器技术发展尚不成熟的今天还不是一个最好的选择。

最后，滤波器设计必须考虑集成。在未来，射频前端集成化是必然的趋势，一家只提供滤波器的厂商很难在市场上找到位置，这也是为什么之前RFMD和TriQuint合并的理由之一。

一个理想的滤波器设计团队最好是一个射频前端公司的一个部门，而非自成一家，这样才能提供一体化的射频前端模块方案。为了提高集成度，中国半导体企业还必须大力发展封装技术。