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滤波器：5G时代大放异彩，竞争格局正在重构

核心内容

滤波器是射频前端系统中的关键组件，用于滤除带外干扰和噪声，提高信噪比。随着5G通信的普及，对滤波器的需求大幅增加，尤其是SAW（声表面波）和BAW（体声波）滤波器，因其优良的频带选择性、高Q值和低插入损耗成为主流技术路线。SAW滤波器适用于中低频段（通常低于1.5GHz），而BAW滤波器适用于高频段，特别适合5G通信的高频信号处理需求。当前，SAW和BAW滤波器在射频前端系统中常结合使用，共同实现信号滤波。

主要观点

• 滤波器的重要性：滤波器在射频前端系统中承担低通、高通、带通、带阻四大基础功能，是确保信号质量和系统性能的关键。
• 5G带来的变化：5G通信采用高频段（3GHz以上）和多频段技术，大幅提升了对滤波器性能和数量的需求。
• 市场空间广阔：仅手机用SAW/BAW滤波器市场已达到百亿级美元，预计未来随着5G普及，市场需求将进一步增长。
• 国际厂商垄断：目前SAW滤波器市场由日本厂商（如Murata、TDK、太阳诱电）主导，BAW滤波器市场由美国厂商（如Avago、Qorvo）占据超过95%的份额。
• 中国厂商崛起：中国厂商如中电55所、中电26所、无锡好达等已突破技术瓶颈，逐步在SAW/BAW滤波器领域实现国产化，并开始与国际厂商竞争。

关键信息

1. 滤波器的分类与功能

• 按处理信号类型：分为模拟滤波器和数字滤波器。
• 按材料工艺：包括声学滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器等。
• 按频段：分为低通、高通、带通、带阻滤波器。
• 射频前端系统组成：包括SAW/BAW滤波器、双工器、功放、开关、天线等。

2. 5G通信对滤波器的影响

• 频段需求提升：5G通信将采用3GHz以上的频段，SAW滤波器无法满足，必须使用BAW滤波器。
• 滤波器数量增加：从2G的16个滤波器，到4G的45个，预计5G将达到67个。
• 滤波器性能要求：需具备高Q值、低插入损耗、陡峭的滤波器边缘和良好的温度稳定性。

3. 市场规模与趋势

• 手机滤波器市场：2016年全球智能手机出货量为14.7亿部，预计2018年达到16亿部，SAW/BAW滤波器市场有望达到112亿美元。
• 未来增长潜力：随着5G普及，滤波器数量和价值将进一步提升，预计单台手机滤波器价值将超过10美元。
• 技术趋势：SAW/BAW滤波器呈现小型化、高频带宽化、集成化三大趋势。

4. 国际厂商垄断现状

• SAW滤波器市场：主要由日本厂商如Murata、TDK、太阳诱电等主导，市场占有率分别为50%、20%和15%左右。
• BAW滤波器市场：主要由美国厂商Avago和Qorvo占据，市场占有率分别为60%和40%。
• 垄断原因：国际大厂采用IDM（集成设计制造）模式，对工艺和专利具有绝对控制力。

5. 中国厂商的技术突破

• 技术发展历程：中国声表技术起步较晚，从上世纪70年代开始基础研究，2012年才开始开发手机用SAW滤波器。
• 突破技术瓶颈：中电55所、中电26所和无锡好达等企业已成功开发出适用于手机的SAW/BAW滤波器，包括CSP封装的双工器和滤波器。
• 技术差距：尽管中国厂商取得一定进展，但在材料工艺、设计和制造技术上仍与国际先进水平存在差距。

风险提示

• 全球手机出货量不达预期。
• SAW滤波器渗透率不达预期。
• 国内厂商技术工艺突破不达预期。

图表与数据

• 图表1：滤波器按结构和使用分类。
• 图表2：滤波器分类。
• 图表3：低通、高通滤波器。
• 图表4：带通、带阻滤波器。
• 图表5：手机通信协议的演化。
• 图表6：射频前端系统组成，滤波器负责射频信号的过滤。
• 图表7：GNSS卫星导航射频前端示意图。
• 图表8：双工器由两个（收发）滤波器合并组成。
• 图表9：LTE/Wi-Fi共存问题。
• 图表10：载波聚合提高吞吐速度。
• 图表11：SAW/BAW由于频带及特征是射频前端应用的首选。
• 图表12：SAW应用于中低频，BAW应用于高频。
• 图表13：SAW/BAW滤波器在手机上的应用。
• 图表14：SAW滤波器原理。
• 图表15：梯型的滤波器。
• 图表16：DMS型滤波器。
• 图表17：标准SAW与TC-SAW比较。
• 图表18：Murata推出的TC-SAW应用于三星S7前端模组中。
• 图表19：BAW滤波器原理。
• 图表20：iPhone 6s Plus集成了Avago研发的FBAR-BAW。
• 图表21：3GHz以下的频段已被2G到4G通信、电视等应用占据，5G将是超高频通信。
• 图表22：Qorvo的BAW滤波器解决方案。
• 图表23：SAW滤波器外壳改进过程，越趋小型化。
• 图表24：一种典型的GSM模块尺寸的减小。
• 图表25：联网设备增多，射频前端增多，滤波器需求量增多。
• 图表26：多模多频段选择对滤波器件数量的影响。
• 图表27：射频频段增多，滤波器需求量增多。
• 图表28：滤波器在智能手机的射频前端价值量占比越大。
• 图表29：声波滤波器的整合情况。
• 图表30：SAW/BAW滤波器的竞争格局。
• 图表31：SAW滤波器全球市场份额情况。
• 图表32：BAW滤波器全球市场份额情况。
• 图表33：国外主要厂商在射频前端器件（包括SAW/BAW）的优势。
• 图表34：声表面波滤波器的常规制作工艺。
• 图表35：国内声表技术大事件。
• 图表36：国内厂商从事声表技术远落后于国外厂商。

总结

滤波器在射频前端系统中扮演着重要角色，随着5G通信的发展，SAW和BAW滤波器的需求将大幅增加。目前，国际厂商在SAW和BAW滤波器市场占据主导地位，但中国厂商正在通过技术突破逐步崛起。未来，随着技术的进一步发展和市场的扩大，滤波器市场将进入新一轮增长期。