對話左藍(lán)創(chuàng)始人：射頻前端器件國產(chǎn)化替代之路已經(jīng)開啟

C114訊 6月16日專稿（艾斯）一面是席卷全球的新冠疫情，一面是中美貿(mào)易戰(zhàn)的持續(xù)博弈。然而，根據(jù)Strategy Analytics發(fā)布的最新報告顯示，即使面對這兩股巨大力量的裹挾與沖擊，包括基帶處理器和射頻前端（RFFE）在內(nèi)的全球移動終端射頻器件市場還是在2020年創(chuàng)下了歷史最高收入，并且在5G的推動下，該市場直到2025年都有望繼續(xù)保持強(qiáng)勁增長。

來自Yole的預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，2023年射頻前端市場規(guī)模將達(dá)到350億美元，較2017年增加130%，未來6年復(fù)合增速高達(dá)14%。其中，濾波器已成為射頻前端器件市場中份額最大、增速最快的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，該細(xì)分市場將從2018年的92億美元到2023年增加至225億美元，復(fù)合增速達(dá)到20%。

不過，無法忽略的一個現(xiàn)實是，左右和把控如此龐大射頻器件市場的仍然是美國博通、SkyWorks、Qorvo和日本村田（MuRata）這些外國廠商，甚至其合計市場份額已達(dá)到97%左右。當(dāng)我們唏噓于華為被美國政府列入所謂“實體清單”而面臨“無芯可用”并導(dǎo)致業(yè)務(wù)發(fā)展受阻時，射頻器件對于整個5G通信系統(tǒng)的重要性也愈發(fā)提升，國內(nèi)企業(yè)若在這方面出現(xiàn)被“卡脖子”的狀況，則前景未必會更好過。

慶幸的是，在經(jīng)過多年深耕后，本土一些射頻前端器件企業(yè)目前在技術(shù)上已逐漸趕上國際水平，讓我們看到了開啟國產(chǎn)器件替代道路的一絲曙光。近日，C114就與國內(nèi)RF-MEMS領(lǐng)域的佼佼者左藍(lán)微電子技術(shù)有限公司（以下簡稱“左藍(lán)”）創(chuàng)始人、總經(jīng)理張樹民博士就射頻前端濾波器在5G時代的重要性及國產(chǎn)技術(shù)的積淀與實現(xiàn)突破等話題展開了一場對話。

5G對射頻前端造成前所未有的復(fù)雜度

在一部普通手機(jī)終端中，射頻部分大約占據(jù)18-20%的成本，僅次于主芯片和存儲芯片。射頻前端是移動終端進(jìn)行通信的核心部件，主要包括濾波器(Filter)、功率放大器(Power Amplifier)、低噪聲放大器(Low Noise Amplifier)、開關(guān)(RF Switch)和雙工器（Duplexer）。

“在5G終端中，5G的特點在射頻前端部分得到充分體現(xiàn)?！睆埐┦空劦?，5G超大帶寬、超低時延和超廣連接這三大特性對射頻前端造成了前所未有的復(fù)雜程度。以濾波器為例，5G在帶來許多新頻段的同時，也需要把原來的4G頻段進(jìn)行重耕，由此造成5G移動終端當(dāng)中濾波器的數(shù)量會增加至50個以上；同時，多載波聚合技術(shù)在5G通信當(dāng)中變得非常普遍，多個頻段同時工作會造成相互影響，這對濾波器的設(shè)計能力和加工工藝都提出了前所未有的挑戰(zhàn)。

目前手機(jī)射頻濾波器主流實現(xiàn)方式有聲表面波（SAW）濾波器和體聲波（BAW）濾波器兩種。其中BAW性能較好，更適用于中高頻段，但工藝復(fù)雜且價格更高，而SAW相對價格較低，但市場上的常規(guī)SAW濾波器不能很好地適用于2GHz以上的頻段。尤其是SAW的工作頻率會隨外界溫度變化發(fā)生一定漂移，在頻段越來越擁擠的5G時代，常規(guī)SAW濾波器不能很好地滿足射頻終端對濾波器的要求，研發(fā)具備高頻率、高溫度穩(wěn)定性的濾波器成為了迫切需要。

