國(guó)產(chǎn)濾波器突圍戰(zhàn):
三重挑戰(zhàn)下的產(chǎn)業(yè)進(jìn)階之路
隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)的規(guī);逃、RedCap 技術(shù)的加速部署、車載V2X的逐步覆蓋以及衛(wèi)星直連通信的落地,移動(dòng)終端對(duì)射頻前端(RFFE)的性能要求與數(shù)量需求同步攀升。作為 RFFE 核心無(wú)源器件的濾波器,其交付穩(wěn)定性與技術(shù)迭代速度,正深刻影響著終端產(chǎn)品的上市節(jié)奏與成本架構(gòu)。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)企業(yè)不僅面臨國(guó)際巨頭在技術(shù)壁壘、專利布局上的壓制,還要應(yīng)對(duì)交期博弈與價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的多重壓力,如何在 “技術(shù)追趕、合規(guī)經(jīng)營(yíng)、成本控制” 的三角平衡中破局,成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵命題。
戰(zhàn)略地位與產(chǎn)業(yè)格局:從市場(chǎng)規(guī)模到競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)
Yole Group 數(shù)據(jù)顯示,2024 年全球移動(dòng)終端 RFFE 市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá) 180 億美元,其中濾波器占據(jù)近半壁江山。以旗艦 5G 手機(jī)為例,單設(shè)備需集成 60 顆以上濾波器,其單價(jià)與用量共同構(gòu)成射頻物料清單(BOM)的成本核心。
國(guó)內(nèi)濾波器產(chǎn)業(yè)鏈形成 “IDM、Fabless、Foundry” 三類主體協(xié)同發(fā)展的格局:好達(dá)電子、德清華瑩等 IDM 企業(yè)掌控從設(shè)計(jì)到制造的全流程;唯捷創(chuàng)芯、昂瑞微以 Fabless 模式聚焦設(shè)計(jì)創(chuàng)新;中芯寧波、穩(wěn)懋半導(dǎo)體等 Foundry 廠商則提供代工支持。但現(xiàn)階段主流產(chǎn)品仍以 Normal SAW/TC-SAW 為主,與村田、TDK 等海外龍頭相比,國(guó)內(nèi)產(chǎn)品平均售價(jià)及毛利率低 20%-30%,技術(shù)代差與品牌溢價(jià)差距顯著。
專利風(fēng)險(xiǎn)始終是懸在產(chǎn)業(yè)頭上的 “達(dá)摩克利斯之劍”。2024 年 4 月,日本村田制造所援引五項(xiàng)專利對(duì)卓勝微發(fā)起惡意訴訟,這一事件為高速擴(kuò)張中的國(guó)內(nèi)企業(yè)敲響警鐘 —— 規(guī)模放量的同時(shí),必須同步構(gòu)建合規(guī)體系與專利護(hù)城河,避免陷入 “技術(shù)追趕成果被專利壁壘反噬” 的被動(dòng)局面。
PA 牽頭下的模組化轉(zhuǎn)型:
從產(chǎn)業(yè)案例看路徑選擇
在射頻前端模組化趨勢(shì)中,國(guó)際巨頭已率先走出差異化路線:Skyworks 與高通以 PA 設(shè)計(jì)為核心,通過(guò)并購(gòu)整合濾波器技術(shù),推出 L-PAMiD、L-DiFEM 等多功能模組,在 “基帶 - 射頻 - 天線” 垂直鏈路中形成閉環(huán)生態(tài),顯著增強(qiáng)客戶粘性;博通(Broadcom)則憑借其收購(gòu)的Avago的 FBAR 技術(shù)優(yōu)勢(shì)與蘋(píng)果深度綁定,以高性能濾波器帶動(dòng)整體模組方案溢價(jià),演繹 “技術(shù)壁壘 + 戰(zhàn)略綁定” 的雙輪驅(qū)動(dòng)模式。
