5G 射频芯片关键技术：BAW 滤波器领域专利状况解析

最近，华为 Mate60 系列手机正式上市，此事件或许标志着华为重回 5G 手机市场。过去两年，华为手机所搭载芯片虽集成 5G 基带，但因缺少 5G 射频核心器件——体声波（BAW）滤波器，只能当作 4G 手机使用，这对华为手机业务产生了一定影响。本文将介绍 5G 射频芯片的关键技术 BAW 滤波器，并对其国内外专利情况展开分析，为相关行业提供参考。

海外企业占得先机

5G 手机通信功能的实现依赖 5G 芯片，该芯片包含基带芯片与射频芯片。基带芯片主要负责信号与协议处理，射频芯片则负责射频收发、频率合成及功率放大等功能。国内相关厂商在基带芯片的自主研发和生产方面已具一定能力，然而在射频芯片的设计与制造方面，国产化率较低，长期依赖进口。特别是 BAW 滤波器这一难度较高的分立器件领域，一直是关键所在。

当前，射频滤波器的主流实现方式为采用声表面波（SAW）和体声波（BAW）技术，二者均利用材料的压电效应进行声学器件设计。相较 SAW 滤波器，BAW 滤波器在 2.5GHz 以上高频频段性能更优，具有带外衰减大、插入损耗小、温度敏感性低及体积随频率增大而减小等特点。故而，BAW 滤波器成为 5G 及未来 6G 通信的关键技术之一。

5G 通信将推动物联网、智能穿戴、汽车电子等行业发展。因这些行业对通信质量和稳定性要求较高，采用性能出色的 BAW 滤波器成为这些领域通信系统的关键组件。所以，BAW 滤波器下游应用领域广泛，发展空间巨大，商业价值颇高，成为各大科技企业专利布局的重点。

BAW 滤波器实现商业化需长时间研发与技术积累，其核心技术主要被美国企业掌控，主要供应商为博通公司（Broadcom）和威讯联合半导体（Qorvo），二者市场占有率超 90%，其生产的射频前端芯片含 BAW 滤波器，广泛应用于苹果、三星、小米、OPPO、vivo、荣耀等品牌手机。随着 5G 技术发展，BAW 滤波器重要性凸显，专利申请量激增。

全球范围内，BAW 滤波器专利布局涵盖超 3000 个专利族。从专利申请趋势看，2000 年前，BAW 相关专利申请量较少。2001 年至 2015 年，申请量相对稳定，年均约 30 件。2004 年及 2012 年至 2013 年，出现两个小高峰，年申请量超 40 件。2016 年起，随着 5G 技术快速发展，专利申请量呈激增态势，从每年 100 多件增至 300 多件。

据 BAW 滤波器领域全球专利申请量统计，三星公司、博通公司和诺思（天津）微系统有限责任公司（下称诺思公司）为申请人前三名。虽三星公司和诺思公司专利储备量较大，但专利布局起步较晚，尚未大规模生产 BAW 滤波器。博通公司的 BAW 业务源自安华高科技（Avago），二者于 2015 年完成并购，安华高科技相关专利布局始于 1996 年，2015 年前基本完成专利布局，构建了较高专利壁垒。截至目前，博通公司 BAW 滤波器相关专利申请超 200 件，主要类型为 FBAR（薄膜体声波谐振器），专利技术涉及滤波器结构和制造方法。

此外，威讯联合半导体、高通公司和 Resonant 公司在该领域也具重要地位，相关专利申请数量均超 100 件。2022 年，日本村田制作所（Murata）收购一家射频滤波器初创公司，看重其发明的新型体声波滤波器技术——XBAR 滤波器，该滤波器制造工艺简单，可降低成本。

国内厂商积极布局

目前国内滤波器自给率低，手机滤波器主要依赖进口，供给缺口大，市场空间广阔。尽管国外企业拥有核心技术和专利，对国内厂商形成一定进入壁垒，但我国重视该领域技术自主可控，积极推进产学研合作，滤波器国产化替代已成必然趋势。

国内有超 2000 件 BAW 滤波器相关专利申请，60%以上申请人为国内企业。与全球专利申请量发展趋势相似，2018 年以来，国内该领域专利申请量进入高速发展期。排名前十的申请人中，有三星公司、博通公司和高通公司三家国外企业，国内重要申请人包括诺思公司、苏州汉天下、电子科技大学、深圳新声半导体、杭州左蓝微电子、武汉敏声及中电十三所等。

需指出的是，诺思公司与天津大学在 BAW 滤波器领域深度合作，2012 年以来共同申请超 200 件专利，涵盖滤波器及双工器的设计、制造和封装等方面。武汉敏声作为新兴企业，2021 年开始进行专利布局，专利内容涉及滤波器结构、制造和封装等关键技术，且在产业化方面取得重大突破。武汉敏声与赛微电子合作，在北京建设 8 英寸 BAW 射频滤波器大规模量产线，并于 2023 年 7 月 16 日宣布实现 BAW 滤波器量产。这些企业的创新和突破展示了其在滤波器领域的研发实力和市场竞争力。

总体而言，我国企业在 BAW 滤波器领域近年迅速崛起，国内申请量占据领先。然而，当前该领域市场仍由国外企业主导，因其较早且成功进行专利布局，形成专利优势。因此，如何规避国外企业专利，研发具有自主知识产权的量产技术以支持 5G 及下一代移动通信发展，是亟待解决的问题。

针对此问题，建议国内厂商除跟踪研究国外企业技术发展路线，在传统 BAW 滤波器技术上实现赶超外，还应考虑将新型 XBAR 滤波器等作为突破口。目前，该领域专利申请量相对较少，国内厂商可集中力量攻克这一新型技术，实现弯道超车。相信在产业链相关企业共同努力下，我国国产 5G 射频滤波器必将突破困境，实现产业升级与繁荣发展。