在無線通信技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，射頻（RF）前端聲學(xué)濾波器作為關(guān)鍵部件，其研發(fā)態(tài)勢備受關(guān)注。據(jù)麥姆斯咨詢報道，針對該領(lǐng)域研究，中國科學(xué)技術(shù)信息研究所的研究團(tuán)隊在《高技術(shù)通訊》期刊上發(fā)表了題為“射頻前端聲學(xué)濾波器研發(fā)態(tài)勢研究”的綜述文章。

射頻前端是無線通信系統(tǒng)的核心，而濾波器則是射頻前端的關(guān)鍵元器件。聲學(xué)濾波器憑借性能、成本和尺寸的綜合優(yōu)勢，在移動通信領(lǐng)域占據(jù)主流地位，主要分為聲表面波（SAW）濾波器和體聲波（BAW）濾波器。SAW濾波器主要基于壓電材料鈮酸鋰或鉭酸鋰單晶薄膜制成，工作于較低頻段；BAW濾波器主要基于壓電材料氮化鋁薄膜制成，更適用于高頻段。

這項(xiàng)研究通過對Innography數(shù)據(jù)庫中相關(guān)專利的檢索與分析，全面揭示了射頻前端聲學(xué)濾波器的研發(fā)態(tài)勢。從專利申請和授權(quán)的年度變化趨勢來看，全球射頻前端聲學(xué)濾波器相關(guān)專利申請和授權(quán)總體呈上升趨勢，且在每一代通信技術(shù)發(fā)展初期達(dá)到高峰（如圖1）。具體而言，SAW濾波器研發(fā)在3G時代達(dá)到高峰，在5G時代有所減弱（如圖2）；BAW濾波器則在5G時代迎來爆發(fā)式增長，逐漸取代SAW濾波器的主導(dǎo)地位（如圖3）。這主要是因?yàn)?G通信頻率升高，SAW濾波器受制造工藝限制，難以滿足2.5 GHz以上頻段的應(yīng)用需求，而BAW濾波器則成為3.0 GHz以上5G中高頻段唯一實(shí)用的聲學(xué)濾波器。

圖1 全球射頻前端聲學(xué)濾波器相關(guān)專利申請數(shù)量與授權(quán)數(shù)量年度變化趨勢

圖2 全球SAW 相關(guān)專利申請數(shù)量與授權(quán)數(shù)量的年度變化趨勢

圖3 全球BAW相關(guān)專利申請數(shù)量與授權(quán)數(shù)量的年度變化趨勢

在專利來源地和受理地方面，日本和美國的聲學(xué)濾波器相關(guān)專利在全球占據(jù)主導(dǎo)地位（如圖4和圖5）。日本在SAW濾波器研發(fā)上具有絕對優(yōu)勢，其專利申請量和授權(quán)量在全球占比極高，是主要的技術(shù)輸出國；美國則在BAW濾波器研發(fā)方面占據(jù)優(yōu)勢，且是全球主要的BAW市場。中國在該領(lǐng)域雖處于追趕地位，但近年來在專利申請方面也逐漸發(fā)力。

圖4 排名前10的聲學(xué)濾波器相關(guān)專利來源地申請數(shù)量、授權(quán)數(shù)量與授權(quán)比

圖5 排名前10的聲學(xué)濾波器相關(guān)專利受理地申請數(shù)量、授權(quán)數(shù)量與授權(quán)比

進(jìn)一步分析主要創(chuàng)新主體可知，日本企業(yè)在SAW濾波器技術(shù)上高度壟斷，村田、TDK、太陽誘電等企業(yè)在全球SAW濾波器市場占據(jù)較大份額，且擁有大量專利。不過，部分日本企業(yè)已放棄該業(yè)務(wù)。美國博通則是BAW濾波器最重要的創(chuàng)新主體，與威訊、高通等企業(yè)形成壟斷優(yōu)勢。中國企業(yè)如諾思微系統(tǒng)公司和天津大學(xué)在BAW濾波器專利申請方面有所建樹，但在實(shí)際出貨上仍被美日廠商主導(dǎo)。

從技術(shù)發(fā)展趨勢來看，BAW濾波器對SAW濾波器的替代趨勢愈發(fā)明顯（如圖6和圖7）。2018年至今，BAW相關(guān)專利申請數(shù)量顯著高于SAW。不過，隨著絕緣體上壓電（POI）技術(shù)的發(fā)展，村田公司的超高性能聲表面波濾波器（IHP-SAW）和高通公司的超級聲表面波濾波器（ultraSAW）等新型高性能SAW濾波器未來有望應(yīng)用于5G中高頻段，可能會對這一替代趨勢產(chǎn)生影響。此外，薄膜腔聲諧振器型體聲波濾波器（FBAR）成為BAW濾波器的主流類型，其專利申請和授權(quán)數(shù)量在BAW相關(guān)專利中的占比一度超過70%，近年來隨著新型FBAR的不斷出現(xiàn)，這一比例又呈上升趨勢。

圖6 全球SAW和BAW相關(guān)專利申請數(shù)量的年度變化趨勢對比

圖7 全球SAW和BAW相關(guān)專利申請占比的年度變化趨勢

綜上所述，射頻聲學(xué)濾波器技術(shù)隨通信技術(shù)迭代呈脈沖式波動發(fā)展。日本和美國在該領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位，構(gòu)筑了深厚的專利壁壘和產(chǎn)業(yè)先發(fā)優(yōu)勢。中國在射頻聲學(xué)濾波器領(lǐng)域雖然取得了一定進(jìn)展，但仍面臨被美日企業(yè)“卡脖子”的風(fēng)險。未來，中國企業(yè)需要加大研發(fā)投入，提升自主創(chuàng)新能力，突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，加強(qiáng)專利布局，以在全球射頻前端聲學(xué)濾波器市場中占據(jù)更有利的地位。同時，隨著6G等新一代通信技術(shù)的發(fā)展，射頻前端聲學(xué)濾波器也將面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新將是推動行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵動力。