圖源：攝圖網

作者|解碼工作室 來源|解碼Decode(ID：kankeji001)

“因為這兩年多美國四輪制裁，限制我們5G手機，所以現在只能用4G，我們的5G芯片只能當4G用。”

2021年7月在P50手機發布會上，華為消費者業務CEO余承東的這番話，讓外界期待P50系列仍保有少量5G機型的希望徹底破滅。

但很多人不知道的是，P50系列手機搭載的麒麟9000集成了5G基帶，也就是說芯片本身具備5G功能，但因為射頻模塊部分被卡了脖子，導致P50系列手機無法支持5G功能，所以也就有了5G只能當4G用的事情。

自那以后，華為雖然仍有新機型推出，但在配置表的處理器一欄都會特別標注一個「4G」。

而阻礙華為5G手機的關鍵，除了外界普遍認知的芯片代工，還有藏在射頻模塊內部的關鍵零部件BAW濾波器。

剛剛過去的7月16日，一家國產MEMS（傳感器即微機電系統）代工廠宣布，實現了BAW濾波器的自主量產和國產替代，雖然未必能很快落到華為的5G手機，但背后卻是又一個半導體關鍵零部件突破封鎖的逆襲故事。

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射頻模塊，難以繞過的門檻

5G芯片是手機實現5G通信功能的核心部件，包括基帶和射頻兩個模塊。前者負責信號處理和協議處理，后者負責射頻收發、頻率合成、功率放大等功能。

華為在基帶方面已經具備了自主研發和生產的能力，其海思麒麟9000系列芯片采用臺積電5nm工藝，集成了5G基帶，并且在性能和功耗方面都達到了國際先進水平。

然而，在射頻方面，華為仍然依賴于外部供應商。受禁令影響，這些供應商都無法向華為提供5G射頻模塊，導致華為無法生產出完整的5G手機。

射頻模塊的作用，簡單來說主要有兩個：首先是在發射信號的過程中，將二進制信號轉換成高頻率的無線電磁波信號；其次是在接收信號的過程中，將收到的電磁波信號轉換成二進制數字信號。

整體結構上，射頻模塊主要包括天線、射頻前端和射頻芯片，其中，射頻前端又是電子設備信號收發的核心器件，發揮著無線通訊系統「接收機」和「發射機」的作用。

射頻前端由濾波器、低噪聲放大器、功率放大器、射頻開關等元器件構成，其性能直接決定了終端可以支持的通信模式，以及接收信號強度、通話穩定性、發射功率等重要性能指標，直接影響終端的通信質量。

而這個射頻前端，就是華為一直沒有解決的難題。

2020年3月，英國《金融時報》曾對華為P40進行過拆解。結果顯示，盡管華為在元器件方面很大程度上擺脫了對美國公司的依賴，但比例并沒有降到零。P40的元器件主要采購自中國大陸和中國臺灣地區、韓國、日本等地，不過高通、Qorvo和思佳訊等廠商仍提供必要的射頻前端組件。

同年5月，日媒也拆解了華為Mate30，結果大同小異，海思已經實現處理器、通信半導體、天線開關的自研，但射頻前端模塊仍來自日本村田制作所。

而射頻前端模塊中卡脖子的主要零部件，是一個叫做BAW濾波器的東西。

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濾波器有多難做

東吳證券曾在一份研報中測算，一部4G手機需要承擔的濾波器成本是77元，一部5G手機則是116元。

雖然只是一杯星巴克的價差，但技術和工藝層面的實現難度卻天差地別。

作為射頻前端中最重要的分立器件，濾波器的作用是為了使信號中特定頻率成分通過，將其余頻段的信號濾除，從而提高信號的抗干擾性及信噪比，除了射頻前端，也被廣泛應用于通訊基站、回傳鏈路、衛星通信、航空航天、有線寬帶等各個通信相關的領域。

細分到手機射頻市場，濾波器主要分為聲表面波濾波器（Surface Acoustic Wave，SAW）和體聲波濾波器（Bulk Acoustic Wave，BAW）兩大類。

SAW濾波器即聲表面波濾波器，是當前主流的聲學濾波器，特點是設計靈活性大、可靠性高、制作的器件體積小、重量輕、成本低。缺點是SAW濾波器的工作原理決定了其主要應用于低頻段場景，在1GHz以上的高頻段表現會逐漸衰弱，高頻性能不足，在5G領域存在劣勢。

BAW濾波器即體聲波濾波器，基本原理同SAW濾波器相同，差異在于BAW濾波器中聲波垂直傳播，能夠更有效地捕獲聲波。又因為其在高頻段的出色表現，插損低性能優秀，適用于5G高頻濾波。但同時對于薄膜沉積與微機械加工技術的要求極高，制造難度與成本相比起SAW更高。

濾波器屬于同時需要芯片設計和工藝的積累，因為濾波器本身更像是一個半導體器件，因此需要在器件設計和工藝方面都有深厚積累。例如，BAW濾波器中的主流技術FBAR需要在有源區下方做高精度蝕刻，這就對芯片工藝方面提出了很高要求；另一方面，也需要能有同時了解器件物理和工藝的工程師來完成結合工藝的器件設計，來實現高性能濾波器。

