手机里的WiFi、蓝牙、导航和通话,为什么能同时工作、互不干扰?背后是30-40余颗米粒大小的滤波芯片在筛选信号。
9月22日,位于中新广州知识城的艾佛光通SABAR®总部基地产线点亮,达产后预计年产60亿颗5G/6G SABAR®滤波芯片,并新增射频模组产线。国产体声波滤波器长期被美企高度垄断,国产渗透率不足1%,这条自主创新的单晶氮化铝路线,能否从“能做”走向“大规模用”,仍需客户和量产检验。
艾佛光通SABAR®总部基地产线点亮。通讯员 李剑锋 摄
走进基地一楼展台,一枚枚0.9×0.7毫米的SABAR®高频滤波芯片,看起来像“微缩魔方”。它们可能就藏在手机里,负责过滤WiFi、蓝牙、导航和通话信号。展台上还陈列着8英寸单晶氮化铝外延片、滤波器晶圆片、MEMS传感器等产品,串起一条从材料到芯片的产品链。
基地展厅。
据公司介绍,此前艾佛光通在广州、河源的工厂已处于满产状态,今年规划滤波芯片产能超过10亿颗,良品率稳定在98%以上。知识城总部基地一期预计实现年产60亿颗芯片,后续还将继续扩产,远期目标达到150亿至200亿颗。新产线还将量产0.9×0.7毫米的小型化滤波器,较当前主流的1.1×0.9毫米进一步缩小。
滤波器,并不为普通消费者所感知,但它支撑着手机正常通信。艾佛光通副总经理、研发负责人衣新燕解释,不同运营商的通信频段,WiFi上网、蓝牙、GPS导航,都是基于不同频率的电磁波在空气中混杂传输。“每个功能需要几颗滤波器来接收所需频率,过滤其他不需要的频率,手机才能实现各种功能正常运行,不被信号串联干扰。”
手机功能越丰富,所需滤波器越多。一部5G手机通常需要搭载30-40余颗滤波芯片。过去滤波器频段窄、密,电磁波容易相互干扰。现在手机不同功能的频段各不相同,要精准控制,就需要往高频发展。高频宽带体声波滤波器,正是为更高频段、更宽频带需求服务。
从手机看滤波器三十年发展史。
但长期以来,中高频体声波滤波芯片市场被两家美国企业高度垄断,占全球95%份额。以SABAR®为代表的体声波滤波器,全球市场需求每年已超200亿美元,但国产渗透率不足1%,国产化替代空间巨大。
艾佛光通披露,公司现阶段已实现近100款高频宽带SABAR®体声波滤波芯片稳定量产,产品良率稳定在98%以上,关键性能指标较国际同类产品提升约20%。这些芯片已应用于全球头部消费电子、基站及物联网客户。
被“卡脖子”的原因,衣新燕归结为两点:一是知识产权问题,二是国外企业起步早,很早就垄断了全球90%以上市场。
如何绕开?艾佛光通的选择是从材料端换道。衣新燕称,公司技术带头人最早提出一种想法:用晶体质量更好的单晶材料替换国外的多晶材料制备器件,从源头上解决知识垄断问题。为此,团队经历20多年攻关,从材料创新制备,到芯片架构重新设计和定义,才实现自主创新的基于单晶氮化铝的体声波滤波器芯片量产。
单晶材料与多晶材料的差异,直接决定器件性能。衣新燕用汽车行驶作比喻:器件的主要工作原理是声波在功能层,也就是氮化铝材料中传播。多晶材料中有缺陷,就像汽车在国道上行驶,有十字路口、红绿灯,对声波有阻碍;单晶晶体的原子排布非常整齐,声波传播没有阻碍,就像汽车在高速公路上行驶,能量转化效率更高。
从技术指标看,单晶氮化铝路线的工作频率可覆盖至10GHz以上,适配6G、卫星通信等更高阶场景。更重要的是,由于材料发生变化,芯片制造流程与国外不同。衣新燕说:“使用国外的流程无法将单晶材料应用进去。因此,从材料和器件加工工艺两方面,我们完全绕开了国外的技术路线。”