反觀日本村田的發(fā)射模組探索,則為產(chǎn)業(yè)提供了反向參考。2018-2022 年間,村田試圖依托濾波器優(yōu)勢(shì)與 WLP 封裝工藝切入發(fā)射模組市場(chǎng),但因缺乏 PA 設(shè)計(jì)能力,產(chǎn)品在線性度、散熱性能及成本控制上全面落后于 PA 廠商主導(dǎo)的 L-PAMiD 方案。2023 年起,村田逐步退出發(fā)射模組業(yè)務(wù),2024 年財(cái)報(bào)不再單列相關(guān)營(yíng)收,僅保留分立濾波器與接收模組業(yè)務(wù)。這一案例印證行業(yè)共識(shí):在以 PA 為核心的有源鏈路中,“PA 廠商牽頭 + 濾波器企業(yè)協(xié)同” 的模式,更能實(shí)現(xiàn)性能與成本的最優(yōu)平衡。
目前國(guó)內(nèi)濾波器廠商在中低端 Normal SAW、TC-SAW 產(chǎn)品上已完成充分的技術(shù)積累,整體產(chǎn)能相對(duì)充裕,部分頻段甚至存在重復(fù)建設(shè),導(dǎo)致產(chǎn)能利用率不足、產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)加劇,帶來(lái)了較為明顯的產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn)。這種背景下,國(guó)內(nèi)唯捷創(chuàng)芯、昂瑞微、飛驤、慧智微等PA設(shè)計(jì)企業(yè)開(kāi)始采取更加靈活的策略,優(yōu)先選擇“自研 PA+外采濾波器”的輕資產(chǎn)模組化方案,以避免重資產(chǎn)投入所帶來(lái)的財(cái)務(wù)壓力和產(chǎn)能爬坡風(fēng)險(xiǎn)。其中,昂瑞微 Sub-3GHz L-PAMiD 模組于 2023 年實(shí)現(xiàn)批量出貨,2024 年成功進(jìn)入頭部手機(jī)品牌供應(yīng)鏈,完成規(guī)模設(shè)計(jì)導(dǎo)入(Design Win);而卓勝微、銳石創(chuàng)芯等 IDM 企業(yè)選擇自建產(chǎn)線縱向整合,卻面臨高額資本開(kāi)支與產(chǎn)能利用率不足的雙重壓力 —— 一條濾波器產(chǎn)線的投資動(dòng)輒數(shù)十億人民幣,且手機(jī)終端高頻次迭代對(duì)工藝適配速度提出嚴(yán)苛考驗(yàn)。
“PA 主導(dǎo) + 濾波器深耕”:分工協(xié)作的效率最優(yōu)解
業(yè)界普遍認(rèn)為,濾波器作為無(wú)源器件,難以突破 PA 等有源環(huán)節(jié)已形成的規(guī)模效應(yīng)壁壘,因此 “各司其職、協(xié)同創(chuàng)新” 成為當(dāng)前最優(yōu)路徑:濾波器企業(yè)聚焦襯底材料(如下一代薄膜異質(zhì)襯底)、高 Q 值設(shè)計(jì)及尺寸微型化等核心技術(shù),構(gòu)建專利護(hù)城河;PA 企業(yè)則深耕功率密度、線性度與熱管理,推動(dòng)有源器件性能突破。這種分工模式的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在多個(gè)維度:
1資本效率優(yōu)先:PA廠商無(wú)需重復(fù)投資潔凈廠房與特殊SAW/BAW產(chǎn)線,輕資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)加速現(xiàn)金周轉(zhuǎn),適配手機(jī)終端的高頻次迭代節(jié)奏;
2快速量產(chǎn)落地:依托成熟工藝模板,從樣片驗(yàn)證到規(guī)模量產(chǎn)的周期大幅縮短,與整機(jī)廠商的射頻開(kāi)發(fā)節(jié)奏保持一致;
3合規(guī)風(fēng)險(xiǎn)可控:濾波器供應(yīng)商多已完成與海外大廠的專利交叉許可,PA 設(shè)計(jì)公司只需簽署分授權(quán)協(xié)議,即可顯著降低訴訟風(fēng)險(xiǎn);
