云塔科技左成杰:破解滤波器垄断,需要时间沉淀专利与良率 | 对话商界NO.10
文 | 王顺
编辑 | 竹笛
我们指尖轻触的5G手机,疾驰中精准导航的智能汽车,乃至连接万物的卫星互联网——这些塑造现代生活的科技奇迹,其流畅运行的背后,都离不开一颗颗微小却至关重要的元器件:滤波器芯片。
在复杂电磁环境中,滤波器芯片如同精准的“频域守门员”,在充斥整个空间的电磁波洪流中,依据预设的频带通行规则,选择性放行特定频率范围的目标信号,阻断带外干扰。
正是这一核心功能,滤波器芯片从无线通信诞生之初便不可或缺,并随着技术代际跃迁而不断进化:其形态从早期大而重的金属基电磁波谐振元件,演进至内部结构微米级的集成化声波(SAW/BAW)器件,到如今作为核心单元与其他射频器件共同集成至射频前端模组(RFFE)中。
根据Yole Group数据显示,2024年全球移动终端射频前端模组(RFFE)市场规模预计达180亿美元,其中滤波器芯片作为核心元器件,占约40%份额,约为72亿美元。在这一市场,叠加中国5G、物联网等相关产业的快速发展,为国内滤波器芯片企业提供了前所未有的发展机遇。
但是,与光刻机、GPU、EDA等类似,滤波器芯片的主导权也被国际巨头所把控。Murata、TDK、Taiyo Yuden(太阳诱电)、Skyworks四大厂商合计占据全球SAW市场95%的份额,Broadcom、Qorvo等厂商占据全球BAW市场95%以上的份额。
更严峻的挑战在于核心竞争力的代际鸿沟。
与国际领先企业相比,中国本土厂商在自主研发深度、尖端技术水平及产业生态构建等关键维度差距明显。目前,国产滤波器产品高度集中于低端市场,深陷同质化竞争;而在决定行业话语权的中高端市场,本土供给能力不足,成为产业链安全的突出短板。
尽管滤波器芯片的技术创新之路充满了荆棘,但仍有不少中国企业坚持披荆斩棘,向上突破,这其中就有安徽云塔电子科技有限公司(简称:云塔科技),就在今年7月,云塔科技完成了近3亿元B轮融资,标志着企业迈入了全新的发展阶段。
那么,滤波器芯片具体是指什么?国内厂商突破的壁垒有哪些?哪些政策能够帮助企业破局?近日,36氪安徽总经理沈秀田与云塔科技董事长兼总经理左成杰博士聊了聊滤波器芯片,就产业难点、技术方向等做了深入的交流。以下是对话精编:
36氪:滤波器芯片对于公众而言,是个较为冷门的产业,但与大众的生活又紧密相关,请简要介绍下滤波器芯片。
左成杰:滤波器芯片是现代无线通信设备不可或缺的核心元器件,要理解它的重要性,得从源头说起。无线通信的基石是利用电磁波传递信息,其历史始于1895年马可尼成功发明无线电。
举例来说,一部手机会同时接收到来自不同运营商基站的多重叠加的电磁波信号。此时,滤波器便成为关键的“信号筛选装置”,其核心功能是让手机工作所需的特定频段的信号顺畅通过,同时将其他频段的干扰信号“反弹回去”。正是这种精准的“筛选”,才使得手机能够高效连接目标基站,在复杂电磁环境中保持清晰、稳定的通信,有效避免干扰。
从技术上看,手机中使用的滤波器芯片是一种核心电子元器件,由于需要微型化(编辑注:一部手机内可能包含上百颗),它们普遍采用半导体工艺制造,因此也属于集成电路的范畴。
36氪:业内经常讨论的SAW、BAW具体是指什么?
