从2014年开始吹响“举国大力发展集成电路产业”的号角，到2018年中兴、华为事件带动起来的集成电路国产替代热潮，再到2021年全球“缺芯”引发的产业集体狂欢，集成电路行业被政策和资本推动着持续走在产品升级和产业高端化的道路上。

但随着大部分集成电路产品的低端替代接近完成，产业支撑要素极大丰富，我们却似乎进入到高端升级越行越难的怪圈，表现形式就是大家都承认难，都说自己在努力突破，资本和政策也蜂拥而至，但在一些“卡脖子”领域，市场上仍然缺乏可与国外代表性公司可以相匹敌的产品。

这便是我想写这个系列的主要原因，盼望可以从一些“老大难”产品的技术突破难题上剥丝抽茧，拂尘见金，从产业自身的瓶颈和困境入手，发现可以真正实现集成电路关键产品高端化升级的有效路径。

今天想分析的是滤波器，以SAW滤波器为代表。目前国产滤波器产业的现状可以总结为：

一是国内滤波器企业不少，但产业贡献度可以忽略不计。据估算全球滤波器公司70%的数量都在中国，但对全球滤波器产业收入的贡献还不及3%。

二是国内滤波器企业不强，无法与国内的终端品牌优势有效协同。绝大部分国内滤波器公司都在低端客户群体中出货，无法进入国内头部终端客户的主流供应链。而品牌终端客户对国内滤波器公司的导入谨慎且缓慢，既有其自身供应链的考虑，更多的恐怕还在中国滤波器企业自身各种问题。

一、SAW滤波器是什么？

SAW滤波器即为声表面波滤波器，是采用石英晶体、铌酸锂、压电陶瓷等压电材料，通过压电效应和表面波传播来滤除杂波的滤波器件。

评价一款SAW滤波器主要有如下几个关键指标，包括中心频率、带宽、带内插损、带内波纹、带外抑制、收敛性等指标。双工器/多工器（由两个或多个SAW滤波器组成，所以双工器/多工器的特性基于SAW滤波器的特性）除了以上指标，还有隔离度指标。

在评价SAW滤波器时常说的Q值，是指品质因数。滤波器是一种选频装置,通过耦合基本元件或谐振器来实现,可以使信号中特定的频率成分通过,而极大地衰减其它频率成分。

谐振器的Q值越高，越有机会做出高矩形系数的滤波器，也就是说Q值跟滤波器的矩形系数成正相关。Q值一般在产品规格书中并不体现，但这个指标直接和SAW滤波器的带内插损，带外抑制，特别是滤波器裙边一些关键点的抑制强相关，几乎可以被认为是滤波器的“灵魂指标”。

一般而言Q值越高，同样设计情况下，滤波器裙边越陡峭，等效的带内插损越小，带外抑制会更好，在同等条件下，给温漂影响的冗余空间越大。因此Q值是评价SAW滤波器企业技术实力评价关键指标，也是决定不同类型滤波器（BAW、SAW、IHP-SAW、IPD、LTCC等）匹配细分市场的决定因素。

同时，SAW滤波器还需要具有高的功率承受能力，具有高的矩形度和好的温度稳定性，要求高频大带宽等。国际企业之所以产品够好，很重要的原因就是他们能够发挥出来特定材料和工艺条件的优势，而将产品的Q值逼近物理极限。

二、SAW滤波器为什么重要？

随着5G时代的到来，在高频化趋势下，智能手机频带间距逐渐缩小，频带隔离难度日益提升，带宽、插入损耗和尺寸等性能要求也进一步提高，这些都对滤波器的设计和生产提出了更高的挑战。

同时，5G引发射频前端模组化趋势，进一步增加其设计难度，需要综合统筹考虑PA、滤波器、射频开关、LNA等器件的特性，以及不同类型芯片的结合方式、干扰和共存等问题。

国外头部射频企业推出的L-PAMiD和L-PAMiF等更高集成度的射频前端模组，已经成为智能手机的主流标配，进一步提高射频前端企业进入中高端市场的门槛。

由此可见，射频前端模组化已经成为了未来竞争主场，而滤波器在射频前端模组中的重要性也与日俱增。据统计，近年来滤波器在射频前端模组中产值占比从3G时代的33%提升到4G LTE时代的54%，预计到2023年将提升至66%。而在所有滤波器中，SAW滤波器在4G和5G时代都会是最主要的滤波器，占据70%以上的市场份额。

当前国产的PA、LNA、开关、天线等均已发展得较为成熟，唯独小型化、可集成的高质量SAW滤波器资源，不仅成为射频前端模组设计中的稀缺资源，同时也是国产射频前端模组当前最为突出的短板所在。

三、SAW滤波器的技术难点

从滤波器研发的“材料-EDA工具-设计-前道制造-后道制造-测试”全流程看，实现高品质因子（Q值）、低带内插损的优质SAW滤波器，需要突破以下几个技术难点：

一是EDA工具和仿真能力。一般而言，由于EDA跟滤波器工艺的强相关，通用EDA缺少真实工艺数据的反馈，则难以设计出高性能产品。

EDA决定了SAW滤波器设计的正确性和准确性。设计的正确性，就是EDA中各种模型，算法是不是对的，这是设计滤波器的最先解决的入门问题；设计准确性部分，就是工艺数据库，EDA从工艺中获取的数据，决定了设计出来的产品和做出来实际测试数据差距有多大，因此EDA需要与工艺强绑定。

对于SAW滤波器的设计，高质量EDA工具和仿真能力的作用占到了绝大部分，剩下一小部分是设计人员的设计经验。假如没有高质量EDA工具和工艺反馈的数据作为支撑，仅仅有设计经验也难以“复刻”高水平的SAW产品。所以经常看到有些来自国际一线滤波器企业的设计人员，回国后再创业，却经常陷入“巧妇难为无米之炊”的境地。