針對常規(guī)器件溫度性能頻漂問題，在2020年，左藍(lán)宣布其自主研發(fā)的溫度補(bǔ)償型聲表面波（TC-SAW）濾波器關(guān)鍵技術(shù)已取得突破，相關(guān)產(chǎn)品已具備量產(chǎn)條件。據(jù)悉，TC-SAW通過覆著溫度補(bǔ)償層對常規(guī)SAW濾波器進(jìn)行性能改進(jìn)，使得器件的頻率溫度系數(shù)有了顯著提升。盡管TC-SAW器件結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，制造成本相對常規(guī)SAW濾波器有所提高，但仍然明顯低于BAW濾波器，而且TC-SAW尺寸也可以做到更小，更加適合集成化的要求。因此，在性能和成本方面的相對優(yōu)勢，使TC-SAW在5G時代迎來了良好的發(fā)展機(jī)遇。

TC-SAW關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)突破的背后

事實上，目前國內(nèi)器件廠商仍以生產(chǎn)中低端SAW濾波器為主，TC-SAW濾波器市場主要被村田等國外大廠占據(jù)，而左藍(lán)是國內(nèi)領(lǐng)先通過自主研發(fā)推出相關(guān)產(chǎn)品并導(dǎo)入量產(chǎn)的企業(yè)。張博士告訴我們，目前左藍(lán)的TC-SAW產(chǎn)品可以支持3GHz以下頻段，也即LTE頻段基本都已覆蓋，主要的5G頻段也都能覆蓋，其產(chǎn)品性能現(xiàn)在已經(jīng)可以與村田等國際一線廠商類比。

圖  SAW與TC-SAW工作模式對比

他表示，TC-SAW的工藝方法有溫度補(bǔ)償層法和鍵合片法兩種類型，其工作原理不同，適用的場景也不同。而左藍(lán)掌握了完整的TC-SAW設(shè)計技術(shù)和完全自主的全套流程設(shè)計方案，“我們的團(tuán)隊在這個領(lǐng)域里面已經(jīng)有了10多年的經(jīng)驗積累，從模型分析到設(shè)計工具研發(fā)再到結(jié)果參數(shù)調(diào)整等，我們已經(jīng)具備自己全套的設(shè)計工具和能力?！?/p>

值得注意的是，射頻濾波器的研發(fā)牽涉到多個學(xué)科的交叉，包括材料學(xué)、微聲學(xué)、電磁學(xué)、熱力學(xué)等。C114了解到，目前左藍(lán)研發(fā)團(tuán)隊中15%左右為博士學(xué)歷?！安煌膶W(xué)科交叉在一起，就形成了我們的一個優(yōu)勢。我們可以在不同領(lǐng)域聯(lián)合尋優(yōu)，也就是說可以把不同的目標(biāo)函數(shù)一起迭代到一個最終的產(chǎn)品上，而這些不同的目標(biāo)實際上相互之間是有矛盾的?！睆埐┦空f，團(tuán)隊當(dāng)中部分同事具備一些國際大廠的體系化經(jīng)驗，這樣使其能夠更好地利用一些已知解決方案做到一步到位。

圖 左藍(lán)微電子小型化濾波器

他談到，濾波器設(shè)計實際上是射頻前端當(dāng)中相對比較難的一個部分，而左藍(lán)一直堅持不懈地在進(jìn)行自主研發(fā)，一方面是因為自身具備一流的實驗室條件，另一方面公司也有很好的流片代工供應(yīng)鏈來保障?！巴ㄟ^很好的實驗室條件與穩(wěn)定的PDK，我們可以比較準(zhǔn)確地快速實現(xiàn)產(chǎn)品迭代。因為現(xiàn)在我們講的是從0到1的突破，那么接下來產(chǎn)業(yè)化實際上是從1到N的復(fù)制。在這方面我們已經(jīng)做好了準(zhǔn)備，可以很快地開發(fā)出新頻段產(chǎn)品，同時我們也有信心能夠很快去完成客戶的一些定制化需求，同時可以大量可靠地生產(chǎn)供貨?！?/p>

讓適合的產(chǎn)品去服務(wù)適合的領(lǐng)域

在采訪中我們獲悉，左藍(lán)現(xiàn)在研發(fā)并銷售全類別的射頻濾波器(SAW/TC-SAW、FBAR、RF模組)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于手機(jī)、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)、通訊設(shè)備和基站當(dāng)中。

張博士表示，面對5G時代帶來的新機(jī)會，左藍(lán)有全面的產(chǎn)品系列來分別應(yīng)對高中低頻段不同的需求，其中包括面對低頻的常規(guī)SAW，面對中頻的TC-SAW，針對高頻的FBAR，以及整合了多種器件的射頻前端模組。此外，左藍(lán)在毫米波頻段的MEMS濾波器技術(shù)方面也已進(jìn)行相關(guān)布局。

