對話(huà)左藍創(chuàng )始人：射頻前端器件國產(chǎn)化替代之路已經(jīng)開(kāi)啟

C114訊 6月16日專(zhuān)稿（艾斯）一面是席卷全球的新冠疫情，一面是中美貿易戰的持續博弈。然而，根據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）在內的全球移動(dòng)終端射頻器件市場(chǎng)還是在2020年創(chuàng )下了歷史最高收入，并且在5G的推動(dòng)下，該市場(chǎng)直到2025年都有望繼續保持強勁增長(cháng)。

來(lái)自Yole的預測數據顯示，2023年射頻前端市場(chǎng)規模將達到350億美元，較2017年增加130%，未來(lái)6年復合增速高達14%。其中，濾波器已成為射頻前端器件市場(chǎng)中份額最大、增速最快的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，該細分市場(chǎng)將從2018年的92億美元到2023年增加至225億美元，復合增速達到20%。

不過(guò)，無(wú)法忽略的一個(gè)現實(shí)是，左右和把控如此龐大射頻器件市場(chǎng)的仍然是美國博通、SkyWorks、Qorvo和日本村田（MuRata）這些外國廠(chǎng)商，甚至其合計市場(chǎng)份額已達到97%左右。當我們唏噓于華為被美國政府列入所謂“實(shí)體清單”而面臨“無(wú)芯可用”并導致業(yè)務(wù)發(fā)展受阻時(shí)，射頻器件對于整個(gè)5G通信系統的重要性也愈發(fā)提升，國內企業(yè)若在這方面出現被“卡脖子”的狀況，則前景未必會(huì )更好過(guò)。

慶幸的是，在經(jīng)過(guò)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(kāi)啟國產(chǎn)器件替代道路的一絲曙光。近日，C114就與國內RF-MEMS領(lǐng)域的佼佼者左藍微電子技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“左藍”）創(chuàng )始人、總經(jīng)理張樹(shù)民博士就射頻前端濾波器在5G時(shí)代的重要性及國產(chǎn)技術(shù)的積淀與實(shí)現突破等話(huà)題展開(kāi)了一場(chǎng)對話(huà)。

5G對射頻前端造成前所未有的復雜度

在一部普通手機終端中，射頻部分大約占據18-20%的成本，僅次于主芯片和存儲芯片。射頻前端是移動(dòng)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(kāi)關(guān)(RF Switch)和雙工器（Duplexer）。

“在5G終端中，5G的特點(diǎn)在射頻前端部分得到充分體現?！睆埐┦空劦?，5G超大帶寬、超低時(shí)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雜程度。以濾波器為例，5G在帶來(lái)許多新頻段的同時(shí)，也需要把原來(lái)的4G頻段進(jìn)行重耕，由此造成5G移動(dòng)終端當中濾波器的數量會(huì )增加至50個(gè)以上；同時(shí)，多載波聚合技術(shù)在5G通信當中變得非常普遍，多個(gè)頻段同時(shí)工作會(huì )造成相互影響，這對濾波器的設計能力和加工工藝都提出了前所未有的挑戰。

目前手機射頻濾波器主流實(shí)現方式有聲表面波（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，但工藝復雜且價(jià)格更高，而SAW相對價(jià)格較低，但市場(chǎng)上的常規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(huì )隨外界溫度變化發(fā)生一定漂移，在頻段越來(lái)越擁擠的5G時(shí)代，常規SAW濾波器不能很好地滿(mǎn)足射頻終端對濾波器的要求，研發(fā)具備高頻率、高溫度穩定性的濾波器成為了迫切需要。

針對常規器件溫度性能頻漂問(wèn)題，在2020年，左藍宣布其自主研發(fā)的溫度補償型聲表面波（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。據悉，TC-SAW通過(guò)覆著(zhù)溫度補償層對常規SAW濾波器進(jìn)行性能改進(jìn)，使得器件的頻率溫度系數有了顯著(zhù)提升。盡管TC-SAW器件結構更復雜，制造成本相對常規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(shí)代迎來(lái)了良好的發(fā)展機遇。

TC-SAW關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現突破的背后

事實(shí)上，目前國內器件廠(chǎng)商仍以生產(chǎn)中低端SAW濾波器為主，TC-SAW濾波器市場(chǎng)主要被村田等國外大廠(chǎng)占據，而左藍是國內領(lǐng)先通過(guò)自主研發(fā)推出相關(guān)產(chǎn)品并導入量產(chǎn)的企業(yè)。張博士告訴我們，目前左藍的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)品性能現在已經(jīng)可以與村田等國際一線(xiàn)廠(chǎng)商類(lèi)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償層法和鍵合片法兩種類(lèi)型，其工作原理不同，適用的場(chǎng)景也不同。而左藍掌握了完整的TC-SAW設計技術(shù)和完全自主的全套流程設計方案，“我們的團隊在這個(gè)領(lǐng)域里面已經(jīng)有了10多年的經(jīng)驗積累，從模型分析到設計工具研發(fā)再到結果參數調整等，我們已經(jīng)具備自己全套的設計工具和能力?！?/p>

值得注意的是，射頻濾波器的研發(fā)牽涉到多個(gè)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，目前左藍研發(fā)團隊中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(gè)優(yōu)勢。我們可以在不同領(lǐng)域聯(lián)合尋優(yōu)，也就是說(shuō)可以把不同的目標函數一起迭代到一個(gè)最終的產(chǎn)品上，而這些不同的目標實(shí)際上相互之間是有矛盾的?！睆埐┦空f(shuō)，團隊當中部分同事具備一些國際大廠(chǎng)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 左藍微電子小型化濾波器

