过滤机

好达电子拟上市声表面波滤波器双工器和谐

发布时间:2023/5/16 18:02:59   

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无锡市好达电子股份有限公司主要从事声表面波射频芯片的研发、设计、生产和销售,是兼具芯片设计技术、制造及封测工艺、标准化量产出货能力的国内厂商。公司主要产品包括滤波器、双工器和谐振器,广泛应用于手机、通信基站、物联网等射频通讯相关领域。

公司声表面波滤波器、双工器已通过小米、OPPO、华为、华勤、闻泰、龙旗、中兴、广和通等知名手机终端及ODM厂商、通讯设备厂商和无线通信模组厂商的验证并实现量产销售。

好达电子主要产品简介

1、主要产品简介

公司的主要产品包括声表面波滤波器、双工器和谐振器,具体情况如下:

2、主要产品的应用及其工艺能力

公司声表面波滤波器、双工器主要应用在智能手机的射频前端中,是实现移动通讯(2G至5G)、导航(GPS、北斗等)、WIFI等信号的无线连接的重要芯片。公司声表面波滤波器、双工器、谐振器均采取半导体平面工艺进行生产,已具备成熟的芯片设计技术、制造与封测工艺,并拥有多项核心技术。以芯片制造工艺为例,公司目前已具备0.25m微线条芯片的生产能力。

3、与其他射频前端芯片在功能、材料、工艺和生产模式等方面的区别

声表面波滤波器是射频前端中的重要芯片,而射频前端是实现信号无线连接的关键模块。移动终端类产品的无线通讯系统主要由天线、射频前端模块、射频收发模块、基带信号处理器等四部分组成。射频前端能够实现不同频率的信号在天线和射频收发模块之间发射和接收。射频前端包括射频开关(Switch)、低噪声放大器(LNA,LowNoiseAmplifier)、功率放大器(PA,PowerAmplifier)、滤波器(Filter)/双工器(Duplexer)等芯片。

与其他射频前端芯片相比,公司声表面波滤波器、双工器在衬底材料、制造工艺和生产模式等方面存在如下差异:

注:1、衬底材料中,III-V族化合物主要包括砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)和氮化镓等;SiGe为锗硅,一种硅基化合物;SOI为绝缘衬底上的硅;压电材料是指受到压力作用在其两端面会出现电荷的基片;2、生产模式中,Fabless模式指厂商专注于芯片产品的研发设计,而把芯片制造、封测等环节外包给晶圆代工厂和封测代工厂完成的生产模式;IDM模式指芯片产品的研发设计、制造、封测环节均在厂商内部完成的生产模式。

由上表可知,开关、低噪声放大器和功率放大器在衬底材料和制造工艺方面能够与采取常规半导体工艺的晶圆代工厂产线相适配,故相应的射频芯片厂商一般采取Fabless的生产模式。与开关、低噪声放大器和功率放大器相比,声表面波滤波器/双工器存在如下不同:

(1)从材料上看,声表面波滤波器/双工器是利用压电基片的压电效应和表面波传播的物理特性所制成的一种射频芯片,需要使用铌酸锂、钽酸锂、石英等压电材料,而上述材料均非半导体材料,在特性、尺寸上与一般半导体材料存在一定差异。

(2)从工艺特点上看,声表面波滤波器/双工器的膜厚、线宽直接影响芯片的工作频率,在芯片制造时更侧重对于膜厚、线宽的精确控制;声表面波滤波器/双工器在工作时其表面会产生机械振动,在芯片封装时需配置表面清洁、空腔密封等特殊工序。

(3)从生产模式上看,目前大多数晶圆代工厂、封测代工厂尚不具备与上述压电材料及工艺完全匹配的产线,故声表面波滤波器/双工器厂商极少采取Fabless的生产模式。与声表面波领域的国外领先厂商一致,公司采取IDM模式组织生产,具备对声表面波芯片进行自主设计、独立制造与封测的能力,能够实现生产全流程的自主可控、前后道工序的高效衔接。

