射頻芯片領域長期處于國外壟斷的局面，Broadcom、Qualcomm、Qorvo、Skyworks和muRata，這五大射頻前端廠商合計占據(jù)2022年全球射頻市場約80%的份額。而從產(chǎn)品發(fā)展趨勢上，射頻前端向模組化、集成化方向演進已是大勢所趨。在這樣的背景下，過去幾年來，國內誕生了一批優(yōu)秀的射頻類芯片企業(yè)，正為國產(chǎn)射頻產(chǎn)業(yè)的崛起貢獻自己的力量。他們中大多數(shù)是從PA、LNA、開關、濾波器等分立器件中選擇一類產(chǎn)品作為研發(fā)突破點，待羽翼豐滿些之后，不斷擴大產(chǎn)品矩陣，持續(xù)推動產(chǎn)品模組化進程。
而一直在射頻濾波器高地攻堅的漢天下，也是國產(chǎn)射頻大軍中的一員。近日，漢天下發(fā)布了其最新的Wi-Fi FEM產(chǎn)品，并且是支持Wi-Fi 7的。放眼全球，目前在整個行業(yè)內，有Wi-Fi 7 FEM產(chǎn)品的廠商并不多，國產(chǎn)射頻芯片廠商正在迎頭趕上。
打實濾波器地基，漢天下向射頻模組邁進
在通信設備中，射頻信號處理單元主要負責信號的發(fā)送與接收，它包含射頻收發(fā)器、射頻前端、天線等。在這其中，射頻前端是移動通信設備中的核心部件，由一系列組件構成，包含濾波器（Filter）、雙工器（Diplexer/Duplexer，由2個濾波器組成）、功放（PA）、開關（Switch）、低噪放（LNA）、天線調諧器等，不同的組件分別對應不同的射頻信號處理功能，不同細分類別或領域的技術和市場差異巨大。
隨著下游應用領域對射頻前端芯片效率及集成度要求的不斷提升，分立器件已難以滿足高集成的需求，射頻模組成為射頻領域玩家的必爭之地。射頻模組是將功率放大器芯片（PA）、低噪聲放大器芯片（LNA）、射頻開關芯片（Switch）、濾波器芯片（Filter）等兩種或兩種以上芯片裸片合封在同一基板上，構成射頻前端模組（FEM）。
目前在這些眾多的組件中，國產(chǎn)廠商在PA、LNA、開關、天線等各個領域逐個突破，均已發(fā)展得較為成熟，而在濾波器領域卻還面臨著不足。濾波器也成為國產(chǎn)射頻前端模組當前最為突出的短板所在，造成這樣結果的原因在于濾波器對工藝和制造的要求極高：
?一方面，其對EDA工具和仿真能力要求很高，通用EDA缺少真實工藝數(shù)據(jù)的反饋，難以設計出高性能產(chǎn)品；
?另一方面，射頻濾波器的設計與制造工藝息息相關，設計必須緊密結合制造工藝進行，全球主要的濾波器廠商Broadcom和Qorvo等幾乎都是采用IDM模式。國內濾波器在技術和工藝上的積累還不足，國內也尚未形成一個完整且成熟的代工產(chǎn)業(yè)鏈可以使用。
濾波器主要包括體聲波濾波器（BAW）和聲表面波濾波器（SAW）。其中，SAW 濾波器最適合蜂窩市場中的較低頻率，在 0.4 至 1.2 GHz 的低頻范圍內得到廣泛采用；而BAW 濾波器則適用于較高頻率，對于高頻應用（2.2 至 6.0 GHz），體聲波濾波器是領先者。由于全球5G新增頻段基本高于4GHz，聲表面波濾波器無法適用于高頻段，隨著5G和Wi-Fi 6E的興起，體聲波濾波器將成為新一代市場主導產(chǎn)品。濾波器是射頻前端器件中市場規(guī)模最大，且增長最快的細分領域。據(jù)預測，射頻前端市場到2025年將達到336億美金，其中濾波器市場規(guī)模達111億美金。
漢天下是國內一直在BAW（體聲濾波器）攻堅的廠商，十多年的篳路藍縷，使得漢天下攻克了BAW芯片的關鍵設計和工藝等技術，產(chǎn)品在市場上也已經(jīng)小有規(guī)模。截至目前，漢天下的濾波器已累計出貨超過2.5億顆，發(fā)展成為國內最大的體聲波濾波器廠商之一。
遵循濾波器自身產(chǎn)業(yè)的特點，漢天下已經(jīng)備齊了由Fabless模式向IDM模式升級的所有資源要素，自建的體聲波濾波器產(chǎn)線已于2022年10月正式通線。自有產(chǎn)線的建設有助于漢天下縮短產(chǎn)品從設計到量產(chǎn)的時間和生產(chǎn)成本。
在濾波器的積淀基礎上，漢天下又陸續(xù)發(fā)布了高端濾波器如雙工器、四工器等產(chǎn)品，不斷擴大產(chǎn)品矩陣。雙工器/四工器通常是由兩個或兩個以上的帶通濾波器組成，其作用是將發(fā)射和接收訊號相隔離，保證接收和發(fā)射都能同時正常工作，互不干擾。因此，他們的特性也是基于濾波器的特性。
據(jù)了解，漢天下已推出了滿足市場需求的不同封裝尺寸的2.4GHz Wi-Fi頻段和4G LTE B40頻段濾波器、B3雙工器、B1+B3多工器等。在濾波器上多年的積累，也使得漢天下這些產(chǎn)品的關鍵性能指標大幅領先國內同行，并可以匹敵國際大廠。目前漢天下的產(chǎn)品已進入70多家智能終端客戶的供應鏈體系，包括華為、小米、三星、中興等，也已廣泛使用于紫光展銳、高通，ASR，MTK等平臺，這些平臺將用于支持移動通信、導航定位、物聯(lián)網(wǎng)等無線通信。
