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 　最近，華為Mate60系列手機正式上市，這一事件可能被視為華為重返5G手機市場的重大信號。在過去的兩年里，華為手機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手機使用。這一情況對華為的手機業(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BAW濾波器領(lǐng)域的國內(nèi)外專利情況進行分析，以期為相關(guān)行業(yè)提供參考。

　　海外企業(yè)搶占先機

　　5G手機通信功能的實現(xiàn)依賴于5G芯片，該芯片包括基帶芯片和射頻芯片。基帶芯片主要負責信號處理和協(xié)議處理，而射頻芯片則負責射頻收發(fā)、頻率合成和功率放大等功能。雖然國內(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)計和制造方面，國產(chǎn)化率相對較低，長期依賴進口。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)進行聲學器件設(shè)計。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，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。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通信將進一步推動物聯(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)價值。

　　BAW濾波器要達到商業(yè)化需要長時間的研發(fā)與技術(shù)積累，其核心技術(shù)主要由美國企業(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中。5G通信的持續(xù)創(chuàng)新將進一步推動物聯(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潛力，成為各大科技企業(yè)競相布局專利的重點。

　　在全球范圍內(nèi)，BAW濾波器的專利布局已涵蓋超過3000個專利族。從專利申請的趨勢來看，2000年以前，BAW相關(guān)專利申請數(shù)量較少。在2001年至2015年期間，專利申請量保持相對穩(wěn)定，平均每年申請量約為30件。在2004年和2012年至2013年期間，出現(xiàn)了兩個較小的申請高峰，每年專利申請量超過了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，專利申請量呈現(xiàn)出激增態(tài)勢，從每年100多件增長至300多件，表明了該領(lǐng)域的研發(fā)熱情高漲。

　　根據(jù)對BAW濾波器領(lǐng)域全球?qū)＠暾埩康慕y(tǒng)計，三星公司、博通公司和諾思（天津）微系統(tǒng)有限責任公司（下稱諾思公司）位列申請人前三名。盡管三星公司和諾思公司在專利儲備上具有較大數(shù)量，但它們的專利布局起步相對較晚，目前尚未進行大規(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，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)專利申請數(shù)量均超過100件。在2022年，日本村田制作所（Murata）收購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單，可大大降低成本。

　　國內(nèi)廠商積極布局

　　當前國內(nèi)濾波器的自給率較低，手機濾波器主要依賴進口，存在較大的供給缺口，市場空間廣闊。盡管國外企業(yè)擁有核心技術(shù)和專利，對國內(nèi)廠商構(gòu)成了一定的進入壁壘，但是我國高度重視該領(lǐng)域技術(shù)的自主可控，積極推進產(chǎn)學研合作，濾波器國產(chǎn)化替代已成為必然趨勢。

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

　　應(yīng)當指出的是，諾思公司與天津大學在BAW濾波器領(lǐng)域進行了深度合作，自2012年以來共同申請了超過200件專利，這些專利涵蓋了濾波器及雙工器的設(shè)計、制造和封裝等多個重要方面。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)實力和市場競爭力。

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

　　針對這一問題，筆者建議，國內(nèi)廠商除了跟蹤研究國外企業(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)域的專利申請量相對較少，國內(nèi)廠商可以通過集中力量攻克這一新型技術(shù)，實現(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，我國國產(chǎn)5G射頻濾波器必將突破重圍，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級和繁榮發(fā)展。（通訊員：李云杰）

文章來源：中國知識產(chǎn)權(quán)網(wǎng)