Q值是滤波器品质因数,Q值越高,通频带宽度越窄,对相邻频率成分的分离能力越强、频段选择性越好。这一反向关系决定了射频前端滤波器必须按频段需求分层选型:低频段可用高Q窄带SAW滤波器满足选择性要求,高频大带宽频段则需转向BAW滤波器。反映到单机用量上,2G手机SAW用量为8个;3G手机SAW为34个、BAW为4个;4G手机SAW为34个、TC-SAW为8个、BAW为19个。4G全球通机型中,BAW价值量达3.4美元/台,接近SAW的2.2美元。

不同制式下的用量与价值分层

从2G到4G,单机滤波器数量与结构的变化,直接对应通信制式对频段数量与选择性的要求提升。SAW滤波器在1GHz以下频段具备成本优势,可在晶圆上低成本大批量生产;而频率越高,其叉指换能器间距越小,1GHz以上普通SAW表现不佳,这正是BAW的用武之地。TC-SAW解决了SAW的热稳定性问题,目前手机里80%的应用都能覆盖,包括4G等主流频段。

制式SAW(个/台)TC-SAW(个/台)BAW(个/台)
2G800
3G3404
4G34819
单机滤波器价值(美元/台)SAWTC-SAWBAW
3G1.200
4G(区域机型)2.00.51.5
4G(全球通)2.21.63.4

BAW造价更高,但性能更强,工作频率范围在1.5GHz-6GHz,插入损耗更低、对温度变化不敏感,尺寸随频率升高而缩小,因此适用于要求更高的4G、5G通讯。

5G Sub6频段为何仍以BAW为首选

在5G的Sub6频段(频率范围450MHz-6GHz),因为拥有更大的带宽和更高的频率,BAW滤波器仍然是首选。带宽越大,越需要能在高频下维持良好选择性的方案,而SAW在超过1.5GHz后Q值下降,难以兼顾。此外,因频段干扰少,性能和成本都比较低的LTCC滤波器也会有少量应用,但LTCC技术壁垒相对不高,国内有几十家厂商都能生产。同时,5G手机要向下兼容3G和4G频段,3G和4G仍是主要的滤波器战场。

常见问题

Q值高是否意味着滤波器更好?

Q值高代表对相邻频率的分离能力更强、频段选择性更好,但通频带也随之变窄。是否适用取决于该频段需要承载的带宽:窄带低频场景可发挥高Q优势,大带宽高频场景则需在选择性与带宽之间重新平衡。

5G手机为什么还要保留大量4G滤波器?

5G手机需向下兼容3G和4G频段,因此这些频段的滤波器用量并未消失。从市场规模占比看,5G(Sub 6GHz)占42%,WiFi5占12%、WiFi6占10%、5G(毫米波)占1%、GNSS占2%,多制式共存是单机滤波器用量居高不下的直接原因。

国内厂商在滤波器领域处于什么位置?

国内厂商目前大部分做的是SAW滤波器,SAW技术工艺成熟、专利可规避空间较大。德清华莹已能量产普通SAW和TC-SAW,I.H.P SAW已在小批量生产;好达电子同样具备普通SAW和TC-SAW量产能力。BAW滤波器专利壁垒很高,国内厂商多处于样品或小规模出货阶段。