對話左藍創始人：射頻前端器件國產化替代之路已經開啟

C114訊 6月16日專稿（艾斯）一面是席卷全球的新冠疫情，一面是中美貿易戰的持續博弈。然而，根據Strategy Analytics發布的最新報告顯示，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）在內的全球移動終端射頻器件市場還是在2020年創下了歷史最高收入，并且在5G的推動下，該市場直到2025年都有望繼續保持強勁增長。

來自Yole的預測數據顯示，2023年射頻前端市場規模將達到350億美元，較2017年增加130%，未來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中份額最大、增速最快的業務領域，該細分市場將從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，無法忽略的一個現實是，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到97%左右。當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”并導致業務發展受阻時，射頻器件對于整個5G通信系統的重要性也愈發提升，國內企業若在這方面出現被“卡脖子”的狀況，則前景未必會更好過。

慶幸的是，在經過多年深耕后，本土一些射頻前端器件企業目前在技術上已逐漸趕上國際水平，讓我們看到了開啟國產器件替代道路的一絲曙光。近日，C114就與國內RF-MEMS領域的佼佼者左藍微電子技術有限公司（以下簡稱“左藍”）創始人、總經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技術的積淀與實現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。射頻前端是移動終端進行通信的核心部件，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(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。”張博士談到，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頻段進行重耕，由此造成5G移動終端當中濾波器的數量會增加至50個以上；同時，多載波聚合技術在5G通信當中變得非常普遍，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，但工藝復雜且價格更高，而SAW相對價格較低，但市場上的常規SAW濾波器不能很好地適用于2GHz以上的頻段。尤其是SAW的工作頻率會隨外界溫度變化發生一定漂移，在頻段越來越擁擠的5G時代，常規SAW濾波器不能很好地滿足射頻終端對濾波器的要求，研發具備高頻率、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題，在2020年，左藍宣布其自主研發的溫度補償型聲表面波（TC-SAW）濾波器關鍵技術已取得突破，相關產品已具備量產條件。據悉，TC-SAW通過覆著溫度補償層對常規SAW濾波器進行性能改進，使得器件的頻率溫度系數有了顯著提升。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勢，使TC-SAW在5G時代迎來了良好的發展機遇。

TC-SAW關鍵技術實現突破的背后

事實上，目前國內器件廠商仍以生產中低端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，而左藍是國內領先通過自主研發推出相關產品并導入量產的企業。張博士告訴我們，目前左藍的TC-SAW產品可以支持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，其產品性能現在已經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。而左藍掌握了完整的TC-SAW設計技術和完全自主的全套流程設計方案，“我們的團隊在這個領域里面已經有了10多年的經驗積累，從模型分析到設計工具研發再到結果參數調整等，我們已經具備自己全套的設計工具和能力。”

值得注意的是，射頻濾波器的研發牽涉到多個學科的交叉，包括材料學、微聲學、電磁學、熱力學等。C114了解到，目前左藍研發團隊中15%左右為博士學歷。“不同的學科交叉在一起，就形成了我們的一個優勢。我們可以在不同領域聯合尋優，也就是說可以把不同的目標函數一起迭代到一個最終的產品上，而這些不同的目標實際上相互之間是有矛盾的。”張博士說，團隊當中部分同事具備一些國際大廠的體系化經驗，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，濾波器設計實際上是射頻前端當中相對比較難的一個部分，而左藍一直堅持不懈地在進行自主研發，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鏈來保障。“通過很好的實驗室條件與穩定的PDK，我們可以比較準確地快速實現產品迭代。因為現在我們講的是從0到1的突破，那么接下來產業化實際上是從1到N的復制。在這方面我們已經做好了準備，可以很快地開發出新頻段產品，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供貨。”

讓適合的產品去服務適合的領域

在采訪中我們獲悉，左藍現在研發并銷售全類別的射頻濾波器(SAW/TC-SAW、FBAR、RF模組)，產品廣泛應用于手機、汽車電子、物聯網、通訊設備和基站當中。

張博士表示，面對5G時代帶來的新機會，左藍有全面的產品系列來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濾波器技術方面也已進行相關布局。

他直言，“我們認為針對不同類型的應用場景，應該用不同的產品來實現，而不是說勉強使用一種不太適合的技術去開發。在不同領域、不同應用場景，各項技術都有自己的生存空間，每個領域的產品可以做的更好。”

當我們問及博通和Qorvo等公司選擇在5G高頻段上主推BAW技術時，張博士分析稱，國外行業巨頭主要還是在追求高毛利潤率，因此會以高端產品為主然后逐步放棄中低端市場。而國內廠商則可以先從中低端來布局滲透，逐步提高技術水平并增加市場份額，再向高端和模組邁進，例如左藍對中高端市場中TC-SAW技術的關鍵突破。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，我們也有很多技術布局，部分產品現在達到了國內先進水平。”

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

國產替代的前提是性能可以比肩

在全球芯片短缺將會持續，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啟射頻前端器件的國產化替代過程。可喜的是，本土廠商對于左藍這樣國內廠商的接納度出現了明顯改善。企業更加注重供應源的多樣化來確保安全，從而也給國內相關產業鏈帶來了更大機會。

“現在無論客戶規模如何，為了保證安全性，他們對于國產器件都會留出一定的市場份額。”張博士分析稱，“國外廠商對于國內客戶的配合程度——從設計、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現，客戶對于國產產品替換是非常歡迎的。”他表示，從目前的市場情況來看，國產化替代國外器件是一定會發生的事情。

不過，張博士分析稱，在濾波器的國產化過程中，首先需要產業鏈標準化，生產的代工一致性需要特別高。在這個基礎下還要去配合客戶的一些需求，就是對客戶的指標或者整個性能的要求和系統的設計要參與進去。這個過程相對比較慢，因為要不斷進行迭代。與此同時，他強調，國產替代有一個前提，那就是國內廠商的產品是可以和國外廠商的產品相比肩的，“性能是可比的才能進行替代，并不是因為便宜，所以才進行替代。”

為了實現這樣的高性能，左藍對于產業合作非常重視。“我們與業界頭部供應商已經形成了緊密的戰略合作關系，一方面我們會利用代工廠現有資源，同時我們也采取了共建的方式來確保我們對核心技術的控制力。這樣不僅對產能有一定保障，也讓我們擁有了一個非常好的質量管控體系。由此我們可以對客戶進行更好地配合。”張博士充滿信心地表示。“從設備到工藝管理的整個生產能力來看，我們與國外廠商已沒有太大差異。在設計能力方面，現在我們的能力已能夠達到一定要求，我覺得只要我們能夠堅持下去，國產化的能力肯定不會弱于國外。”

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