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慢慢期待,, ◆ ◆ 深圳Allan 发表于 2020-08-15 18:14:30 [大富科技吧] 5G产业链专题报告:射频滤波器国产化机遇解析未来智库21小时前未来智库官方账号优 5G产业链专题报告:射频滤波器国产化机遇解析未来智库21小时前未来智库官方账号 优质财经领域创作者获取报告请登录未来智库www.vzkoo.com。1、射频滤波器:射频前端中价值量最大的细分领域1.1 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。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。1.2 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。2. 射频滤波器的主要技术路线2.1 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。2.2 三类主流射频滤波器:Saw、Baw-SMR、Fbar2.2.1 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/,其中 V 是 Saw 的速率,大约为 3100m/s, 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。2.2.2 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。2.2.3 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

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08月16日 14:11
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