華安證券做過測算，BAW濾波器的成本大約是SAW濾波器的2-10倍。

而且同其它半導體領域元器件或材料一樣，濾波器行業屬于技術密集型行業，技術壁壘高行業格局集中，目前被美日大廠壟斷。

目前全球SAW濾波器產品供給中，國內市場份額大約只占了10%左右，大部分由國外廠商供應。其中主要供應商為Murata村田、TDK株式會社、Taiyo Yuden太陽誘電、Skyworks思佳訊，四家公司合計的市場占有率達到95%。

SAW濾波器的專利競爭布局集中在2000年至2005年，受到智能手機發展的推動，每年新增約250篇專利，自2006年后行業格局相對成熟，專利競爭的激烈程度逐漸減弱。

考慮到專利的保護期為20年，近些年專利保護期逐漸結束，國內廠商有望加速SAW濾波器的技術研發和實現規模化生產。

而BAW濾波器由于興起更晚，且中國半導體能力還處于發展階段，目前還未出現能夠大批量供應的公司。

數據來源：前瞻產業研究院，財通證券研究所

國際市場中日系廠商出于業務穩定的角度，對 BAW濾波器的專利布局較少，目前BAW濾波器的市場份額由Broadcom博通一家獨大占據了87%份額，專利布局超過300篇，Qorvo科沃占據8%份額，兩家公司的合計市場占有率達到了95%以上。

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國產替代打開突破口

高端BAW濾波器在5G/6G通訊、半導體等行業中的重要性毋庸置疑，在產業中從N41系列到未來5G＋、6G通信標準，頻率越來越高，這意味著濾波器將是一個巨大增量的市場。

而面對被國外廠商卡脖子的困境，高端濾波器BAW國產解決方案主要有兩個：

1 臨時解決方案——數源科技手機殼

5G手機殼的技術原理其實很簡單，就是通過eSIM卡獲取5G網絡，然后再借助USB接口將其共享到手機網絡中。簡單一點也能理解成，先用一臺獨立外掛設備開通了5G網絡熱點，再以物理連接的方式讓手機連上熱點。

2 終極解決方案——國產替代

賽微電子的BAW濾波器量產，可以說十分重磅。理論上，這是國產自主的兩家公司賽微電子和武漢敏聲做到了工藝和器件設計的協同優化，并且前者有自己的Fab已完成定制化的工藝來生產濾波器。

所以也難怪消息一出，立馬有人聯想到此前華為上調手機出貨目標，認為華為5G手機可能快要「解禁」了。

但對于這種消息還是要理性看待，首先賽微電子在公告里并沒有指明是哪家公司，只是含糊的稱之為「某客戶」，而且也沒有明確是應用于5G頻道的BAW濾波器。

根據賽微電子與某客戶簽署的長期采購協議并，此次合作屬于雙方第一階段的合作訂單,涉及12款不同型號的BAW濾波器及其衍生器件(雙工器、四工器等),協議執行期間為2023年8月至2024年12月,協議金額為不少于1億元人民幣。

外界普遍猜測某客戶就是華為，畢竟持有武漢敏聲10.5%股份的慈星股份，在互動消息中明確了和華為的合作關系。

只不過對于華為5G手機「解禁」的事情，還有待考證。

原因在于國產替代和解決卡脖子并不能簡單的劃等號。舉個例子，國內廠家自主設計的濾波器，但使用的EDA設計、生產技術和設備，有部分零件或材料非自主生產或可控，就仍然受到出口管制和禁令影響，無法提供給華為使用。

賽微電子在分析師會議上也提到，北京Fab3產線最早的思路是在工藝參數、設備配置等方面完全復刻子公司瑞典Silex的8英寸產線,因此一期產能的工藝制造設備從數量和金額角度均是以境外采購為主,材料方面也是有較高的比例從境外采購。

還要考慮賽微電子的初期產能以及產品良率，綜合各方信息來看，能給華為5G手機帶來的積極信號其實十分有限。

但從中國半導體工業面臨極限施壓與巨大差距需要追趕的背景看，BAW濾波器實現量產是中國在5G射頻前端領域的重大突破。標志著中國在5G射頻前端領域已經具備了自主研發和生產的能力，不再依賴于外國供應商，給了中國一次彎道追車甚至超車的機會。

參考文獻：

[1] 華為產業鏈系列：技術創新+自主可控全面布局，東吳證券

[2] 濾波器龍頭發力電感及磁性器件，開拓新增長極，財通證券

[3] 成長中的MEMS代工龍頭，初心不改雖遠不怠，華安證券

[4] 0-1的突破，賽微電子BAW商業化量產開啟，雪球

[5] 5G射頻取得進展，BAW濾波器實現量產，醬油數碼

[6] 華為5G芯片只能當4G用，為什么？觀察者網

[7] 799元解鎖5G，華為手機借“殼”重生？億歐網

[8] 射頻器件——國產手機難以繞過的門檻，知乎

編者按：本文轉載自微信公眾號：解碼Decode(ID：kankeji001)，作者：解碼工作室