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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，用于过滤带外干扰和噪声，确保通信系统的信噪比。随着5G通信技术的兴起，SAW（声表面波）和BAW（体声波）滤波器成为主流技术路线。SAW适用于中低频段（1.5GHz以下），具有低插入损耗和良好的抑制性能；而BAW适用于高频段，更适合5G通信的高频率需求。未来，滤波器在射频前端中的渗透率将不断提高，尤其在5G时代，BAW滤波器的需求将显著增长。

主要观点

• 滤波器的重要性：滤波器在射频前端系统中至关重要，负责信号的过滤，是无线通信的核心组件之一。
• 5G对滤波器的需求提升：5G通信将采用高频段和多频段技术，滤波器数量和性能需求将显著提升。
• SAW与BAW技术对比：SAW滤波器适用于较低频段，BAW适用于高频段，两者在5G通信中将共同使用。
• 市场前景广阔：仅手机用SAW/BAW滤波器市场就达百亿级美元，随着联网设备的增加，滤波器市场需求将持续扩大。
• 日美企业垄断：SAW滤波器主要由日本厂商如Murata、TDK、太阳诱电等垄断；BAW滤波器则由美国厂商Avago和Qorvo主导。
• 中国厂商崛起：国内厂商如中电55所、26所和无锡好达已突破SAW/BAW滤波器技术瓶颈，信维通信等上市公司也在积极布局。

关键信息

• 滤波器功能：滤波器具有低通、高通、带通、带阻四种基础功能，用于信号的选择性过滤。
• 技术发展趋势：SAW/BAW滤波器将向小型化、高频带宽化和集成化发展。
• 市场预测：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，每部手机使用SAW/BAW滤波器平均成本为7美元，全球市场将达到112亿美元。
• 专利布局：国外厂商在SAW/BAW滤波器的专利布局较早且成熟，构建了专利壁垒。国内厂商虽有进展，但整体仍落后。
• 技术挑战：SAW滤波器对温度变化敏感，需通过TC-SAW（温度补偿SAW）技术解决。BAW滤波器则在高频应用中表现更优，但制造工艺复杂。

技术细节

SAW滤波器

• 原理：利用压电材料（如石英、铌酸锂）的压电效应，通过叉指换能器（IDT）和反射器（Grating）实现信号的过滤。
• 应用：广泛用于2G/3G/4G通信的中低频段。
• 局限性：适用于1.5GHz以下，温度变化对其性能有较大影响。

BAW滤波器

• 原理：使用薄膜腔声波谐振器（FBAR）技术，声波在介质内部传播，具有更小的体积和更高的性能。
• 应用：适用于5G通信的高频段，如Band 25、Band 38、Band 40等。
• 优势：对温度变化不敏感，具有高Q值和低插入损耗。

市场格局

• SAW滤波器市场：主要由Murata、TDK、太阳诱电等日本厂商占据，全球市场份额超过95%。
• BAW滤波器市场：主要由Avago（Broadcom）和Qorvo占据，全球市场份额超过95%。
• 中国厂商：中电55所、26所和无锡好达已突破SAW/BAW滤波器技术，信维通信与中电55所合作布局5G市场。

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

相关研究

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图表目录

• 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
• 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

技术趋势

• 小型化：通过优化设计、改进封装和集成技术，实现滤波器的小型化。
• 高频带宽化：提高工作频率和带宽，适应5G通信的高频率需求。
• 集成化：将多种技术集成在一个芯片或模块中，提高射频前端的集成度和性能。

专利布局

• SAW/BAW专利：国外厂商在SAW/BAW滤波器的专利布局较早且成熟，形成专利壁垒。
• 国内进展：中国电子科技集团等国内厂商开始布局，但整体仍落后于国外。

中国厂商突破

• 技术突破：中电55所、26所以及无锡好达已突破手机用声表射频滤波器技术。
• 合作与布局：信维通信与中电五十五所合作，布局5G市场，推动国产滤波器的发展。

总结

滤波器在5G时代将发挥更大的作用，随着高频通信和多频段需求的增加，SAW和BAW滤波器将成为主流。目前，日美厂商在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和合作，逐步崛起。未来，滤波器市场将迎来新的增长，特别是BAW滤波器在5G通信中的应用将大幅增加，市场空间广阔。