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集微網消息，日前，上市公司富滿微在投資者互動平台回複提問時表示，公司5G射頻晶片已經開始批量供貨，主要客戶包括國内主流手機及ODM廠商，其5G射頻晶片（含濾波器）完全基于自主開發，具有完整的自主知識産權，該公司特别強調，其濾波器定位中高端，模組内濾波器可以支援到5G NR頻段，且公司一直緻力于新産品研發，也努力在為國産晶片替代盡職盡責。
消息一出，富滿微5個交易日最大漲幅已達到約30%，在近期大盤走勢襯托下，顯得異常“惹眼”。
富滿微的強勢表現，源于資本市場乃至普通公衆對5G射頻晶片國産替代的迫切期待。
BAW濾波器“正面突圍”
除了富滿微之外，本月證監會準予科創闆IPO注冊的唯捷創芯，同樣已切入手機5G射頻晶片市場，并已實作向主流手機及ODM廠商批量供貨，連同已進入上市輔導階段的慧智微等企業，國内5G射頻晶片在技術、商業與資本市場上的突破，似乎已呼之欲出。
5G射頻晶片解下“卡脖子”的絞索，離不開其核心部件-濾波器的突圍。
濾波器是5G射頻前端的核心部件之一，從價值鍊上也不難看到這一點，據統計，在目前全球150億美元左右的射頻器件市場中，濾波器就占據81億美元的體量。
目前，中高端濾波器主要可分為聲表面波(SAW)與體波(BAW)兩種技術路線，SAW濾波器市場主要由日本村田統治，BAW濾波器市場則由博通、Skyworks、Qorvo、高通等美國企業所壟斷，中國企業占比微乎其微。
上述濾波器産業格局，除了歐美企業憑借先發優勢構造的專利和商務壁壘等原因，很大程度上還源于濾波器微機電器件在結構設計、工藝參數、襯底/薄膜材料等各個環節的技術壁壘，後來者需要突破寬槽犧牲層材料平坦化、超薄片減薄抛光、高精度/高取向度和高均勻性壓電薄膜制備等多種MEMS特殊制造技術，掌握有關壓電薄膜膜層結構、厚度及應力、摻雜元素及比例等一系列專有工藝參數，否則難以實作大規模量産，或産品批次一緻性難以達标。
需要強調的是，由于BAW濾波器具有頻率高帶寬大、插入損耗小、帶外衰減大等優點，同時對溫度變化不敏感，因而在5G高頻頻段應用中有明顯優勢，5G射頻晶片的國産替代，BAW濾波器也順理成章成為突圍“主戰場”。
武漢敏聲，這家據稱已得到H打頭電子巨頭1300萬研發經費資助的MEMS企業，是這場突圍的典型樣本：
在工藝技術上，2021年8月，武漢敏聲全球最大MEMS代工廠Silex母公司-北京賽微電子股份有限公司達成合作協定，在後者北京Fab3工廠共同投入工藝裝備，分工合作，建立國内領先的8英寸射頻濾波器生産線，并預計到2022年底，北京産線将實作通線并達到約2000片/月産能。
在器件設計上，根據機構調研所獲得的資訊，敏聲已掌握一百多件技術專利，可繞過博通專利壁壘，在5G頻段BAW的主流構型-FBAR上，“技術與AVAGO（博通）相當”。
在材料創新上，武漢敏聲近日宣布，已在國内率先打通高钪摻雜氮化鋁全流程工藝，堪稱突破了BAW濾波器最大難點。
高頻BAW濾波器依賴的核心材料，是摻雜稀土元素钪的氮化鋁薄膜，即鋁钪氮（AlScN）材料，但低钪摻雜相關技術被美國企業所壟斷，加之其可被應用于高性能軍用濾波器，是以美國對該材料出口實施了長達十多年的封鎖，國内發展十分滞後，某種程度上可以說，氮化鋁材料體系，是美國能夠在高端5G射頻晶片上“卡脖子”的最關鍵一環。
事實上，敏聲的突破并非孤軍奮戰，根據集微網了解，随着國内産學研各類機構的共同努力，大陸氮化鋁材料體系現已取得整體性突破。
稍早前的2021年，初創企業奧趨光電就已向市場推出了自主研發的藍寶石基鋁钪氮薄膜模闆産品，公司創始人吳亮介紹稱，正在與中國幾家技術領先的下遊企業進行合作，計劃逐漸實作高性能的5G FBAR/BAW/SAW濾波器制造。
在日前舉辦的一次MEMS創新發展與應用研讨會上，吳亮進一步分享了該公司在氮化鋁與鋁钪氮（AlScN）材料制備上的突破，據吳亮介紹，其公司已成功開發出全球最大直徑的60mm氮化鋁單晶晶圓并實作小批量量産，同時實作了2英寸/4英寸/6英寸氮化鋁/鋁钪氮薄膜模闆大批量制備，該公司氮化鋁晶圓實作國産化後，大幅降低了國内下遊濾波器器件與方案商的研發成本。
摻入稀土元素钪的鋁钪氮材料，可以大幅改善氮化鋁品質因子、耦合因子等壓電性能，不過钪的沉積摻雜，特别是高钪濃度摻雜工藝目前仍未成熟，钪的含量提高後，薄膜生長過程中容易出現從纖鋅礦結構到立方晶系鹽石結構的相變，薄膜晶相的穩定性難以控制。
