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纠结的滤波器:低国产化率与红海竞争同时存在

滤波器是2023年最让人矛盾纠结的赛道。

 

从投资机遇角度看,滤波器赛道绝对体量大,替代机遇好:随着5G手机的普及和物联网的发展,2023年全球滤波器市场空间已超1000亿元,国内市场近500亿元,是手机射频前端价值量最高、增长最快的单品器件,且依然保持年均10%以上的增长。其中,国产滤波器替代率只有5%左右,出口几乎为零,替代空间巨大,赛道还没有一家上市公司。横向对比射频前端其他部件,PA单机价值量不到滤波器的三分之一,已经有两家成功上市(Vanchip,慧智微),多家申报中。滤波器看起来不正是一级市场最有机会的蓝海投资赛道么?

 

但从市场观感上,滤波器赛道呈现出的发展趋势,却完全没有半点“蓝海”的意思。国内玩家在不到20亿的总出货金额内,2022年竞争全面红海化,全行业毛利极其难看,国产化率甚至呈现下滑态势。目前国内滤波器企业已近30家,占全球70%以上,市场份额却不到全球3%,头部企业好达上市折戟,行业发展走势愈发混沌。

 

低国产化率与红海竞争同时存在,赛道整体处于非共识期。流深资本深度挖掘滤波器市场格局形成动因,以下观点供参考:

 
 

 

 

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观点一:产品力+IDM+模组能力+品牌厂商门槛,是创业公司面临地狱开局难度的根源

 

滤波器的国内市场目前分为三个层次:

 

第一层,以功能手机和物联网应用为主,产品形态多为分立滤波器形式,模组很少,主要是低端SAW和FBAR走量。其滤波器单价只有0.1-0.3元,加上功能手机和物联网终端数量小于智能手机,功能机频段单一,单机应用数量也远远小于智能手机。市场体量估算只有20-30亿,国产化率很高,国内几乎近三十家创业公司在同质化卷。

 

第二层,ODM市场,中低端智能手机出货,产品形态分立滤波器和模组均有。这部分市场由ODM选定供应商,品牌商审核,对供应链企业要求弱于品牌商市场。国内SAW和FBAR滤波器头部企业基本都在抢占这个市场,但由于材料性能水平依然薄弱,往往要用高端工艺例如FBAR和TC-SAW才能和海外的普通SAW竞争, BOM成本是海外至少三倍以上,直接把好市场做成了负毛利。

 

第三层,品牌手机市场,占据整个滤波器市场的70%,毛利很高,巨头林立,这是真正的蓝海市场,国产厂商极难进入。难点在于几个方面:

1、 要有IDM,没有自主生产能力几乎不可能得到品牌厂商的长期支持,不管是供应链保供,还是定制开发工艺迭代,IDM在滤波器领域是刚需。

2、 性能必须全球领先,不能仅仅是国产化能用而已。即便是国内目前SAW滤波器最头部的某公司,十几年发展积累下来,依然和国外差距显著,近两年甚至还在丢失品牌客户。

3、 模组化能力。高端手机分立滤波器供货越来越少,苹果已经全部模组化了。海外滤波器巨头或收购或绑定均已形成了射频前端全自研能力,国内差距明显。国内PA射频前端虽有公司上市,整体技术实力较弱,几乎没有选用国内滤波器的能力,清一色的采购日系厂商;海外模组公司更是没有国内滤波器的导入机会。滤波器企业只能自己再把PA、LNA、开关等等都做了,无形中加大了创业成功的难度。

 

总结整个滤波器市场,不难发现,这是一个典型开局地狱难度的创业机会。创业公司在有限投入下可以吃的蛋糕太小了,往蓝海市场突破壁垒又过高,大部分都要死在高墙之下。而这几年的半导体资本红利叠加消费电子退潮,无疑加剧了这种情况。先发优势企业由于产品力不足,产能陆续退出品牌市场,不得已在ODM和功能机领域竞争;同时多家创业公司拿到了大量的资金投入,每家得到的资源又不足以支撑自己往蓝海市场突破,为了完成对投资人的承诺只能在低端市场不停流血出货,进一步加剧了低端卷。

 

鱿鱼游戏,怎么破解?