左成杰:声表面波(Surface Acoustic Wave, SAW)和体声波(Bulk Acoustic Wave, BAW)是两种主流的基于声波物理原理的射频滤波器技术,它们的发展与移动通信的代际演进紧密相关。
在2G、3G时代,由于无线通信系统所工作在的电磁波频率相对较低(< 1 GHz),SAW滤波器凭借其简单的加工工艺和成本优势成为主流选择。到了4G时代,因为工作频率到2 GHz以上,BAW滤波器凭借其更高的性能逐步在特定的频带中成为主流,占据全球过半市场份额。当然了,日本企业如村田则持续迭代SAW的变种技术,比如IHP-SAW或者TF-SAW。
进入到5G、6G、Wi-Fi 7和Wi-Fi 8阶段之后,频带定义规范发生了重大变化,所有频带都被定义为超过500 MHz以上的大带宽,同时频带间距(过渡带)逐步收窄,刚性需要能够同时支持大带宽(频带带宽大于500 MHz)、高抑制(临近频带间距小于200 MHz)和高频率(> 3 GHz)的新型滤波器技术,SAW与BAW均无法满足带宽要求,行业采用了过渡方案如低温共烧陶瓷(LTCC)滤波器,此方案实为无奈选择,因当时全球缺乏可以应对这种需求的技术。
这是全球无线通信领域进一步发展所面临的重要技术瓶颈,在下一阶段的不同制式中,几乎全部存在宽带共存的场景,如n77和n79频带的共存,n79与Wi-Fi 5 GHz频带的共存,Wi-Fi 5 GHz与Wi-Fi 6 GHz频带的共存,Wi-Fi 6 GHz与n104频带的共存,n104与UWB频带的共存等等,这些频带均为5G、6G、Wi-Fi 7、Wi-Fi 8和UWB所使用的核心电磁波频谱。因此,云塔科技在世界上首创了混合(Hybrid)滤波器技术以解决宽带共存问题。
36氪:所以,混合滤波器(Hybrid Filter)是未来的技术方向?
左成杰:早在滤波器顶级会议IUS 2019上混合滤波器被云塔团队提出时,国际顶级专家就断言混合滤波器会成为下一阶段滤波器发展的重要方向。经过6年的发展,混合滤波器已经成为产业界解决高频、大带宽和高抑制问题的通用方案,各大公司和研究机构相关方面的跟进研究也多了起来。
云塔科技在混合滤波器的产业化方面具有一定的先发优势,正在与几个国际巨头一起齐头并进,推动混合滤波器技术应用到更多的场景和领域。
36氪:滤波器芯片在材料、工艺和设计上存在极高壁垒,长期被国际巨头垄断。近年来,中国市场格局和国际竞争态势发生了哪些结构性变化?
左成杰:低端市场如基础型SAW滤波器,国产化率已较高,不属于卡脖子问题,但参与竞争的本土企业数量过多导致同质化竞争激烈,市场价格体系承压,整体呈现出不太健康的状态。
中高端市场含高端SAW及BAW滤波器仍被村田(Murata)、博通(Broadcom)、高通(Qualcomm)等国际巨头垄断,国产化率低,属于典型“卡脖子”领域。可以看到的是,目前国内上市公司、创业公司等正加速技术攻关,努力突破中高端市场。
36氪:从技术代差来看,国内企业与领先者有多少差距?
左成杰:其实已经没有技术代差问题了,但被两个问题所掣肘。
36氪:具体是哪两方面?
左成杰:从产业实践看,国内企业追赶的核心壁垒已从单纯的技术攻关转向专利生态与规模量产两大维度。
专利方面,国际巨头通过几十年布局,已在核心材料、设计架构及工艺节点构建了严密的专利护城河,当本土企业产能规模突破临界点或启动IPO时,往往面临专利诉讼狙击,造成消极影响。
量产方面,我们要明白,小规模的出货并不等同于大规模量产,本土企业需要突破工艺稳定性、良率成本平衡等关卡,比如要尽量保证良率在90%以上,才能做出有性价比的产品,生意才能长期做下去。
36氪:当前国产滤波器在国内市场的客户接纳度如何?
左成杰:中低端市场接纳度很高了,基本都能做了。但在中高端市场,客户还是持普遍怀疑态度,会考量产品性价比,重点关注产品专利风险、保供能力、性能指标、品质管控等。
36氪:您认为中国实现涵盖设计、关键制造和材料等核心环节的滤波器全产业链自主可控,还需要多少年?
左成杰:实现核心环节的全链路自主可控,本质上是系统工程,难以简单预判时间节点。在这个行业深耕数十年,我认为技术的迭代是一个自然的发展过程,不能急于求成。中高端产品的自主可控必须依靠正向创新与生态协作,这意味着更长的沉淀周期,将政策、资本、技术等形成合力,可能会缩短进程。在新技术上,做到自主可控会更容易,因为国际巨头跟我们处在差不多的起跑线上。
36氪:我们注意到,中国滤波器芯片面临“设计先行,衬底塌方”的风险,为什么会出现衬底方面的风险?
