集微網報道，在高頻化趨勢下，智慧手機頻帶間距逐漸縮小，頻帶隔離難度日益提升，頻寬、插入損耗和尺寸等效能要求也進一步提高，這些都對射頻濾波器的設計和生產提出了更高的挑戰。
另一方面，從2G到5G，智慧手機越來越輕薄、電池容量越來越大，智慧手機中整合的射頻前端器件越來越多，使得手機內部留給射頻前端PCB的空間越來越有限，射頻前端模組化將成為長期趨勢。隨著國產射頻前端器件不斷成熟，小型化可整合的濾波器資源不僅成為模組設計中的稀缺資源，同時也是國產射頻前端模組當前最為突出的短板所在。
在這一背景下，濾波器成為國產射頻前端從低端分立器件走向中高階模組的破局關鍵，成立於2016年的杭州左藍微電子技術有限公司（以下簡稱“左藍微電子”）正成為這波模組化浪潮中的先驅。
全類別射頻濾波器穩定出貨，邁向分立器件和模組化並重
面對5G時代帶來的新機會，作為目前國內唯一一家已實現全類別射頻濾波器研發的公司，左藍微電子以中高階產品為重點開發了多個產品系列，分別應對高中低頻段不同的需求，包括：常規SAW，中高效能的TC-SAW和高效能的PESAW和PEBAW。其中的產品種類主要涵蓋Rx濾波器、Tx濾波器、雙濾波器、雙工器和高度整合的射頻前端模組等。
憑藉出色的技術實力，左藍微電子的濾波器產品已經透過超百個國內廠商專案測試認證，並持續獲得訂單實現批次交付，出貨量超億顆。在模組化趨勢下，左藍微電子於2021年成功跨入模組化賽道，在夯實濾波器產品批量出貨的基礎上，推出了兩款整合射頻開關和濾波器的分集天線射頻鏈路DiFEM模組產品：SPDM001、SPDM003，這兩款產品同時兼具了尺寸小、整合度高、效能強、可靠性穩定等優點。
據左藍微電子銷售負責人Bruce介紹， 左藍微電子SPDM001分集接收模組採用LGA封裝，封裝尺寸為3。2mm*3。0mm，採用標準的MIPI-RFFE V2。0通訊協議，支援WCDMA/LTE網路頻段B1，B2，B3，B8，B26，B40，B41，並支援B1+B3下行載波聚合。同時模組內部集成了4個AUX路徑，支援客戶依據系統需求進行頻段的擴充套件，廣泛應用於4G/5G智慧手機、智慧穿戴裝置和模組產品。
圖：分集模組SPDM001
SPDM003分集接收模組同樣採用LGA封裝，封裝尺寸為3。7mm*3。2mm，採用標準的MIPI-RFFE V2。0通訊協議。模組內部集成了雙天線口開關，支援WCDMA/LTE網路頻段B1，B3，B7，B8，B26，B34，B39，B40，B41，並支援B1+B3+B7/40/41，B34+B39+B41，B7+B40以及MHB+LB載波聚合。同時模組內部集成了4個LB_AUX以及3個MHB_AUX路徑，支援客戶依據系統需求進行頻段的擴充套件，可滿足4G/5G中高階智慧手機和模組類產品的應用需求。
圖：分集模組SPDM003
值得一提的是，SPDM001和SPDM003均採用了WLP SAW封裝。目前SAW濾波器主要使用的封裝工藝包括晶圓級封裝（WLP）和晶片級封裝（CSP），其中CSP封裝的尺寸較大，可整合部分匹配，能夠對濾波器晶圓形成保護，同時對模組的封裝工藝要求較低，具有一定的成本優勢。“而相比之下，WLP封裝能夠實現更小的尺寸，可與PA、LNA等進行聯合設計，可實現多濾波器的晶圓級整合，在與模組內其他模組的設計中具有優勢，是未來模組內濾波器的發展方向。”Bruce說道。
在Bruce看來，左藍微電子在模組化產品方面具備著三大優勢：
首先是具備多樣化的設計能力。一方面，左藍的模組設計以公司豐富的常規SAW、TC-SAW、PESAW和PEBAW濾波器產品線為基礎，可針對客戶的不同頻段和效能需求靈活選擇最佳設計方案，例如採用常規SAW可滿足低成本需求，採用其餘高效能技術路線的濾波器則能給客戶帶來更好的插損、溫度係數、載波聚合等效能指標。
另一方面，左藍專業的“模組+聲表協同”的設計模式，可有效減少濾波器和模組內其他器件的匹配損耗，有效縮短產品設計迭代的週期，並實現空間的最大化利用。模組中涉及的濾波器、雙工器等產品均有完全自主的智慧財產權，已申請相應的專利和積體電路布圖設計。
其次，左藍具備完善的模擬、測試設計流程。在設計前期透過精準的模擬模型和方法，能夠迅速準確地預估器件特性，加快研發速度，降低設計錯誤率和修改設計成本。成品則透過全面的測試和可靠性驗證，確保產品的電效能和品質可靠性達到客戶需求。
另外，左藍具備穩定的產品良率。在製造環節，左藍現有的模組產品均採用成熟的WLP SAW工藝，能帶來穩定可靠的質量保證；匹配電路均使用高Q值的SMD元件，與基板中整合匹配元件相比，能為模組提供更低功耗的射頻特性和穩定性（高頻插損能提升約0。3dB）；依靠國內外頭部代工廠穩定的流片製造和封測能力，產品前道流片baseline良率在98%以上，後道封裝baseline良率在95%以上。在模組合作夥伴方面，模組中的射頻開關等器件由國內知名廠商提供，具有成熟穩定的設計製造能力，例如射頻開關的良率一般可以達到99%以上。成熟穩定的製造、封測及模組緊密的合作伙伴決定了左藍模組產品的高一致性和可靠性。