4成本彈性靈活:面對(duì)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng),可通過(guò)切換二線濾波器供應(yīng)商或調(diào)整封裝規(guī)格(如從高成本的WLP轉(zhuǎn)向低成本的Bare Die)實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化;
5規(guī)模效應(yīng)深化:集中采購(gòu)提升濾波器產(chǎn)線利用率,形成 “量增 - 價(jià)優(yōu) - 利升” 的正向循環(huán)。
具體到 L-PAMiD、L-DiFEM 這類較高復(fù)雜度射頻模組,這種合作模式帶來(lái)了非常關(guān)鍵的技術(shù)優(yōu)勢(shì):
1模塊體積優(yōu)化與集成度提升:
L-PAMiD 與 L-DiFEM 對(duì)尺寸高度敏感,尤其在中低頻段(Sub-3GHz)模組中需同時(shí)集成 PA、濾波器、開(kāi)關(guān)等多個(gè)器件。通過(guò)濾波器廠商主導(dǎo)的微型化設(shè)計(jì)(如高頻小型化 SAW/TF-SAW、3D封裝)與PA廠商主導(dǎo)的多通道/高功率密度集成協(xié)同開(kāi)發(fā),可在不犧牲性能的前提下,實(shí)現(xiàn)模組級(jí)別的最優(yōu)面積占比和布局效率。
2性能協(xié)同調(diào)優(yōu),提升系統(tǒng)級(jí)線性與隔離:
濾波器的帶外抑制能力與PA輸出諧波控制直接相關(guān)。例如,在高階調(diào)制下(如256QAM),若PA輸出信號(hào)雜散大,濾波器必須具備更高Q值和更陡的濾波特性。通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)與聯(lián)合仿真,可針對(duì)特定頻段做匹配調(diào)優(yōu),提高模組的系統(tǒng)EVM表現(xiàn)與鄰信道隔離度,滿足運(yùn)營(yíng)商更高的頻譜復(fù)用和SA指標(biāo)要求。
3熱管理與封裝材料協(xié)同設(shè)計(jì):
L-PAMiD/L-DiFEM等模組中熱通道復(fù)雜,PA是主要發(fā)熱源,而高Q濾波器對(duì)熱漂移敏感。PA廠商主導(dǎo)散熱路徑設(shè)計(jì)、濾波器廠商優(yōu)化材料熱穩(wěn)定性(如選用低熱膨脹系數(shù)的POI或優(yōu)化IDT金屬系統(tǒng)),通過(guò)模組級(jí)熱耦合建模,可降低頻漂,提高整?煽啃,特別適用于高環(huán)境溫差或高功耗場(chǎng)景(如高端5G手機(jī))。
IDM 全自研模式的現(xiàn)實(shí)困境
對(duì)比之下,IDM 全產(chǎn)業(yè)鏈自研模式雖試圖掌控全流程,但面臨難以逾越的挑戰(zhàn):數(shù)十億元的產(chǎn)線投資推高資產(chǎn)負(fù)債率。
以卓勝微為例,其 2024 年固定資產(chǎn)規(guī)模同比增長(zhǎng) 47%(達(dá) 82.38 億元,數(shù)據(jù)源自公司年報(bào)),主要因 6 英寸 SAW 產(chǎn)線、12 英寸 IPD 產(chǎn)線等重資產(chǎn)投入所致。其新產(chǎn)線投產(chǎn)初期面臨較大產(chǎn)能爬坡壓力,據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)估算,2024 年其濾波器產(chǎn)線利用率約65%,顯著低于成熟代工廠 80% 以上的水平。
從技術(shù)迭代節(jié)奏看,濾波器工藝(如 SAW/FBAR/IPD)需經(jīng)歷 “設(shè)計(jì)→流片→客戶驗(yàn)證→量產(chǎn)” 全流程,卓勝微自研的 SAW/IPD 工藝從流片到規(guī)模量產(chǎn)需 2-3 年周期(如 2022 年量產(chǎn)的 6 英寸 SAW 工藝,2020 年啟動(dòng)研發(fā);2 英寸 IPD 產(chǎn)線從 2021 年規(guī)劃到 2024 年量產(chǎn),周期近 3 年),而手機(jī)終端每年需 2 次以上新品迭代,導(dǎo)致其高端模組方案(如 L-PAMiD)較 Skyworks、高通等廠商滯后約 1 代。