左成杰:这里讨论的“衬底塌房”的具体含义我不是很清楚,我猜可能是特指TF-SAW/IHP-SAW所使用的新型异质单晶压电衬底。2016年,日本村田发布这个技术时,我猜至少已经研发了5年时间,至今已经积累了近15年,还是因为国际巨头走在了我们的前面。
36氪:国内企业在衬底方面有没有进展呢?
左成杰:据我所知,国内在异质单晶压电衬底方面有着很好的进展,相关产品已经量产。国内TF-SAW产业成功的关键在于异质衬底厂商在具备规模化量产能力的情况下,是否或者何时能做到比国际巨头更高的性价比。
36氪:云塔科技的应对策略是怎样的?
左成杰:我们暂时没参与TF-SAW的竞争,而是在跟衬底厂商一起探索新的材料、新的设计,争取在下一代技术上,从衬底就开始赢。
滤波器也是可以细分的,作为一个非常可观的市场,可以做技术路线的取舍。当前,云塔科技通过自主创新的超高性能芯片式电磁滤波器技术(SPD)和混合滤波器技术(Hybrid)构建了差异化的技术路线,在大量应用场景均实现规模化落地,获得了国内、外头部客户的认可和青睐,成功打通了从技术创新到商业闭环的全产业链条。SPD与Hybrid都使用传统的硅衬底,不存在“衬底塌方”问题。
36氪:云塔科技的专利积累做得怎样?
左成杰:云塔科技自2017年创立以来,始终坚持自主创新的发展路径,从底层技术专利布局着手构建核心竞争力。经过八年持续投入,公司已建立起覆盖芯片设计、工艺结构等关键环节的完整专利护城河,累计申请国内外专利约200项。云塔科技以超高性能芯片式电磁滤波器技术(SPD)和混合滤波器技术(Hybrid)为代表的核心技术均为全球首创。这种“技术护驾,专利先行”的战略,不仅确保了产品开发的自由度,更在全球市场竞争中构筑了坚实的技术壁垒。
36氪:云塔科技Hybrid路线的差异化选择,是基于技术前瞻性还是产业链现实约束?
左成杰:我们的技术路线是市场需求驱动的必然选择。2018年,国内头部客户对高性能滤波器的迫切需求直接推动了云塔科技的技术创新方向。
此外,云塔科技首创的混合滤波器技术(Hybrid)并非传统SAW/BAW器件的简单迭代,而是针对5G/6G时代宽带、高频、大功率等全新挑战开发的革命性解决方案。在4G到5G的系统级需求演进中,当行业指标要求呈现数量级提升时,我们选择跳出传统技术路径的局限,通过材料体系创新和三维集成架构,打造了适应新一代通信标准发展的滤波器平台。这种以场景需求定义技术路线的策略,使我们能够持续为客户提供跨越技术代际的解决方案,常做常新,有的放矢。
经过八年的深耕发展,云塔科技已形成自己的一套发展逻辑:首先专注垂直领域突破,瞄准下一代企业级通信设备的潜在需求,建立可持续的盈利模式和技术溢价能力;其次构筑多维技术壁垒,通过以超高性能芯片式电磁滤波器技术(SPD)和混合滤波器技术(Hybrid)为代表的核心技术的持续迭代,形成“专利组合+工艺迭代”的双重护城河;最后实施战略降维打击,将经过高端市场验证的技术方案体系化下沉,既扩大市场规模又提升行业准入门槛,通过梯次发展策略,实现技术创新与商业落地的良性循环。
36氪:在您看来,当前政策对滤波器行业的关键助力是什么?哪些环节仍需优化?
左成杰:坦率说,我认为这个行业最需要的是充分竞争的市场机制,让企业在自由竞争的环境中经历真正的优胜劣汰。就像日本电子产业走过的道路,虽然过程残酷,但最终淬炼出了索尼、村田这样的世界级企业。只有经过市场洗礼存活下来的公司,才真正具备技术或成本的核心竞争力。
至于政策支持,我认为应该聚焦未来技术布局。建议国家在滤波器等"卡脖子"领域设立专项攻关计划,采用"揭榜挂帅"的市场化机制选拔优质团队。像我们这样的创新企业,独立承担前沿技术研发确实吃力。如果有国家项目的战略引领和资源支持,不仅能解决当下技术瓶颈,更能为未来5-10年的产业升级播下创新的种子。这种"市场筛选+国家育苗"的组合拳,或许是最有效的产业发展路径。
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