如今，打實了濾波器地基的漢天下，正在向更加復雜的射頻模組進階。2021年漢天下正式確立了射頻前端模組芯片的發(fā)展方向，并陸續(xù)引進了精通PA、LNA、Switch在內的海內外資深射頻前端芯片人才。以BAW為核心，漢天下正在不斷鞏固其在射頻前端的競爭優(yōu)勢。
發(fā)布Wi-Fi7 FEM新產(chǎn)品，性能不遜色國際射頻巨頭
在射頻模組的發(fā)展探索方面，漢天下從Wi-Fi FEM開始切入。顧名思義，Wi-Fi FEM即應用于Wi-Fi通信領域的射頻前端芯片模組。Wi-Fi是當前移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)時代下最重要的無線通信方式之一，隨著Wi-Fi技術的深入普及及應用，為Wi-Fi FEM提供了廣闊的市場空間，無線通信技術的每一次迭代升級，都會帶來射頻前端器件的單機使用數(shù)量及價值量的大幅提升。但同時也對射頻前端芯片性能要求更高，Wi-Fi FEM的性能直接影響了用戶使用 Wi-Fi 通信時的聯(lián)網(wǎng)質量、上行及下行傳輸速度、傳輸距離、設備能耗等體驗。
緊跟Wi-Fi技術標準的迭代，去年，漢天下發(fā)布了首款Wi-Fi FEM產(chǎn)品——HSPM1224。這是一款支持Wi-Fi 6的射頻模組產(chǎn)品，也是漢天下開發(fā)的首款模組產(chǎn)品Wi-Fi模組。據(jù)漢天下相關人員告訴筆者，該產(chǎn)品與國際射頻巨頭Skyworks的同款產(chǎn)品相比基本相當，而且在同等條件下，漢天下的HSPM1224電流更低。
時隔一年，漢天下再次發(fā)布了一款Wi-Fi FEM新產(chǎn)品——HSPM1324，HSPM1324是一款高度集成的前端模塊(FEM)，專為Wi-Fi 7(802.11be)系統(tǒng)設計。該產(chǎn)品兼具高集成、高性能、小型化、低成本等特點。
HSPM1324產(chǎn)品
高集成：它集成了一個2.4GHz單極雙擲(SPDT)發(fā)射/接收(T/R)開關，一個2.4GHz低噪聲放大器(LNA)和一個2.4GHz功率放大器(PA)，用于大功率802.11be應用和系統(tǒng)，系統(tǒng)內部還集成了功率檢測器用來提供閉環(huán)功率控制。公司后續(xù)還將陸續(xù)推出集成高性能濾波器的Wi-Fi FEM等射頻前端模組系列產(chǎn)品滿足不同客戶的需求。
高性能：HSPM1324在頻帶上提供典型的35 dB發(fā)射增益。其低噪聲放大器（LNA）支持啟用/禁用模式，能在非接收模式下節(jié)省電源。而且能支持旁路功能，增加接收動態(tài)范圍。LNA和PA禁用功能確保在關閉模式下泄漏電流較小。
與國際射頻巨頭Skyworks的產(chǎn)品相比較時，在幾乎同樣的線性度下，無論是在802.11be信號還是802.11ax信號，HSPM1324的輸出功率均會高2dB左右，如下圖a）和圖b）所示。在電流與Skyworks差別不大的情況下，得到了更好的線性指標，如圖c）所示。
圖a）：HSPM1324與競品在802.11be信號下的增益比較
（備注：這兩個樣品在同一臺架上使用相同的校準文件進行測試，下同。）
圖b）：HSPM1324與競品在在802.11ax信號下的增益比較
圖c）：在相同功率下，電流的比較
小型化：在工藝方面，該器件采用緊湊的24針3x5mm封裝。
市場應用方面，漢天下的此款Wi-Fi FEM產(chǎn)品瞄準的是無人機，工業(yè)路由器和大功率需求的CPE定制產(chǎn)品等，適用于個人計算機、PC卡、以及支持WLAN的無線視頻系統(tǒng)。
為了更好地保證供應鏈穩(wěn)定及提高新產(chǎn)品推出速度，除了上文中提到的體聲波濾波器產(chǎn)線，漢天下也在規(guī)劃建設模組后端封測線，此舉也將進一步為其射頻模組產(chǎn)品的發(fā)展不斷提升競爭力。
結語
雖然國外射頻巨頭具有一定的先發(fā)優(yōu)勢，但是國產(chǎn)射頻廠商正在產(chǎn)品性能和質量方面下苦功夫。經(jīng)過多年在射頻濾波器領域的沉淀與發(fā)展，漢天下占據(jù)了國產(chǎn)射頻前端市場的關鍵競爭地位，通過一步步向高頻高性能濾波器、雙工器及多工器，乃至現(xiàn)在對射頻模組技術的持續(xù)跟進，漢天下正在推動射頻器件的全面國產(chǎn)化。
*免責聲明：本文由作者原創(chuàng)。文章內容系作者個人觀點，半導體行業(yè)觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業(yè)觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯(lián)系半導體行業(yè)觀察。