集微網報道，在高頻化趨勢下，智能手機頻帶間距逐漸縮小，頻帶隔離難度日益提升，帶寬、插入損耗和尺寸等性能要求也進一步提高，這些都對射頻濾波器的設計和生産提出了更高的挑戰。
另一方面，從2G到5G，智能手機越來越輕薄、電池容量越來越大，智能手機中內建的射頻前端器件越來越多，使得手機内部留給射頻前端PCB的空間越來越有限，射頻前端子產品化将成為長期趨勢。随着國産射頻前端器件不斷成熟，小型化可內建的濾波器資源不僅成為模組設計中的稀缺資源，同時也是國産射頻前端模組目前最為突出的短闆所在。
在這一背景下，濾波器成為國産射頻前端從低端分立器件走向中高端模組的破局關鍵，成立于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。
全類别射頻濾波器穩定出貨，邁向分立器件和模組化并重
面對5G時代帶來的新機會，作為目前國内唯一一家已實作全類别射頻濾波器研發的公司，左藍微電子以中高端産品為重點開發了多個産品系列，分别應對高中低頻段不同的需求，包括：正常SAW，中高性能的TC-SAW和高性能的PESAW和PEBAW。其中的産品種類主要涵蓋Rx濾波器、Tx濾波器、雙濾波器、雙工器和高度內建的射頻前端模組等。
憑借出色的技術實力，左藍微電子的濾波器産品已經通過超百個國内廠商項目測試認證，并持續獲得訂單實作批量傳遞，出貨量超億顆。在模組化趨勢下，左藍微電子于2021年成功跨入模組化賽道，在夯實濾波器産品批量出貨的基礎上，推出了兩款內建射頻開關和濾波器的分集天線射頻鍊路DiFEM模組産品：SPDM001、SPDM003，這兩款産品同時兼具了尺寸小、內建度高、性能強、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分集接收模組采用LGA封裝，封裝尺寸為3.2mm*3.0mm，采用标準的MIPI-RFFE V2.0通信協定，支援WCDMA/LTE網絡頻段B1,B2,B3,B8,B26,B40,B41，并支援B1+B3下行載波聚合。同時模組内部內建了4個AUX路徑，支援客戶依據系統需求進行頻段的擴充，廣泛應用于4G/5G智能手機、智能穿戴裝置和子產品産品。
圖：分集模組SPDM001
SPDM003分集接收模組同樣采用LGA封裝，封裝尺寸為3.7mm*3.2mm，采用标準的MIPI-RFFE V2.0通信協定。模組内部內建了雙天線口開關，支援WCDMA/LTE網絡頻段B1,B3,B7,B8,B26,B34,B39,B40,B41，并支援B1+B3+B7/40/41,B34+B39+B41,B7+B40以及MHB+LB載波聚合。同時模組内部內建了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，可滿足4G/5G中高端智能手機和子產品類産品的應用需求。
圖：分集模組SPDM003
值得一提的是，SPDM001和SPDM003均采用了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，可內建部分比對，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封裝能夠實作更小的尺寸，可與PA、LNA等進行聯合設計，可實作多濾波器的晶圓級整合，在與模組内其他子產品的設計中具有優勢，是未來模組内濾波器的發展方向。”Bruce說道。
在Bruce看來，左藍微電子在模組化産品方面具備着三大優勢：
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正常SAW、TC-SAW、PESAW和PEBAW濾波器産品線為基礎，可針對客戶的不同頻段和性能需求靈活選擇最佳設計方案，例如采用正常SAW可滿足低成本需求，采用其餘高性能技術路線的濾波器則能給客戶帶來更好的插損、溫度系數、載波聚合等性能名額。
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内其他器件的比對損耗，有效縮短産品設計疊代的周期，并實作空間的最大化利用。模組中涉及的濾波器、雙工器等産品均有完全自主的知識産權，已申請相應的專利和內建電路布圖設計。
其次，左藍具備完善的仿真、測試設計流程。在設計前期通過精準的仿真模型和方法，能夠迅速準确地預估器件特性，加快研發速度，降低設計錯誤率和修改設計成本。成品則通過全面的測試和可靠性驗證，確定産品的電性能和品質可靠性達到客戶需求。
另外，左藍具備穩定的産品良率。在制造環節，左藍現有的模組産品均采用成熟的WLP SAW工藝，能帶來穩定可靠的品質保證；比對電路均使用高Q值的SMD元件，與基闆中內建比對元件相比，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)；依靠國内外頭部代工廠穩定的流片制造和封測能力，産品前道流片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内知名廠商提供，具有成熟穩定的設計制造能力，例如射頻開關的良率一般可以達到99%以上。成熟穩定的制造、封測及模組緊密的合作夥伴決定了左藍模組産品的高一緻性和可靠性。
