近日，來自美國司法部的一則消息又一次引起業(yè)內人士的關注：天津大學教授張浩竊取Skyworks、Avago的半導體商業(yè)機密，聯(lián)邦法院判決三項重罪罪名成立，包括最高徒刑15年的經(jīng)濟間諜罪，最高徒刑10年的商業(yè)機密盜竊罪，以及每項罪名最高25萬美元的罰款，預計8月31日宣判。
這其中所提到的“半導體商業(yè)機密”是指一項MEMS技術——FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 薄膜腔聲諧振濾波器，是手機射頻部分的重要器件。
手機通信模塊主要由天線、射頻前端、射頻收發(fā)、基帶構成，其中射頻前端是指介于天線與射頻收發(fā)之間的通信元件，主要包括：濾波器、低噪聲放大器LNA（Low Noise Amplifier)、功率放大器PA（Power Amplifier）、開關、天線調諧。
其中濾波器部分目前的主流是聲濾波器，主要包括SAW(Surface Acoustic Wave，聲表面波)濾波器、BAW（Bulk Acoustic Wave，體聲波）濾波器。BAW從結構上主要有BAW—SMR和FBAR兩種。
5G的快速推進對于終端的射頻部分也帶了巨大的發(fā)展機遇，其中濾波器被視為射頻前端領域市場前景最大、也是綜合挑戰(zhàn)最高的細分品類。5G通信需要支持更多的天線、更多的頻段、更復雜的組網(wǎng)方式，因此對射頻前端中濾波器的需求量也將會急劇增加。從4G到5G，手機中濾波器的單顆用量從約40顆增加到近百顆。據(jù)市場咨詢機構Yole預測，2022年射頻前端市場全球需求量將會達到220億美金的規(guī)模；其中射頻BAW/ FBAR濾波器由于其雜波濾除特性、信號損耗及功率容量方面的優(yōu)良性能，需求量的增長尤為強勁，預計將會達到120億美金的全球市場規(guī)模。
目前手機射頻前端濾波器還是以SAW占主流，但從原理上來說，SAW更適于2~2.5GHz以下的應用場景。但隨著5G帶來的向更高頻段的演進，SAW技術在頻率上限方面的不足將愈發(fā)體現(xiàn)。目前的sub-6以及未來的毫米波等更高頻段，都為BAW/FBAR催生更廣闊的空間。
FBAR的概念早在20世紀60年代就被提出以拓展石英晶振在高頻段的應用，但由于當時微細加工工藝的制約，這一想法并未得到足夠的重視。隨著微細加工技術的發(fā)展，Lakin和Wang于1980年首次在硅晶片上制成了基波頻率為435MHz的薄膜體聲波諧振器。Krishnaswamy和Rosenbaum等人于1990年首次將薄膜體聲波諧振器結構的濾波器擴展到吉赫茲頻段，安捷倫公司在1999年成功研發(fā)出了應用于美國 PCS1900MHz的薄膜體聲波諧振器雙工器，并于2001年大規(guī)模量產(chǎn)。在2005年，KKR和Silver Lake收購安捷倫半導體業(yè)務，成立Avago（安華高），在2008年，Avago又收購了位于慕尼黑的英飛凌BWA（Bulk Wave Acoustic）業(yè)務。2016年，Avago收購Broadcom（博通），并更名為Broadcom。
在BAW/FBAR領域，Avago和Qorvo兩家美國廠商占據(jù)著市場約90%的份額。與SAW相比，BAW/FBAR具有更好的雜波濾除特性、更低的信號損耗、更大的Q值，但也存在成本高、一致性難保證的量產(chǎn)挑戰(zhàn)，后進入的廠商將面對很高的技術門檻和專利壁壘。
與美、日廠商相比，我國本土廠商在高性能BAW/FBAR濾波器領域雖然起步較晚、實力相對薄弱，但近年也取得可喜進展。涉足BAW/FBAR濾波器領域的有天津諾思微系統(tǒng)、CETC26所、CETC55所、麥捷科技、信維通信、開元通信、德清華瑩、晶訊聚震等。
天津諾思微系統(tǒng)是國內FBAR濾波器國產(chǎn)化過程中不容忽視的一員，建有亞洲首座具有完全知識產(chǎn)權（IP）的FBAR晶圓廠，主要從事無線設備射頻前端MEMS濾波芯片、模塊、應用方案的設計、研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。而去年底發(fā)布的5G新頻段FBAR濾波器，已向客戶提供測試使用。
2019年8月7日，開元通信技術（廈門）有限公司（以下簡稱“開元通信”）在深圳宣布推出體聲波濾波器品牌“矽力豹”，以及國產(chǎn)首顆應用在5G n41頻段的高性能BAW濾波器產(chǎn)品EP70N41。這是國內芯片廠商在5G BAW濾波器的首次突破。開元通信與國內領先的MEMS代工廠進行了深度戰(zhàn)略合作，于2018年10月建成了本土唯一的8英寸 BAW量產(chǎn)線。目前開元通信首批客戶已完成測試，反響良好。
BAW/FBAR濾波器在5G時代具備較強的市場潛力，但國產(chǎn)廠商的力量依然薄弱,不少廠商還處于研發(fā)階段。國產(chǎn)廠商想要在5G中高端濾波器市場實現(xiàn)突破，完全替代國外產(chǎn)品，任重而道遠。