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 　最近，華為Mate60系列手機(jī)正式上市，這一事件可能被視為華為重返5G手機(jī)市場(chǎng)的重大信號(hào)。在過去的兩年里，華為手機(jī)所搭載的芯片雖然集成了5G基帶，但由于缺乏5G射頻核心器件——體聲波（BAW）濾波器，只能作為4G手機(jī)使用。這一情況對(duì)華為的手機(jī)業(yè)務(wù)產(chǎn)生了不小的影響。筆者將介紹5G射頻芯片的關(guān)鍵技術(shù)BAW濾波器，并將對(duì)BAW濾波器領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外專利情況進(jìn)行分析，以期為相關(guān)行業(yè)提供參考。

　　海外企業(yè)搶占先機(jī)

　　5G手機(jī)通信功能的實(shí)現(xiàn)依賴于5G芯片，該芯片包括基帶芯片和射頻芯片。基帶芯片主要負(fù)責(zé)信號(hào)處理和協(xié)議處理，而射頻芯片則負(fù)責(zé)射頻收發(fā)、頻率合成和功率放大等功能。雖然國(guó)內(nèi)相關(guān)廠商在基帶芯片的自主研發(fā)和生產(chǎn)方面已具備一定能力，但在射頻芯片的設(shè)計(jì)和制造方面，國(guó)產(chǎn)化率相對(duì)較低，長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。尤其在BAW濾波器這一分立器件領(lǐng)域，其開發(fā)難度較高，一直是最重要的部分。

　　目前，射頻濾波器的主流實(shí)現(xiàn)方式是采用聲表面波（SAW）和體聲波（BAW）技術(shù)，這兩種技術(shù)都是利用材料的壓電效應(yīng)進(jìn)行聲學(xué)器件設(shè)計(jì)。相較于SAW濾波器，BAW濾波器在2.5GHz以上的高頻頻段展現(xiàn)出更為出色的性能優(yōu)勢(shì)，具有帶外衰減大、插入損耗小、溫度敏感性低以及體積隨頻率增大而減小等特點(diǎn)。因此，BAW濾波器已成為5G及未來6G通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　5G通信將進(jìn)一步推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)、智能穿戴、汽車電子等行業(yè)的發(fā)展。由于這些行業(yè)對(duì)于通信質(zhì)量和穩(wěn)定性具有較高的要求，因此采用具有出色性能的BAW濾波器成為了這些領(lǐng)域中通信系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。因此，BAW濾波器的下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，具有巨大的發(fā)展空間和商業(yè)價(jià)值。

　　BAW濾波器要達(dá)到商業(yè)化需要長(zhǎng)時(shí)間的研發(fā)與技術(shù)積累，其核心技術(shù)主要由美國(guó)企業(yè)所掌握，主要的供應(yīng)商包括博通公司（Broadcom）和威訊聯(lián)合半導(dǎo)體（Qorvo），兩者在市場(chǎng)上的占有率超過90%，它們生產(chǎn)的射頻前端芯片包含BAW濾波器，被廣泛應(yīng)用于蘋果、三星、小米、OPPO、vivo和榮耀等品牌的手機(jī)中。5G通信的持續(xù)創(chuàng)新將進(jìn)一步推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)、智能穿戴、汽車電子等行業(yè)的發(fā)展。因此，BAW濾波器在下游應(yīng)用中具有廣泛的發(fā)展空間和巨大的市場(chǎng)潛力，成為各大科技企業(yè)競(jìng)相布局專利的重點(diǎn)。

　　在全球范圍內(nèi)，BAW濾波器的專利布局已涵蓋超過3000個(gè)專利族。從專利申請(qǐng)的趨勢(shì)來看，2000年以前，BAW相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量較少。在2001年至2015年期間，專利申請(qǐng)量保持相對(duì)穩(wěn)定，平均每年申請(qǐng)量約為30件。在2004年和2012年至2013年期間，出現(xiàn)了兩個(gè)較小的申請(qǐng)高峰，每年專利申請(qǐng)量超過了40件。自2016年以來，隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展，BAW濾波器的重要性逐漸突顯，專利申請(qǐng)量呈現(xiàn)出激增態(tài)勢(shì)，從每年100多件增長(zhǎng)至300多件，表明了該領(lǐng)域的研發(fā)熱情高漲。