這種 “重資產(chǎn)投入 + 長(zhǎng)周期研發(fā),” 的模式,在終端高頻迭代與價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)加劇的背景下,利潤(rùn)空間被嚴(yán)重壓縮 ——2024 年公司凈利潤(rùn)同比下滑 64.2%,四季度單季虧損 1.23 億元(數(shù)據(jù)源自 2024 年年報(bào)),凸顯全自研模式的成本與周期風(fēng)險(xiǎn);一旦遭遇專利禁令或價(jià)格戰(zhàn),重資產(chǎn)布局導(dǎo)致成本調(diào)節(jié)空間極小,利潤(rùn)端承受直接沖擊。
此外,從產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性來(lái)看,IDM模式下自建工廠并自產(chǎn),除了固定資產(chǎn)投入的折舊成本,還存在良率問(wèn)題導(dǎo)致的隱形成本。
新工廠、新產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行只是一個(gè)起步,真正的考驗(yàn)才剛剛開(kāi)始。后續(xù)持續(xù)批量生產(chǎn)對(duì)工藝穩(wěn)定性和產(chǎn)品良率的要求,考驗(yàn)的是工廠整體管理和質(zhì)量控制水平,而這種管控水平主要源自于大批量的量產(chǎn)交付過(guò)程中的日復(fù)一日打磨、日臻完善。根據(jù)實(shí)證經(jīng)驗(yàn),半導(dǎo)體制造中新工藝從試產(chǎn)到量產(chǎn)需經(jīng)歷PPM(百萬(wàn)缺陷率)從數(shù)千級(jí)降至個(gè)位數(shù)的迭代,例如12英寸晶圓廠通常需3-5個(gè)量產(chǎn)周期才能使良率突破90%。
成熟代工廠的工藝穩(wěn)定性、品質(zhì)控制和成本管控能力是通過(guò)海量訂單實(shí)踐、持續(xù)試錯(cuò)優(yōu)化和系統(tǒng)性改進(jìn)鍛造而成的。例如臺(tái)積電,每年處理超1500萬(wàn)片晶圓(2024年數(shù)據(jù)),覆蓋智能手機(jī)、HPC、汽車電子等多領(lǐng)域需求。7nm工藝?yán)塾?jì)生產(chǎn)晶圓超2000萬(wàn)片,暴露并解決137類缺陷模式;5nm車規(guī)芯片通過(guò)特斯拉等車企的零缺陷標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證,倒逼產(chǎn)線檢測(cè)精度提升至0.1nm級(jí)。
IDM模式下,如果沒(méi)有大規(guī)模多元化的訂單量、充足的產(chǎn)能利用率作為支撐,想要形成高品質(zhì)、穩(wěn)定、一致的產(chǎn)出恐怕面臨相當(dāng)挑戰(zhàn)。
3未來(lái)展望:在協(xié)同中構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)
當(dāng)前,國(guó)產(chǎn)射頻前端正處于 “從單一器件突破到模組化生態(tài)構(gòu)建” 的關(guān)鍵階段!癙A 牽頭 + 濾波器協(xié)同” 的模式,既符合產(chǎn)業(yè)分工效率原則,又能通過(guò)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)化解專利風(fēng)險(xiǎn)與成本壓力。隨著 RedCap 終端在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的滲透、車聯(lián)網(wǎng)對(duì)高可靠性濾波器的需求爆發(fā),以及衛(wèi)星通信帶來(lái)的增量市場(chǎng),國(guó)內(nèi)企業(yè)若能在技術(shù)深耕中強(qiáng)化專利布局,在分工協(xié)作中完善生態(tài)協(xié)同,有望在全球射頻前端競(jìng)爭(zhēng)格局中占據(jù)更重要的地位 —— 從 “追趕者” 逐步蛻變?yōu)?“規(guī)則共建者”。