圖：SAW代工流片良率
據集微網瞭解，上述兩款最新的DiFEM模組已經在多款客戶終端專案中進行測試，很快將實現大批量出貨。“這是左藍規劃的六款模組產品中的前兩款，下一步則在LFEM、PAMiD等方面進行了規劃，計劃近兩年內會推出相關產品。”Bruce進一步表示，“中高頻的多工器就連日系廠商做的也不是很好，因此國內廠商近兩三年在中高頻PAMiD模組上機會不大。但是在低頻PAMiD模組上機會很大，國內在PA等配套器件上更為成熟，因此左藍的策略是先做好低頻PAMiD模組所需的濾波器和雙工器，這也是左藍根據國內行業現狀選擇的突破點。”
濾波器成國產射頻前端模組化掣肘，中高階之路如何走？
隨著5G智慧手機普及，旗艦機型的射頻前端方案主要採用Phase7L和Phase 7LE構架，分集和主集都以模組化產品為主，分立式的器件較少。5G中低端的射頻前端方案主要採用Phase5N構架，接收端以分集模組為主，發射端以分立的濾波器和雙工器為主，器件的小型化應用越來越廣泛。市場研究機構Yole預測，2025年射頻前端模組市場規模將達到162億美元，約佔射頻前端市場總容量的69%，其中分集接收模組市場規模將達到45。72億美元，年均複合增長率達到13%。
我國射頻前端晶片廠商依然在起步階段，市場話語權有限，但在中美貿易戰後對國產晶片的需求持續增長，國內供應鏈廠商有望迎來重大發展機遇。與此同時，在國際巨頭把持的射頻前端市場，模組化已經成為了未來競爭主場，國產的PA、LNA、開關、天線等均已發展得較為成熟，唯獨濾波器、雙工器和多工器等成為國產化能力較弱的短板。
“縱觀國內射頻前端市場，在全球市場已經走向整合化、模組化的趨勢下，國內市場仍以分立器件為主，各細分市場同質化嚴重，多數在中低端爭搶市場，亟需升級。尤其國內在先進濾波器技術和工藝、模組化能力上普遍不強。”Bruce指出，“部分射頻前端市場甚至已經從‘國產替代’走向‘替代國產’，但僅靠低價替代並不夠，必須有能力提供與國外產品效能水平媲美的產品才能真正從市場競爭中勝出。從中低端產品起步，在5G視窗期邁向高階，成為國內廠商突圍的發展路徑，也是左藍的選擇。”
對於當前的射頻前端模組設計，國產廠商的挑戰主要體現在設計和製造兩方面。在設計方面，需要提高PA、LNA、開關、濾波器等各類器件的效能，爭取達到國外廠商的同類產品水平，尤其是高品質濾波器，在實現高可靠性和一致性量產能力的同時，在模組設計上也需要強大的系統設計能力，從而實現各個功能模組的有機整合；在製造方面，國際主流射頻前端廠商都是IDM企業，而國內廠商以fabless為主，在透過製造工藝來提高產品效能方面天然處於劣勢。
“國產射頻前端的差距在於設計人才嚴重不足，基礎材料和聲學理論研究落後；鉭酸鋰、鈮酸鋰等壓電材料，晶圓級陶瓷基板等濾波器製造材料產業鏈基礎薄弱；製造工藝管控、生產管理水平較差，使得產品良率較低、產品批次一致性較差。”Bruce強調，“我們在模組化的道路上，實現pin-to-pin的追趕是第一步，打通供應鏈並實現客戶端的專案起量是生存下來的先決條件。第二步是射頻前端廠商、手機原廠等產業鏈上下游直接進行技術溝通，實現模組的定義，這樣才能在某些產品上逐步實現趕超。”
展望未來，左藍計劃分成三個不同階段進行發力：
短期內透過產品的多樣化和系列化增強公司的綜合市場競爭力，在產品品質、客戶群等方面形成公司核心技術的控制力。繼續深耕系列產品的技術和工藝，積極擴大分集模組產品系列。
射頻濾波器為了最大化的保證最優設計結果，國外龍頭企業多采用IDM模式，最大程度地保障器件設計、材料製備、晶圓及基板製造、封裝和可靠性測試等各環節的能力以提高產品效能。左藍未來也將朝著這個方向邁進，目前由於國內沒有成熟的封測代工廠，公司已經投入了數千萬元建設後道封測產線。前道則與代工廠以長期合約的形式進行深度繫結，未來不排除建立自己的前道產線，這些更能適應未來模組定製化的特性。
預計未來國內5G必將從sub-6GHz演進到毫米波，這將使射頻前端市場產生大變局，屆時射頻前端模組對濾波器的需求預計也將轉向整合化技術。例如邊緣可能採用SAW或BAW濾波器，中間大頻寬部分則採用LTCC或IPD技術等進行整合。毫米波5G的天線比現在更小，會直接整合到模組中，高頻率、大頻寬對射頻前端模組的挑戰更高。在這種趨勢下，整個射頻前端市場將會迎來鉅變，所有技術都會革新到另一個層級，預計數年內就將迎來轉變，所以現在就要做好前瞻佈局。
結語
“隨著模組化程序加快，相信三五年之內頭部的企業會橫向整合在一起，而且已經有國內龍頭在進行。左藍一直保持開放合作的態度，會把產業鏈各方優勢整合在一起，也不排除透過併購的方式強強聯合。”Bruce表示。
相信未來5G應用範圍將不僅侷限於智慧手機領域，在物聯網、汽車電子、遠端醫療等領域的普及將推動射頻前端需求量的急速增長。國產射頻前端廠商也將在這個大變局下邁入成長新階段，迎來新的發展機遇。
