5G手机需向下兼容3G/4G频段,这决定了射频前端产业链的协作重心仍落在Sub-6GHz。从材料、滤波器到功率放大器(PA)、开关,再到模组封测,各环节分工明确:上游压电材料与晶圆工艺决定滤波器性能,中游器件设计与制造决定频段覆盖能力,下游模组集成与封测则决定多频段共存下的整机表现。 据Yole、招商证券数据,5G(Sub-6GHz)占手机射频前端市场规模的42%,毫米波仅占1%,WiFi5与WiFi6分别占12%和10%——这意味着兼容3G/4G的Sub-6GHz频段,仍是射频前端产业链分工协作的主战场。
上游:材料与滤波器分工
滤波器是射频前端的核心器件,主要通过电容、电感、电阻的组合,对通信通道中的信号频率进行筛选,解决不同频段和通信系统之间的信号干扰问题。衡量其性能的核心指标是Q值和插入损耗。
目前主流手机滤波器均为声学滤波器,分为SAW(表面声波)和BAW(体声波)两大类。SAW滤波器在铝酸锂或铌酸锂单晶晶圆上采用光刻、镀膜等工艺进行图形化处理,芯片表面结构和制作工艺较简单,适用于10MHz-3GHz频段;BAW滤波器在硅晶圆上加工设计,利用PVD或CVD设备制作压电薄膜,工作频率范围在1.5GHz-6GHz,最高可达10GHz以上。 二者在材料选择与工艺路线上的差异,构成了上游分工的基础。
中游:器件设计与制造协作
在5G Sub-6GHz频段(450MHz-6GHz),因拥有更大的带宽和更高的频率,BAW滤波器仍是首选;同时,因频段干扰少,性能和成本都较低的LTCC滤波器也会有少量应用。而5G手机要向下兼容3G和4G频段,所以3G和4G仍然是主要的滤波器战场。
从单机用量看,4G时代SAW用量为34个、TC-SAW为8个、BAW为19个。SAW滤波器市场中,村田市占率在50%以上;BAW滤波器领域,Avago和Qorvo市占率分别达到56%和38%。由于滤波器使用特殊的压电材料而非传统硅片,工艺细节很难把控,这些厂商普遍采用IDM模式。国内厂商目前大部分做的是SAW滤波器,SAW技术工艺已非常成熟,德清华莹、好达电子等具备普通SAW和TC-SAW量产能力。
下游:模组集成与封测协作
滤波器需与PA、开关等器件协同工作,最终以模组形式集成到手机主板。SAW和BAW滤波器仍是行业主要看点,LTCC应用场景相对有限。下游模组封测环节需将不同频段的滤波器、PA与开关整合,确保5G与3G/4G频段在同一终端内互不干扰、正常共存。 这一环节的集成能力,直接决定了手机向下兼容多制式频段的实际表现。
常见问题
5G手机为什么还需要3G/4G滤波器?
因为5G手机要向下兼容3G和4G频段,所以未来3G和4G仍然是主要的滤波器战场。从市场规模看,5G(Sub-6GHz)占42%,毫米波仅占1%,WiFi5与WiFi6分别占12%和10%,Sub-6GHz及以下频段仍是射频前端的主要构成。
SAW和BAW滤波器如何分工?
SAW滤波器适用于10MHz-3GHz频段,在1GHz以下具备成本优势;BAW滤波器工作频率范围在1.5GHz-6GHz,插入损耗更低、对温度变化不敏感,适用于要求更高的4G、5G通讯。二者在Sub-6GHz频段形成互补。
国内滤波器厂商进展如何?
国内厂商目前大部分做的是SAW滤波器,德清华莹已能量产普通SAW和TC-SAW,好达电子具备普通SAW和TC-SAW量产能力。BAW滤波器方面,国内厂商在积极布局,但因专利限制,进展相对缓慢。