 

 

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观点二:滤波器本质逻辑是材料而非半导体设计,除非材料体系有根本变化,原有技术路线国内已难以超越海外

全球滤波器两大路线,SAW和BAW。

 

SAW滤波器是一种用石英、铌酸锂或钽酸锂等压电晶体为基片,在其表面抛光后在上面蒸发一层金属膜,通过光刻工艺制成两组具有能量转换功能的交叉指型的金属电极(叉指换能器ICT)。由于温漂特性等因素的限制,普通saw基本沦为1.7GHz以下+低Q值(<800)的低端频段、低端市场内卷型选手。

 

                         

 
(图示:SAW原理图)
 
 

为了提升普通SAW的热稳定性,出现了TC-SAW滤波器方案。TC-SAW通过在金属电极层上覆着或粘接温度补偿层,改善了温度特性,满足了3GHz以下发射端的应用需求。

 

目前海外巨头TC-SAW成本极低,专利壁垒完善,性能已能满足非常多高端高Q值场景需求,且电路和设计上另有独到优化。国内TC-SAW发展还很初级,有专利风险存在;普通SAW相对成熟,但工艺稳定性和整体品质离全球顶级水平距离甚远。材料学主导的器件,工艺积累带来的先发优势往往是难以逾越的。

 

BAW滤波器是体声波器件,相较于SAW,性能全面提升:频段更高(1.5GHz-10GHz),Q值高(<3000),带内插损小和带外衰减大,体积小。

 

           

   (图示:BAW原理图)
 

BAW最大的劣势是成本。以FBAR为例,采用压电材料沉积和MEMS相结合的生产工艺,加工时先将金属电极蒸发或者溅射到支撑层上,然后再在电极上制备压电薄膜,最后再在压电薄膜上形成金属电极。整个过程光罩数量在10层以上,流程工序是SAW的十倍,成本极限在SAW的三倍以上。因此,即便在5G高频段需求的拉动下,在3GHz以下的中高频段如没有特别极限的隔离性能要求(Q<1500),绝大部分场景依然是优先考虑SAW滤波器。

 

BAW另一大问题是专利壁垒。目前成本较低的FBAR路线,核心结构专利全球龙头博通已经搭建了非常完善的专利保护阵列,后来者极难突破。SMR路线+新材料或许是一个可能性,然而其成本相较于FBAR更高,市场端价值有限。

 

国内BAW滤波器有IDM和代工两种路线,IDM头部企业天津诺思由于专利问题已经遇到美国强力阻击,后续还有汉天下等企业在建厂;代工国内以中芯绍兴和中芯宁波为主,两者模式略有不同,相对来说绍兴对创业公司技术自由度更大一些。目前从已经有较大体量出货的BAW企业来看,模组出货的频段基本进不去,单体出货的简单频段例如N41已经卷烂了,还有相当多出货落在中低频领域,由于国内SAW能力薄弱无法满足高Q值要求,用BAW技术去和海外的SAW大厂卷,大炮打蚊子。同时,专利问题几乎是悬在每个企业头上的达摩克里斯之剑,很难讲规模扩张后会不会遭到强势阻击。

 

流深资本认为,短期内传统技术路线很难迎头赶上,低成本高性能且频段普适性好的新技术路线,例如近五年兴起TF-SAW,可能才是中国企业弯道超车的好机会。

 

 

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观点三:以TF-SAW为代表的新技术路线,是中国真正实现国产化突破的最好抓手

 
 
 

TF-SAW(村田首创,也叫IHP高性能滤波器,Incredible High Performance)通过在压电层下方增加载体衬底(Si和SiO2)减少能量耗散,同时具备低插损、低频率温度系数、高Q值和高带外抑制的特征。TF-SAW相较于SAW只增加了一层薄膜,整体掩膜数量在3层以内,大批量下成本可以逼近SAW;同时,TF-SAW滤波器的Q值、温漂系数、K2全面超过BAW工艺,在狭窄频带、高隔离场景中性能非常强悍。我们认为,在0.6GHz-2.7GHz之间,对Q值有高要求的频带,以及多频段多通路合并的双工/四工器,例如B2/B3/B20/B25/B28双工、B1B3四工等,均有望被TF-SAW替代。

 

目前全球仅村田和高通两家厂商大批量出货TF-SAW滤波器,其他例如Skyworks等厂商均在重点研发中,国内已有企业具备很强的先发优势,产品可以做到和国外媲美。TF-SAW的POI衬底资源、代工资源均需要重点布局深耕,后期IDM也是必须。

 

总结下来,滤波器行业,开局地狱难度不假,2022年全行业大滑坡不假,但在2023年,我们看到了转折的希望。在行业公认的2024年消费电子回暖前,值得布局这样一家企业:

 

  1. 在TF-SAW这类新技术上布局领先,实现量产,供应链地位稳固;

  2. 高端频段性能达到全球领先水平,这是进入品牌客户必须;

  3. 模组布局超前团队完整,能够在这两年内达到射频前端PAMiD主流型号全自研量产;

  4. 搞定IDM,更重要的是,在财政资源充裕的落地省市级政府拿到实质性的支持,融资成本和可持续性融资能力领先行业。

 

 

2023年11月20日 09:59
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