据官方介绍,艾佛光通是一家国家专精特新“小巨人”企业,也是国内唯一、全球第三家掌握5G/6G高频宽带体声波滤波芯片全链条自主知识产权核心技术的企业。其原创单晶氮化铝技术路线(注册商标SABAR®)旨在打破国外长达数十年的技术垄断,从材料端解决射频滤波芯片“卡脖子”问题。
从行业看,国内新声半导体、中芯宁波等企业也在BAW滤波器领域取得阶段性进展,行业整体仍处于爬坡阶段。
SABAR®高频滤波芯片。企业供图
技术路线能否成立,最终要落到市场和成本上。
艾佛光通采用IDM模式,即设计—制造—封测一体化,区别于许多芯片设计公司采用的Fabless(无晶圆厂)模式。衣新燕解释,自建产线省去了代工厂环节的利润,在成本控制和研发效率上具有优势。“我们拥有自己的产线,自己去买原材料,至少有三家供应商备选,选性价比最高的,或综合考虑选更稳定的,材料降本的可操作空间就更大。”
据衣新燕介绍,目前公司产品成本较国外方案已降低至少40%,随着后续降本方案推进,最终降幅有望达到50%。“我们的产品性能优于他们,芯片工艺制程是自主开发,相较于国外已大幅度简化,因此在成本上也具有很大优势。”
不过,IDM模式在成本控制和研发效率上可能有优势,但也意味着更重的资产投入、折旧压力和产能利用率风险。这些尚需后续经营数据验证。
尽管产能规划从10亿颗级跃升至60亿颗级,但衣新燕对市场位置有清醒判断:“目前,我们的市场占有率还不高,因为我们的产能有限,全球市场需求一年大约十几亿部手机,60亿颗滤波器在这里面的比例非常低。”
此次基地新增射频模组产线,意味着公司从单一滤波芯片供应商,向射频前端模组化解决方案延伸。滤波芯片是智能手机的“信号守门员”,射频模组将滤波器与功率放大器、开关等器件集成在一起,且采用自产SABAR®滤波芯片,对终端厂商而言集成度更高、采购更便利。
公司现有产线为MEMS工艺线,除滤波芯片外还可兼容传感器芯片。衣新燕透露,下一步研发方向首先是基于现有产品,不断向低成本、小型化发展,同时布局高集成度芯片,例如接收端模组。除射频相关产品外,还在开发面向人工智能机器人的感知芯片,例如机器人嗅觉所依赖的气体检测传感器。在低空经济、卫星通信等新兴战略方向,公司也在快速落地过程中,目前已有机器人研发企业与其密切沟通。
半导体与集成电路是广州开发区、黄埔区重点培育的战略性产业。当前,该区集聚集成电路企业超150家,2026年1至8月实现产值超310亿元,同比增长36.6%。全区已形成北部中新知识城芯片产业制造区、中部科学城研发设计集聚区、南部海丝城应用场景展示区的分工协同格局。
官方期望,艾佛光通总部基地投运能进一步完善区域半导体与集成电路产业链,带动上下游材料、设备、封测等配套资源集聚,助力广东打造全国半导体与集成电路“第三极”。
不过,技术路线自主可控只是第一步,艾佛光通能否把性能优势转化为稳定出货和市场份额,还要看产能释放、良率保持、客户验证和持续降本。国产高频滤波器,仍在爬坡。
低空经济、卫星通信、AI机器人,都离不开对信号的过滤和选择。对普通人来说,这些产业变化未必可见,但会体现在手机信号是否稳定、WiFi和蓝牙是否互相干扰、导航是否漂移,以及未来AI终端和机器人能否更低成本普及。
南都广州新闻部出品
采写、摄影:南都N视频记者 莫郅骅