圖：SAW代工流片良率
據集微網了解，上述兩款最新的DiFEM模組已經在多款客戶終端項目中進行測試，很快将實作大批量出貨。“這是左藍規劃的六款模組産品中的前兩款，下一步則在LFEM、PAMiD等方面進行了規劃，計劃近兩年内會推出相關産品。”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，是以國内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，國内在PA等配套器件上更為成熟，是以左藍的政策是先做好低頻PAMiD模組所需的濾波器和雙工器，這也是左藍根據國内行業現狀選擇的突破點。”
濾波器成國産射頻前端模組化掣肘，中高端之路如何走？
随着5G智能手機普及，旗艦機型的射頻前端方案主要采用Phase7L和Phase 7LE構架，分集和主集都以子產品化産品為主，分立式的器件較少。5G中低端的射頻前端方案主要采用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将達到162億美元，約占射頻前端市場總容量的69%，其中分集接收模組市場規模将達到45.72億美元，年均複合增長率達到13%。
大陸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産晶片的需求持續增長，國内供應鍊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争主場，國産的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産化能力較弱的短闆。
“縱觀國内射頻前端市場，在全球市場已經走向內建化、模組化的趨勢下，國内市場仍以分立器件為主，各細分市場同質化嚴重，多數在中低端争搶市場，亟需更新。尤其國内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‘國産替代’走向‘替代國産’，但僅靠低價替代并不夠，必須有能力提供與國外産品性能水準媲美的産品才能真正從市場競争中勝出。從中低端産品起步，在5G視窗期邁向高端，成為國内廠商突圍的發展路徑，也是左藍的選擇。”
對于目前的射頻前端模組設計，國産廠商的挑戰主要展現在設計和制造兩方面。在設計方面，需要提高PA、LNA、開關、濾波器等各類器件的性能，争取達到國外廠商的同類産品水準，尤其是高品質濾波器，在實作高可靠性和一緻性量産能力的同時，在模組設計上也需要強大的系統設計能力，進而實作各個功能子產品的有機整合；在制造方面，國際主流射頻前端廠商都是IDM企業，而國内廠商以fabless為主，在通過制造技術來提高産品性能方面天然處于劣勢。
“國産射頻前端的差距在于設計人才嚴重不足，基礎材料和聲學理論研究落後；钽酸锂、铌酸锂等壓電材料，晶圓級陶瓷基闆等濾波器制造材料産業鍊基礎薄弱；制造技術管控、生産管理水準較差，使得産品良率較低、産品批次一緻性較差。”Bruce強調，“我們在模組化的道路上，實作pin-to-pin的追趕是第一步，打通供應鍊并實作用戶端的項目起量是生存下來的先決條件。第二步是射頻前端廠商、手機原廠等産業鍊上下遊直接進行技術溝通，實作模組的定義，這樣才能在某些産品上逐漸實作趕超。”
展望未來，左藍計劃分成三個不同階段進行發力：
短期内通過産品的多樣化和系列化增強公司的綜合市場競争力，在産品品質、客戶群等方面形成公司核心技術的控制力。繼續深耕系列産品的技術和工藝，積極擴大分集模組産品系列。
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、材料制備、晶圓及基闆制造、封裝和可靠性測試等各環節的能力以提高産品性能。左藍未來也将朝着這個方向邁進，目前由于國内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産線。前道則與代工廠以長期合約的形式進行深度綁定，未來不排除建立自己的前道産線，這些更能适應未來模組定制化的特性。
預計未來國内5G必将從sub-6GHz演進到毫米波，這将使射頻前端市場産生大變局，屆時射頻前端模組對濾波器的需求預計也将轉向內建化技術。例如邊緣可能采用SAW或BAW濾波器，中間大帶寬部分則采用LTCC或IPD技術等進行內建。毫米波5G的天線比現在更小，會直接內建到模組中，高頻率、大帶寬對射頻前端模組的挑戰更高。在這種趨勢下，整個射頻前端市場将會迎來巨變，所有技術都會革新到另一個層級，預計數年内就将迎來轉變，是以現在就要做好前瞻布局。
結語
“随着模組化程序加快，相信三五年之内頭部的企業會橫向整合在一起，而且已經有國内龍頭在進行。左藍一直保持開放合作的态度，會把産業鍊各方優勢整合在一起，也不排除通過并購的方式強強聯合。”Bruce表示。
相信未來5G應用範圍将不僅局限于智能手機領域，在物聯網、汽車電子、遠端醫療等領域的普及将推動射頻前端需求量的急速增長。國産射頻前端廠商也将在這個大變局下邁入成長新階段，迎來新的發展機遇。