　　根據(jù)對(duì)BAW濾波器領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)量的統(tǒng)計(jì)，三星公司、博通公司和諾思（天津）微系統(tǒng)有限責(zé)任公司（下稱諾思公司）位列申請(qǐng)人前三名。盡管三星公司和諾思公司在專利儲(chǔ)備上具有較大數(shù)量，但它們的專利布局起步相對(duì)較晚，目前尚未進(jìn)行大規(guī)模的BAW濾波器生產(chǎn)。博通公司的BAW業(yè)務(wù)主要源自安華高科技（Avago），兩者在2015年完成了并購(gòu)，而安華高科技的相關(guān)專利布局始于1996年，并在2015年之前基本完成了其專利布局，構(gòu)建了較高的專利壁壘。截至目前，博通公司BAW濾波器相關(guān)的專利申請(qǐng)已超過200件，主要類型為FBAR（薄膜體聲波諧振器），其專利技術(shù)主要涉及濾波器的結(jié)構(gòu)和制造方法。

　　此外，威訊聯(lián)合半導(dǎo)體、高通公司和Resonant公司在該領(lǐng)域也具有舉足輕重的地位，目前相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量均超過100件。在2022年，日本村田制作所（Murata）收購(gòu)了一家射頻濾波器初創(chuàng)公司，主要是看中了后者發(fā)明的新型體聲波濾波器技術(shù)——XBAR濾波器。相較于傳統(tǒng)的BAW濾波器，這種濾波器的制造工藝簡(jiǎn)單，可大大降低成本。

　　國(guó)內(nèi)廠商積極布局

　　當(dāng)前國(guó)內(nèi)濾波器的自給率較低，手機(jī)濾波器主要依賴進(jìn)口，存在較大的供給缺口，市場(chǎng)空間廣闊。盡管國(guó)外企業(yè)擁有核心技術(shù)和專利，對(duì)國(guó)內(nèi)廠商構(gòu)成了一定的進(jìn)入壁壘，但是我國(guó)高度重視該領(lǐng)域技術(shù)的自主可控，積極推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作，濾波器國(guó)產(chǎn)化替代已成為必然趨勢(shì)。

　　國(guó)內(nèi)目前有超過2000件BAW濾波器相關(guān)專利申請(qǐng)，其中60%以上的申請(qǐng)人為國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人。與全球?qū)＠暾?qǐng)量的發(fā)展趨勢(shì)相似，自2018年以來，國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量也進(jìn)入了高速發(fā)展期。在排名前十的申請(qǐng)人中，有三星公司、博通公司和高通公司三家國(guó)外申請(qǐng)人，而國(guó)內(nèi)的重要申請(qǐng)人則包括諾思公司、蘇州漢天下、電子科技大學(xué)、深圳新聲半導(dǎo)體、杭州左藍(lán)微電子、武漢敏聲以及中電十三所等。

　　應(yīng)當(dāng)指出的是，諾思公司與天津大學(xué)在BAW濾波器領(lǐng)域進(jìn)行了深度合作，自2012年以來共同申請(qǐng)了超過200件專利，這些專利涵蓋了濾波器及雙工器的設(shè)計(jì)、制造和封裝等多個(gè)重要方面。值得注意的是，武漢敏聲作為一家新興企業(yè)，自2021年開始進(jìn)行相關(guān)專利布局，其專利內(nèi)容主要涉及濾波器結(jié)構(gòu)、制造和封裝等關(guān)鍵技術(shù)，并且在產(chǎn)業(yè)化方面取得了重大突破。武漢敏聲與賽微電子合作，共同在北京建設(shè)了一條8英寸BAW射頻濾波器的大規(guī)模量產(chǎn)線，并已于2023年7月16日宣布實(shí)現(xiàn)BAW濾波器的量產(chǎn)。這些創(chuàng)新和突破展示了這些企業(yè)在濾波器領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　總體而言，我國(guó)企業(yè)在BAW濾波器領(lǐng)域近年來迅速嶄露頭角，在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量方面占據(jù)領(lǐng)先地位。然而，當(dāng)前該領(lǐng)域市場(chǎng)仍由國(guó)外企業(yè)主導(dǎo)，原因在于這些國(guó)外企業(yè)較早且成功地布局了專利，形成了一定的專利優(yōu)勢(shì)。因此，如何規(guī)避國(guó)外企業(yè)的專利，研發(fā)具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的量產(chǎn)技術(shù)以支持5G及下一代移動(dòng)通信的發(fā)展，是目前亟待解決的問題。

　　針對(duì)這一問題，筆者建議，國(guó)內(nèi)廠商除了跟蹤研究國(guó)外企業(yè)的技術(shù)發(fā)展路線，以期在傳統(tǒng)BAW濾波器技術(shù)上實(shí)現(xiàn)趕超外，還應(yīng)考慮將新型XBAR濾波器等作為突破口。目前，該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量相對(duì)較少，國(guó)內(nèi)廠商可以通過集中力量攻克這一新型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)彎道超車。我們有理由相信，在產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)的共同努力下，我國(guó)國(guó)產(chǎn)5G射頻濾波器必將突破重圍，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和繁榮發(fā)展。（通訊員：李云杰）

文章來源：中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)