他談到，濾波器設計實(shí)際上是射頻前端當中相對比較難的一個(gè)部分，而左藍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(shí)驗室條件，另一方面公司也有很好的流片代工供應鏈來(lái)保障?！巴ㄟ^(guò)很好的實(shí)驗室條件與穩定的PDK，我們可以比較準確地快速實(shí)現產(chǎn)品迭代。因為現在我們講的是從0到1的突破，那么接下來(lái)產(chǎn)業(yè)化實(shí)際上是從1到N的復制。在這方面我們已經(jīng)做好了準備，可以很快地開(kāi)發(fā)出新頻段產(chǎn)品，同時(shí)我們也有信心能夠很快去完成客戶(hù)的一些定制化需求，同時(shí)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(fǎng)中我們獲悉，左藍現在研發(fā)并銷(xiāo)售全類(lèi)別的射頻濾波器(SAW/TC-SAW、FBAR、RF模組)，產(chǎn)品廣泛應用于手機、汽車(chē)電子、物聯(lián)網(wǎng)、通訊設備和基站當中。

張博士表示，面對5G時(shí)代帶來(lái)的新機會(huì )，左藍有全面的產(chǎn)品系列來(lái)分別應對高中低頻段不同的需求，其中包括面對低頻的常規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，“我們認為針對不同類(lèi)型的應用場(chǎng)景，應該用不同的產(chǎn)品來(lái)實(shí)現，而不是說(shuō)勉強使用一種不太適合的技術(shù)去開(kāi)發(fā)。在不同領(lǐng)域、不同應用場(chǎng)景，各項技術(shù)都有自己的生存空間，每個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品可以做的更好?！?/p>

當我們問(wèn)及博通和Qorvo等公司選擇在5G高頻段上主推BAW技術(shù)時(shí)，張博士分析稱(chēng)，國外行業(yè)巨頭主要還是在追求高毛利潤率，因此會(huì )以高端產(chǎn)品為主然后逐步放棄中低端市場(chǎng)。而國內廠(chǎng)商則可以先從中低端來(lái)布局滲透，逐步提高技術(shù)水平并增加市場(chǎng)份額，再向高端和模組邁進(jìn)，例如左藍對中高端市場(chǎng)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)品現在達到了國內先進(jìn)水平?！?/p>

展望未來(lái)，張博士認為4G手機射頻前端仍將以分立器件為主，而5G射頻前端將會(huì )是分立器件和模組同分市場(chǎng)的格局。他表示，左藍會(huì )根據客戶(hù)的需求來(lái)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(huì )持續，以及中美貿易戰導致全球供應鏈可能出現脫鉤情況的背景下，我們更加迫切需要開(kāi)啟射頻前端器件的國產(chǎn)化替代過(guò)程?？上驳氖?，本土廠(chǎng)商對于左藍這樣國內廠(chǎng)商的接納度出現了明顯改善。企業(yè)更加注重供應源的多樣化來(lái)確保安全，從而也給國內相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)了更大機會(huì )。

“現在無(wú)論客戶(hù)規模如何，為了保證安全性，他們對于國產(chǎn)器件都會(huì )留出一定的市場(chǎng)份額?！睆埐┦糠治龇Q(chēng)，“國外廠(chǎng)商對于國內客戶(hù)的配合程度——從設計、修改、供貨及時(shí)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(huì )盯著(zhù)蘋(píng)果、三星這樣的大客戶(hù)。所以我們接觸下來(lái)發(fā)現，客戶(hù)對于國產(chǎn)產(chǎn)品替換是非常歡迎的?！彼硎?，從目前的市場(chǎng)情況來(lái)看，國產(chǎn)化替代國外器件是一定會(huì )發(fā)生的事情。

不過(guò)，張博士分析稱(chēng)，在濾波器的國產(chǎn)化過(guò)程中，首先需要產(chǎn)業(yè)鏈標準化，生產(chǎn)的代工一致性需要特別高。在這個(gè)基礎下還要去配合客戶(hù)的一些需求，就是對客戶(hù)的指標或者整個(gè)性能的要求和系統的設計要參與進(jìn)去。這個(gè)過(guò)程相對比較慢，因為要不斷進(jìn)行迭代。與此同時(shí)，他強調，國產(chǎn)替代有一個(gè)前提，那就是國內廠(chǎng)商的產(chǎn)品是可以和國外廠(chǎng)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(shí)現這樣的高性能，左藍對于產(chǎn)業(yè)合作非常重視?！拔覀兣c業(yè)界頭部供應商已經(jīng)形成了緊密的戰略合作關(guān)系，一方面我們會(huì )利用代工廠(chǎng)現有資源，同時(shí)我們也采取了共建的方式來(lái)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(gè)非常好的質(zhì)量管控體系。由此我們可以對客戶(hù)進(jìn)行更好地配合?！睆埐┦砍錆M(mǎn)信心地表示?！皬脑O備到工藝管理的整個(gè)生產(chǎn)能力來(lái)看，我們與國外廠(chǎng)商已沒(méi)有太大差異。在設計能力方面，現在我們的能力已能夠達到一定要求，我覺(jué)得只要我們能夠堅持下去，國產(chǎn)化的能力肯定不會(huì )弱于國外?！?/p>

他在采訪(fǎng)最后說(shuō)道，這么大一個(gè)市場(chǎng)實(shí)際上有很多的機會(huì )，但是機會(huì )只留給有準備的人和有準備的企業(yè)。左藍愿意和伙伴們一起把握即將到來(lái)的每一個(gè)機會(huì )。