他直言，“我們認(rèn)為針對不同類型的應(yīng)用場景，應(yīng)該用不同的產(chǎn)品來實現(xiàn)，而不是說勉強(qiáng)使用一種不太適合的技術(shù)去開發(fā)。在不同領(lǐng)域、不同應(yīng)用場景，各項技術(shù)都有自己的生存空間，每個領(lǐng)域的產(chǎn)品可以做的更好?！?/p>

當(dāng)我們問及博通和Qorvo等公司選擇在5G高頻段上主推BAW技術(shù)時，張博士分析稱，國外行業(yè)巨頭主要還是在追求高毛利潤率，因此會以高端產(chǎn)品為主然后逐步放棄中低端市場。而國內(nèi)廠商則可以先從中低端來布局滲透，逐步提高技術(shù)水平并增加市場份額，再向高端和模組邁進(jìn)，例如左藍(lán)對中高端市場中TC-SAW技術(shù)的關(guān)鍵突破。他透露，“我們有非常好的制備能力，包括完整的工藝條件，針對這種高頻、大帶寬和高功率的BAW器件，我們也有很多技術(shù)布局，部分產(chǎn)品現(xiàn)在達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平。”

展望未來，張博士認(rèn)為4G手機(jī)射頻前端仍將以分立器件為主，而5G射頻前端將會是分立器件和模組同分市場的格局。他表示，左藍(lán)會根據(jù)客戶的需求來提供合適的產(chǎn)品形態(tài)。

國產(chǎn)替代的前提是性能可以比肩

在全球芯片短缺將會持續(xù)，以及中美貿(mào)易戰(zhàn)導(dǎo)致全球供應(yīng)鏈可能出現(xiàn)脫鉤情況的背景下，我們更加迫切需要開啟射頻前端器件的國產(chǎn)化替代過程?？上驳氖?，本土廠商對于左藍(lán)這樣國內(nèi)廠商的接納度出現(xiàn)了明顯改善。企業(yè)更加注重供應(yīng)源的多樣化來確保安全，從而也給國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈帶來了更大機(jī)會。

“現(xiàn)在無論客戶規(guī)模如何，為了保證安全性，他們對于國產(chǎn)器件都會留出一定的市場份額?！睆埐┦糠治龇Q，“國外廠商對于國內(nèi)客戶的配合程度——從設(shè)計、修改、供貨及時性到售后支持，有些可能做得并不是很到位，因為他們往往都會盯著蘋果、三星這樣的大客戶。所以我們接觸下來發(fā)現(xiàn)，客戶對于國產(chǎn)產(chǎn)品替換是非常歡迎的?！彼硎荆瑥哪壳暗氖袌銮闆r來看，國產(chǎn)化替代國外器件是一定會發(fā)生的事情。

不過，張博士分析稱，在濾波器的國產(chǎn)化過程中，首先需要產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)的代工一致性需要特別高。在這個基礎(chǔ)下還要去配合客戶的一些需求，就是對客戶的指標(biāo)或者整個性能的要求和系統(tǒng)的設(shè)計要參與進(jìn)去。這個過程相對比較慢，因為要不斷進(jìn)行迭代。與此同時，他強(qiáng)調(diào)，國產(chǎn)替代有一個前提，那就是國內(nèi)廠商的產(chǎn)品是可以和國外廠商的產(chǎn)品相比肩的，“性能是可比的才能進(jìn)行替代，并不是因為便宜，所以才進(jìn)行替代?！?/p>

為了實現(xiàn)這樣的高性能，左藍(lán)對于產(chǎn)業(yè)合作非常重視?！拔覀兣c業(yè)界頭部供應(yīng)商已經(jīng)形成了緊密的戰(zhàn)略合作關(guān)系，一方面我們會利用代工廠現(xiàn)有資源，同時我們也采取了共建的方式來確保我們對核心技術(shù)的控制力。這樣不僅對產(chǎn)能有一定保障，也讓我們擁有了一個非常好的質(zhì)量管控體系。由此我們可以對客戶進(jìn)行更好地配合?！睆埐┦砍錆M信心地表示?！皬脑O(shè)備到工藝管理的整個生產(chǎn)能力來看，我們與國外廠商已沒有太大差異。在設(shè)計能力方面，現(xiàn)在我們的能力已能夠達(dá)到一定要求，我覺得只要我們能夠堅持下去，國產(chǎn)化的能力肯定不會弱于國外?！?/p>

他在采訪最后說道，這么大一個市場實際上有很多的機(jī)會，但是機(jī)會只留給有準(zhǔn)備的人和有準(zhǔn)備的企業(yè)。左藍(lán)愿意和伙伴們一起把握即將到來的每一個機(jī)會。