声表面波滤波器(含双工器)的发展情况和未来趋势

(1)滤波器的概念和分类

滤波器是一种选频器件或芯片,能够允许信号中特定的频率成分通过,并极大地衰减或抑制其他频率成分,是无线通信的射频前端中必不可少的部分。滤波器产品的主要分类如下:

声学滤波器主要分为声表面波滤波器(SAWFilter)和体声波滤波器(BAWFilter)。目前市场上声表面波滤波器主要包括SAW、TC-SAW,适用频率范围较广;体声波滤波器主要包括BAW、FBAR,适用于较高的工作频率。

(2)声表面波滤波器的原理和功能

1)声表面波滤波器的原理和特点

声表面波滤波器是利用压电基片的压电效应和表面波传播的物理特性所制成的一种射频芯片。声表面波滤波器的工作原理是在输入端通过压电效应将电信号转为声信号在介质表面上传播,而在输出端由逆压电效应将声信号转为电信号。声表面波滤波器由压电基片及其表面的叉指换能器(IDT,InterdigitalTransducer)组成。其中,压电材料是指受到压力作用在其两端面会出现电荷的基片;叉指换能器是指压电基片上交叉排列的金属电极,分为输入和输出换能器。叉指换能器可以直接激励和接收声表面波,当输入端输入电信号时,电信号通过压电基片的逆压电效应转换为机械能,并以声表面波的形式在基片表面上传播;当声表面波信号达到输出换能器时,再通过压电基片的压电效应转换为电信号输出,并通过叉指换能器间的频率响应和脉冲响应来实现滤波、延时和传感等功能。

声表面波滤波器具备如下特点:声表面波滤波器通过调整叉指换能器的指条宽度、间距、数量等能够任意地对信号进行裁剪,信号处理过程简单且灵活;声表面波滤波器的制作采用半导体平面工艺,因此芯片生产的一致性和重复性较好,具有规模效应与成本优势。

声表面波滤波器早期多应用于以电视机为代表的视听类家电产品,随着通信产业的快速发展,90年代后声表面波滤波器的产量与需求快速上升,并广泛应用于手机等移动终端设备。随着通讯技术的不断升级,声表面波滤波器的应用场景也在不断扩宽,技术上也愈发呈现小型化、模组化、高频化、高功率和大带宽等趋势。

2)声表面波滤波器在射频前端中的功能和价值

声表面波滤波器是射频前端中的重要芯片,而射频前端是实现信号无线连接的关键模块。移动终端类产品的无线通讯系统主要由天线、射频前端模块、射频收发模块、基带信号处理器等四部分组成。射频前端能够实现不同频率的信号在天线和射频收发模块之间发射和接收。射频前端包括射频开关(Switch)、低噪声放大器(LNA,LowNoiseAmplifier)、功率放大器(PA,PowerAmplifier)、滤波器(Filter)/双工器(Duplexer)等芯片。

一般4G手机需要支持约20-30个频段,如Band5、Band34、Band39、Band40、Band41等,每个频段一般需要1个发射通道和2个接收通道。发射通道路径为“基带芯片-射频收发模块-开关-功率放大器(PA)-滤波器/双工器-开关-天线-信号”,接收通道路径为“信号-天线-开关-滤波器/双工器-低噪声放大器(LNA)-开关-射频收发模块-基带芯片”。

通讯行业经历了从2G到5G的迭代,通讯性能成为无线通讯领域越来越重要的指标,手机、平板电脑、智能家居和可穿戴设备等的出货量也在持续上升,射频前端及声表面波滤波器的作用与价值也愈发突显。

(3)声表面波滤波器的市场空间和驱动因素

1)声表面波滤波器的市场空间

目前,滤波器是射频前端芯片中价值量最高的细分领域。根据Yole、国元证券数据,就射频前端中价值量占比而言,滤波器约占53%,功率放大器约占33%,开关约占7%,其他约占7%,具体情况如下:

未来,滤波器是射频前端芯片中市场规模增长最快的细分领域。根据Yole数据,年至年全球移动终端和WIFI射频前端芯片市场规模从亿美元增长至亿美元,复合增长率为15%;年至年,全球滤波器市场规模从80亿美元增长至亿美元,复合增长率为19%,具体情况如下:

