滤波器领域，RF玩家正上演一场乱战

翻译自——microwavejournal

在如今的射频滤波器市场上，高通和村田是两大主要玩家，他们的技术在其他企业之上，System Plus Consulting的技术和成本分析师Stephane Elisabeth表示：“在智能手机行业，两家公司都面临着激烈的竞争。多年来，BAW滤波器一直是移动通信高频射频滤波器的领先技术。去年，村田公司发布了一款基于thin-file SAW (TF-SAW)技术的高性能(IHP) SAW滤波器，性能比肩BAW滤波器。这项技术使村田能够实现智能手机的多种功能，包括PAMiD和分集接收器。

TF-SAW滤波器技术颠覆了市场，在性能上直接与BAW滤波器竞争。村田利用这项技术开发了许多客户和应用程序，并加强了其战略市场定位。System Plus Consulting在Murata IHP的SAW滤波器报告中对这一创新的射频前端模块进行了深入分析。Stephane Elisabeth解释:“有了这项技术的选择，村田现在可以进入高频市场，比如接入Wi-Fi前端。IHP SAW滤波器显示的结果可与该领域的竞争对手BAW滤波器相媲美。”

村田的挑战者高通发布了自己的TF-SAW射频滤波器，该滤波器是基于Soitec公司的压电绝缘子(POI)技术。有了这一技术，这家美国公司可能会主导市场。

Yole 和System Plus Consulting对射频电子行业提供了深入的增值展望。System Plus Consulting对2020年的滤波器发展发布了一份比较报告。其中包括主要厂商研发的滤波器，包括村田、Skyworks、Qorvo、高通、Taiyo Yuden、京瓷(Kyocera)，以及Wisol、Tai-SAW、SAWNICS和Shoulder Electronics等小型公司。

这份完整的研究报告，包括9个使用标准压电基片的SAW滤波器，4个使用热补偿层来避免热漂移的TC-SAW滤波器，以及1个在硅基片上使用钽酸锂的TF-SAW滤波器。分析指出了声表面波滤波器的功能与结构之间的直接关系。System Plus Consulting的团队披露了主要OEM厂商从低端到高端产品的技术选择。他们已经确定并深入分析了13种SAW技术的工艺流程，System Plus Consulting揭示了相关的制造成本比较。并且还对每个组件的物理数据进行了工艺流程、成本和集成方面的比较，以提供大量的技术和经济选择。

2018年，射频前端和连接市场价值150亿美元。根据Yole预测，到2025年，这一数字将达到260亿美元，复合年增长率为8%。2018年，该领域领头羊是村田公司，占据了四分之一的市场份额，主要产品是其离散滤波器。在这部分，超过60%的滤波器是基于SAW技术。

SAW滤波器是基于三种主要的制造工艺: SAW，TC-SAW和TF-SAW。System Plus Consulting在其对比分析中解释，纯 SAW涉及了几家亚洲公司，如Wisol和京瓷。Wisol早在2008年就从三星手中买下了制造SAW滤波器的能力。然后，Wisol开发了一个产品组合，提供从单滤波器到FEMiD的宽带模块，完全基于SAW滤波器。如今，Wisol正在与三星合作。

TC-SAW技术更为复杂，System Plus Consulting确定了四家主要玩家:首先介绍Skyworks和Qorvo。他们在10年前投入巨资开发和提供创新的解决方案，专注于具有复杂封装和高性能的TC-SAW滤波器。Qorvo目前正在开发一种基于TF-SAW的解决方案，两家公司都希望在滤波器市场保持领先地位。

另外两家公司也将TF-SAW技术引入了自己的投资组合中，分别是2019年的村田和2020年的高通。其中表面波滤波器和无源器件是村田开发的主要技术。村田拥有大量客户，产品应用广泛，可以满足各种智能手机的射频功能需求，例如集成双工器的低频功率放大器（PAMiD）、分集接收器等。长期以来，声表面波（SAW）技术主要应用在低频段和中频段。但是，随着超级高性能（IHP）SAW滤波器的发展，村田SAW技术已经能够进入高频段市场，如Wi-Fi射频前端领域。在该领域中，IHP SAW滤波器已经表现出与体声波（BAW）滤波器性能相当的结果。通过多年来的几次收购，他们改进了硅电容器和射频开关。随着TF-SAW滤波器的最新发展，SAW滤波器仍在不断改进。

System Plus咨询公司的Stephane Elisabeth认为:“SAW滤波器的性能可以与BAW滤波器相媲美，而且成本更低。”高通公司是唯一一个能够提供从调制解调器到整个RF天线全链条解决方案的公司。

在滤波器方面，高通通过RF360合资企业收购了TDK-Epcos，使其能够提供SAW(标准，TC-SAW)和BAW滤波器。最近，高通已证明了在某些频段提供TF SAW滤波器的能力，比自己的BAW滤波器有更高的性能。

在技术竞争的背后，中美贸易战正在上演，射频行业也会难免受到波及。例如，华为过去与Skyworks和Qorvo合作，未来已将方向转变到与Murata合作。市场在演变，供应链也在变化。

延伸阅读——村田超级高性能（IHP）SAW滤波器

村田IHP SAW滤波器采用标准五引脚Land Grid Array（LGA）封装，已被应用于索尼（Sony）Xperia XA2 Ultra和华硕（Asus）ZenFone 4 Pro等智能手机。该器件位于Wi-Fi收发器附近，成为2.4GHz Wi-Fi射频前端的一部分。到目前为止，BAW滤波器是这里的“常客”，而不是SAW滤波器。

村田IHP SAW滤波器应用于索尼Xperia XA2 Ultra

如今，村田IHP SAW滤波器的新结构及高性能表现使其能够更广泛地取代BAW滤波器。IHP SAW滤波器的主要特点有：（1）高Q值；（2）低频率温度系数（TCF）；（3）良好的散热性。

（1）高Q值

村田IHP SAW滤波器具有高Q值的特点。该滤波器采用了一种新的结构，使表面声波的能量聚焦在衬底表面上，从而使波在衬底上的无损耗传播。在1.9GHz频段，谐振单元Q值的峰值Qmax达到3000以上，而传统SAW滤波器的谐振单元Qmax在1000左右。

（2）低频率温度系数（TCF）

村田IHP SAW滤波器可以改善频率温度系数TCF。该滤波器通过同时控制基板的线性膨胀系数和声音的速度，达到令人满意的温度特性：TCF可达到约±8 ppm/°C或更低，而传统SAW滤波器TCF约为40 ppm/°C。即便是BAW滤波器，其TCF范围通常为20~30 ppm/°C。

（3）良好的散热性

村田IHP SAW滤波器也表现出良好的散热特性。当有较强的高功率电信号输入时，IDT会产生较多热量，这可能导致器件故障。而IHP SAW滤波器可以将产生的热量高效地消散到基板上，从而避免温度的升高。低TCF和良好的散热性，保证了IHP SAW滤波器在高温下频响稳定性。

村田IHP SAW滤波器横截面图（样刊模糊化）

村田IHP SAW滤波器拆解与逆向分析

本报告对村田IHP SAW滤波器进行详细剖析，包括对芯片和芯片级封装（CSP）分析，以及器件成本分析和价格估算。此外，报告还将其与村田其它SAW滤波器进行物理和成本对比。最后，还比较了其与BAW滤波器的技术和成本情况。