在這一領域，奧趨已走在了全球前沿，吳亮稱，高通與德國高校合作試制的鋁钪氮薄膜，材料性能還不及奧趨已經釋出的藍寶石基與矽基鋁钪氮産品。
除了薄膜外，吳亮還提及該公司氮化鋁襯底材料目前正在打通4英寸晶圓制備工藝，一旦實作，将意味着其得以利用更大的供應鍊生态，将氮化鋁材料成本向碳化矽同等水準推進，進而切入蓬勃興起的功率半導體市場，進一步挖掘氮化鋁這一被譽為超級半導體、第四代半導體的新型化合物潛力。
不過吳亮也坦言，盡管制備工藝取得突破，但仿真與設計工具、生産機具裝置，仍然相當程度上依賴于海外供應商，國内産業生态依然單薄，國産替代任重而道遠，例如目前氧化鋁壓電薄膜薄膜沉積是MEMS器件制造過程中的一個重要環節，而薄膜沉積裝置具有較高的技術門檻，目前薄膜沉積裝置仍以海外進口裝置為主，例如氮化鋁壓電薄膜沉積與修膜裝置，就被美國AMS公司所主導。
更上遊裝置與工具的國産替代，無疑是下一階段國内廠商的艱巨任務。
SAW濾波器“奇兵突進”
在5G時代似乎被BAW奪去光芒的SAW濾波器，其實依然占據濾波器出貨量與貨值的過半市場。
頻率更低的SAW濾波器，乍一看技術難度不如BAW路線，但由于相關頻段更為擁擠，在系統級內建設計能力有更高要求，與此同時，行業巨頭村田，在該領域的專利壁壘，也遠較多寡頭格局下的BAW更為嚴密。
目前，大部分進入濾波器業務的國内企業，都選擇了SAW領域作為突破口，在中低端産品上發揮國産替代的價值，不過中低端市場企業定價能力的天然劣勢，為相關企業向上突破帶來了制約。
一方面，低端SAW濾波器的價格戰，使企業難以提高毛利，拉長了早期投資的回收期；另一方面，上遊核心材料-钽酸锂（LT）、铌酸锂（LN）晶體壓電襯底，卻牢牢把持在住友化學、信越化學等日本企業手中，中國濾波器廠商辛苦打拼的利潤，卻通過高價襯底基片回流到日本企業。
國内盡管已有院所和企業初步掌握了LNLT晶體的黑化還原等高端技術，但品質、産量與成本，依然無法與日本企業抗衡，往往僅在IDM企業内部消化，難以形成撬動上遊産業格局的有效杠杆。
面對5G乃至6G潮流，以及來自中國企業的低端産品競争，行業領袖村田的選擇，是在高端SAW濾波器技術上發力。
傳統SAW濾波器很難做到1.8GHz以上頻率，而村田的IHP-SAW技術，可以實作2.5-3GHz乃至更高的頻率性能。
目前，也有國内機構正在跟進村田的動作，從不同切入點挖掘表面波SAW技術路線的潛力。
（FBAR不規則多邊形的布局特點，以保證橫波反射次數減少，提高諧振器品質因子）
西南科技大學微系統中心高楊團隊，就在梳理了村田IHP-SAW的技術演進特點後，大膽采用氮化鋁基新型導波層壓電材料體系及異質聲學層（HAL）結構襯底的最新成果，利用鋁钪氮材料試制的HAL結構諧振器，在未經優化的情況下已與村田公開的資料看齊。
高楊還曾進一步展望稱，IHP-SAW帶動的HAL結構風潮和氮化鋁材料體系，或将動搖信越化學等廠商在傳統SAW所需的钽酸锂、铌酸锂等單晶基闆領域壟斷地位，基于氮化鋁晶圓的HAL結構器件，将深刻變革SAW産業生态。
值得一提的是，高楊團隊還與昂瑞微（漢天下）共同組建了智能微系統聯合實驗室，打通了研究成果快速産業化的通道，後者同樣是國内5G射頻晶片賽道的活躍玩家，獲得華為與小米兩大廠商入股，其産品已在榮耀50手機上得到應用。
中科院上海微系統所歐欣研究員團隊，則利用“萬能離子刀”剝離與鍵合轉移技術，突破晶格失配等問題，将亞微米厚度的單晶铌酸锂薄膜從铌酸锂晶圓剝離并轉移到高聲速、高導熱的碳化矽（SiC）晶圓，首次制備了4英寸Ln/SiC壓電異質襯底，可實作更有效的聲波能量和電場能量限制、提高器件散熱、降低器件熱膨脹，進而顯著提高射頻聲波器件性能與設計自由度。基于該襯底制備的高頻器件，突破了傳統SAW器件的頻率限制。有望應用于5G N77和N79頻段。
在SAW戰場上，國内産學研機構“奇兵”，已經摸索到了向5G乃至6G突破的曙光。
結語
從去年上市的華為旗艦手機P50，到今年的P50 Pocket，缺乏5G網絡接入能力，無疑是消費者感覺最為明顯的缺憾。
在去年高通獲得許可，向華為發送“特供版”骁龍888 4G晶片時，英國《金融時報》就援引業内人士的爆料稱，確定提供的産品不與華為5G業務有牽連，是美方放行商業合作的前提。
正因如此，被海外企業所壟斷的手機5G射頻前端模組晶片，已成為華為手機業務王者歸來的主要技術瓶頸之一。
誰能解決5G射頻晶片國産替代？
盡管這個問題的答案尚未揭曉，但已經湧現出越來越多、實力越來越強悍的解答者身影。
5G濾波器的突圍，隻是一個時間問題。（校對/樂川）