2)声表面波滤波器市场成长的驱动因素

①单机声表面波滤波器的需求量不断提升

单机滤波器的需求量随着通信制式升级而提升。通信技术从2G发展至5G,手机通信频段数目从2G的4个频段上升到5G的50多个频段,每新增一个频段将需要增加相应频段的滤波器,因此频段数量的增加将会带动滤波器市场需求量的增长。高端4G手机的滤波器用量一般不超过40颗,目前5G手机发展尚处早期,单机的滤波器用量需求超过70颗,相比4G手机单机滤波器用量提升80%甚至更多。

②单机声表面波滤波器的价值量不断提升

单机滤波器的价值量随着产品技术升级而提升。在滤波器用量增长但手机内部空间有限的情况下,5G时代的滤波器将会趋向小型化和模组化。滤波器的升级发展将对其在芯片设计、制造和封装测试等方面提出更高要求,从而推动单机声表面波滤波器的价值量不断提升。

由上表可见,手机通信从2G进入5G之后,手机单机滤波器价值量从0.5美元提升至12.0美元以上。未来5G手机将需要实现更复杂的功能,包括多输入多输出(MIMO)、智能天线技术(如波束成形或分集)、载波聚合(CA)等,滤波器的单机价值量还将持续提升。

③声表面波滤波器的下游应用领域越来越广

目前声表面波滤波器主要应用在手机的射频前端中,并不断向小基站、物联网等领域快速拓展。

手机是声表面波滤波器的主要应用领域。目前声表面波滤波器主要应用在智能手机中的通讯(2G至5G)、导航(GPS、北斗等)、WIFI等无线通讯领域。5G时代下,手机数量和通讯频段的增加驱动声表面波滤波器需求量的迅速增加。

小基站(SmallCell)是一种小型化基站设备,具有可控性好、智能化和组网灵活等特点。小基站主要专注热点区域的网络覆盖和弱覆盖区的信号增强,保障各应用场景的网络深度覆盖。小基站需要使用滤波器对信号频率进行选择过滤,声表面波滤波器体积小、成本低,与小基站有较好的需求匹配性。伴随5G商业化进程不断加快,小型5G小基站建设规模将持续扩容,对声表面波滤波器的需求也将持续增加。

物联网(IoT,theInternetofThings)作为互联网的延伸和扩展,能够实现人与物、物与物之间的信息交换和通信,达到万物相连的效果。物联网中的设备在通讯(2G至5G)、导航、WIFI等信号的发射和接收时均需要使用声表面波滤波器。随着物联网技术在汽车电子、智能家居、工控医疗等方面的普及,声表面波滤波器需求量将得到进一步释放。

随着通讯技术的不断进步,声表面波滤波器的应用场景也将不断拓宽。未来5G通讯将具备高速率、低延时、多连接的特点,无线通信会在更多的新兴领域得到应用。作为射频前端的重要芯片,声表面波滤波器将迎来更广阔的市场空间。

声表面波谐振器的发展情况和未来趋势

谐振器即石英晶体谐振器,指利用石英晶体的压电效应而制成的频率元件,是涉及计时、控频等电子设备的必备基础元器件。根据频率特性,常见的石英晶体谐振器可以分为如下两类:

上表中声表面波型的高频晶体谐振器即为声表面波谐振器,是利用压电效应和表面波传播的物理特性所制成的一种射频芯片,与声表面波滤波器的结构与工作原理一致。

作为频率选择和控制的芯片,谐振器广泛应用于各种电子产品中。声表面波谐振器主要适用于频率相对较高的MHz、MHz等频段,应用范围覆盖汽车遥控、智能家居等领域。随着未来相关领域的新增和更新需求的稳定增长,声表面波谐振器亦具有较好的市场前景。

主要竞争对手的简要情况

(1)国外领先厂商

1)村田制作所/MurataManufacturingCo.,Ltd.(以下简称“村田”)

村田成立于年,日本东京证券交易所上市公司(.T)。村田的主营业务为先进电子元器件及多功能高密度模块的设计、制造及销售,主要产品包括陶瓷电容器、陶瓷滤波器、高频零件、感应器、声表面波滤波器等,应用范围覆盖手机、家电、汽车、能源管理系统、医疗保健器材等。

