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国产芯片行路难之滤波器篇
来源:北京国际工程咨询有限公司 | 作者:北京国际工程咨询有限公司 | 发布时间: 1025天前 | 3906 次浏览 | 分享到:
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。


二是工艺制造能力。由于有源器件与无源器件在生产工艺上完全不同,SAW滤波器在制造上与PA、LNA等其他射频器件差别极大,即SAW滤波器没有一个完整且成熟的代工产业链可以使用。国内并不存在达到高水准的前道制造和后道封测厂来支撑SAW滤波器设计公司。


从全球看,优质的代工资源也是比较少,多数代工资源都处于技术需要继续提升的技术积累阶段,在进行大规模量产尤其是高端产品大规模量产中,容易出现一致性等问题。


三是量产能力。滤波器从设计制造再到稳定量产是一个系统工程,有任何一个环节做不好,就很难达到满意的产品指标。即使在小批量样品阶段跑出很好的性能,也依然面临着后续量产可能出现的各种问题,例如可靠性,良率,CPK等。


从SAW滤波器技术难点上能看出来,数据和模型(EDA)、设计、制造工艺这些关键要素是紧密结合同时又彼此影响的关系。所以,滤波器的开发绝不是简单的“1+1+1”的难度,而是成倍叠加的难度。


四、SAW滤波器的商业难点和我国的现实困境


SAW滤波器众多技术难点的“环环相扣”和“相互耦合”,衍生了实现高质量SAW滤波器的几个商业难点。


一是由于滤波器关键环节之间的强耦合,高质量SAW滤波器的产业化必须依靠IDM模式来完成。IDM的本质在于实现研发生产全流程的无缝衔接和相互影响,例如EDA中包含了SAW工艺参数且设计充分考虑了工艺,工艺也很好地与EDA的数据进行了匹配,这恰好和高质量SAW滤波器的技术要求充分匹配。


村田、太诱等全球主要的SAW滤波器厂商几乎都是拥有自主设计和工艺的IDM模式,源于各技术要素的共享和配合只能通过IDM的封闭性和稀缺性来实现。而在我国,如果不用IDM模式来生产SAW,想要找到高水平的代工厂愿意把他们的工艺参数注入到设计企业的EDA中,并愿意和设计企业共享工艺参数且不断迭代,也是一件非常困难的事情,需要两家公司都在技术上达到一定水准并且足够信任,双方的技术一定程度的相互公开才能实现。


二是滤波器技术和产品及其对应的市场需求多层次共存,很容易产生“低端市场路径依赖”,掉入了毛利为负的陷阱。滤波器的种类非常多,同时存在IPD、LTCC、SAW、TC-SAW、IHP-SAW、BAW、FBAR等各种类型,技术难度不同,极限指标性能区间不同,对应的应用场景也不同。


一般而言,对滤波器Q值的要求,实际上取决于使用环境跟频率之间的相互干扰程度。Q值高的滤波器,更能适应严苛的使用环境,成本和价格也越高。例如BAW的Q值在4000以上(由材料和工艺难度决定的),主要用在旗舰机上,对应的成本和价格也非常高,而普通SAW的Q值在1500左右,主要用在手机/物联网场景,相比较而言,成本和价格都比较低。


由于滤波器的技术和市场需求的多层次共存,当遇到技术瓶颈的时候,很容易产生“低端市场路径依赖”,即用高Q值的滤波器产品放到低一两个档次的市场销售,例如用低端一点的BAW直接去打SAW的市场(做出来的BAW产品的Q值比国外一线企业SAW的Q值还低),也就是“奥迪的配件做一个奥拓出来销售”,这种通过主动降低质量带来的降维打击,将会导致的产品销售价格和成本出现倒挂,恰恰是我国滤波器产业普遍出现负毛利的根本原因。

三是SAW滤波器的成熟格局和定价体系很难突破,国产品牌的价格和利润天花板非常明显。从全球看,滤波器作为成熟产品,国际企业已经进行了定价,中国企业很难突破价格体系,在客户预期国产产品销售价格应低于国际品牌的前提下,无形中就为中国企业的产品性能和价格区间进行了框定。


而我国滤波器处于刚刚起步阶段,成本和研发投入必定远远超出国际巨头企业设定好的价格和利润天花板,如果不能够用最低成本的材料和工艺做出来高Q值、低带内插入损耗、高带外抑制的产品并批量生产,也就无法实现商业化的正反馈,就只能陷入依靠不断融资才能存活的怪圈。


由于无法破解这些技术和商业上的难点,我国SAW滤波器产业长期被低端锁定。根据相关统计,当前全球SAW滤波器市场销售额达到了76亿美元,接近500亿人民币。其中中国大陆市场的SAW滤波器规模超过了200亿。而截止到2021年底,国内拥有SAW滤波器业务的企业接近20家,但在SAW滤波器产品上的总收入不超过10亿,国产化率长期低于5%,而高质量SAW滤波器的国产率接近于0。


五、我国SAW滤波器产业正确发展路径


那么什么是SAW滤波器产业正确的发展路径?


一是充分尊重SAW滤波器自身产业特点,坚持“IDM模式”来实现高水平SAW滤波器产品。SAW滤波器产业链各环节资源要素之间需要强耦合,所涉及的材料、曝光、光刻、工艺参数等细微变化都会极大影响产品性能。加之供应链资源长期封闭性和稀缺性造成的代工模式举步维艰,因此必须打造从EDA到设计、工艺及封装互通互融的IDM,最大化的保证最优设计结果,具备器件设计、材料制备、晶圆及基板制造、封装和可靠性测试等各环节的能力,才有可能实现高质量的国产SAW滤波器产品。


二是放弃以融资续命的低价“竞次”模式,重回“挣钱”的基本商业逻辑。所谓的“竞次”,即打到底线的竞争。在滤波器“竞次”游戏中,比的不是谁的指标更优秀,而是用高成本的产品降价竞争低成本产品市场,不惜牺牲掉毛利。这样带来的后果是,所有玩家都不得不降低自己的产品标准“向价格谷底赛跑”,而无暇无力“向技术高峰冲刺”,同时也无法遵循“挣钱”的基本商业逻辑,只能靠不断的炒作期望用融资来续命,但这显然是不可持续的。

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