2)高通公司/QUALCOMMIncorporated(以下简称“高通”)

高通成立于年,美国纳斯达克上市公司(QCOM.O)。高通的主营业务为设计、制造和销售无线通讯产品和相关服务。年2月高通与TDK株式会社成立合资公司RFHoldingsSingaporePte.Ltd.(以下简称“RF”),布局射频前端市场;年9月高通将RF收购为全资子公司,助力高通把射频前端技术完全整合到下一代5G解决方案中。目前高通在射频领域的主要产品包括声表面波滤波器、体声波滤波器等,应用范围覆盖移动终端和新兴业务领域。

3)太阳诱电株式会社/TAIYOYUDENCO.,LTD.(以下简称“太阳诱电”)

太阳诱电成立于年,日本东京证券交易所上市公司(.T)。太阳诱电的主营业务为电子元器件开发、生产及销售,主要产品包括陶瓷电容器、电感器、声表面波滤波器及模块、能源器件等,应用范围覆盖消费电子、汽车电子、工控等多个下游领域。

(2)中国电科集团旗下科研所及公司

1)中国电子科技集团公司第二十六研究所(以下简称“中电26所”)

中电26所成立于年。中电26所的主营业务为微声电子技术和惯性技术产品的研发、生产和销售,主要产品包括声表面波滤波器、声表面波/微波延迟线、声表面波振荡器、压电陀螺、线加速度计等,应用范围覆盖电子、通讯、广播电视、精密机械、车载导航等领域。

2)中电科技德清华莹电子有限公司(以下简称“德清华莹”)

德清华莹成立于年。德清华莹的主营业务为声表面波器件、压电/光电晶体材料等产品的研发、生产和销售,主要产品包括声表面波滤波器、声表面波谐振器、声表面波传感器、铌酸锂/钽酸锂/石英晶棒和晶片、环形器/隔离器等系列产品,应用范围覆盖遥控、安防、智能家居、遥感遥测、雷达、通讯等领域。

(3)国内上市公司

1)深圳市麦捷微电子科技股份有限公司(以下简称“麦捷科技”)

麦捷科技成立于年,年5月在创业板挂牌上市(.SZ)。麦捷科技的主营业务为磁性元器件、射频元器件等新型电子元器件和LCM显示模组器件的研发、生产及销售,并为下游客户提供技术支持服务和元器件整体解决方案,主要产品包括电感、LTCC射频元器件、SAW射频元器件、电感变压器和LCM产品等,应用范围覆盖移动通讯、通信基站、消费电子、互联网应用产品等,并逐步扩展到物联网、服务器、汽车电子等领域。

2)深圳市信维通信股份有限公司(以下简称“信维通信”)

信维通信成立于年,年11月在创业板挂牌上市(.SZ)。信维通信的主营业务为射频元器件研发、生产和销售,主要产品包括天线、无线充电模组、射频材料、射频前端器件、EMI/EMC器件、射频连接器、音/射频模组等,应用范围覆盖移动终端、基站端及汽车等领域。

3)江苏卓胜微电子股份有限公司(以下简称“卓胜微”)

卓胜微成立于年,年6月在创业板挂牌上市(.SZ)。卓胜微的主营业务为射频集成电路领域的研究、开发与销售,主要产品包括射频开关、射频低噪声放大器、射频滤波器等射频前端分立器件及各类模组的应用解决方案,同时还对外提供低功耗蓝牙微控制器芯片,应用范围覆盖智能手机等移动智能终端以及智能家居、可穿戴设备等电子产品,并逐步扩展到通信基站、汽车电子等应用领域。

行业竞争格局

声表面波滤波器(含双工器)行业属于技术密集型制造业,设计开发与制造工艺难度高,目前全球声表面波滤波器市场主要被美日企业垄断,市场集中度高。根据Yole数据,年国外前五大声表面波滤波器厂商村田、高通(RF)、太阳诱电、思佳讯和威讯占据95%的市场份额,具体情况如下:

注:1、数据来源:Yole、华泰证券;2、原数据将国外第二大声表面波滤波器厂商列为“TDK”,但TDK

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