在科技日新月異的今天，華為技術(shù)有限公司再次引領(lǐng)創(chuàng)新潮流，公布了一項全新的“濾波器及其制作方法、電子設(shè)備”專利。這項專利將徹底解決目前應(yīng)用到手機等終端設(shè)備的濾波器不能應(yīng)用于基站的問題，為5G時代的到來注入了強大的動力。

該濾波器采用了碳化硅襯底，這是一種具有優(yōu)異性能的半導(dǎo)體材料，可以實現(xiàn)更好地散熱，具有更好的溫度補償。這一創(chuàng)新設(shè)計，無疑將大大減少溫飄，提高濾波器的功率，使其能夠應(yīng)用于更高功率的場景，如5G中的小基站或者微基站場景。


健康安全的保障：濾波器概覽

濾波器是各種工程應(yīng)用和系統(tǒng)中必不可少的組件，它們在信號處理、通信系統(tǒng)、圖像和音頻處理以及許多其他領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。濾波器是電子或機械設(shè)備，設(shè)計用于選擇性地通過某些頻率，同時衰減信號中的其他頻率。它們廣泛應(yīng)用于不同行業(yè)，如電信、音頻處理和生物醫(yī)學(xué)工程，以根據(jù)特定要求修改和整形信號。

傳遞函數(shù)是輸出信號的傅里葉變換與輸入信號的傅里葉變換之比，它提供了過濾器行為的數(shù)學(xué)表示，并幫助分析其屬性。脈沖響應(yīng)描述了濾波器在時域中的行為，表示將函數(shù)用作輸入時的輸出。濾波器可以大致分為兩大類:模擬濾波器和數(shù)字濾波器。模擬濾波器處理連續(xù)時間信號，使用電阻、電容和電感等模擬電子元件實現(xiàn)。

它們被進(jìn)一步分為無源濾波器和有源濾波器，無源濾波器不需要外部電源，而有源濾波器利用放大器來實現(xiàn)更好的性能和設(shè)計靈活性。數(shù)字濾波器處理由數(shù)字樣本表示的離散時間信號。它們使用數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)實現(xiàn)，如有限脈沖響應(yīng)(FIR)和無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器。數(shù)字濾波器提供對其特性的精確控制，易于實現(xiàn)，并且能夠通過軟件更新來改變其行為。

濾波器特性對于確定特定應(yīng)用的濾波器性能至關(guān)重要，過濾器的主要特征包括：頻率選擇性是指濾波器通過特定頻率同時衰減其他頻率的能力。高選擇性濾波器具有陡峭的滾降速率，而低選擇性濾波器表現(xiàn)出平緩的滾降。濾波器的帶寬表示濾波器允許通過而沒有明顯衰減的頻率范圍。窄帶濾波器的頻率范圍有限，而寬帶濾波器可以通過更寬的頻率范圍。

衰減是濾波器阻帶中的信號抑制程度。它表示濾波器減少干擾頻率的能力，在需要保持不同頻率之間相位關(guān)系的應(yīng)用中，濾波器的相位響應(yīng)至關(guān)重要。線性相位濾波器在音頻處理和通信系統(tǒng)中尤為重要。過濾器在各種領(lǐng)域中有許多應(yīng)用。一些常見的應(yīng)用包括:在通信系統(tǒng)中，濾波器用于消除噪聲、提高信號質(zhì)量和管理信號帶寬，確保高效的數(shù)據(jù)傳輸。

在通信系統(tǒng)中，濾波器用于消除信號中的噪聲和干擾，確保清晰可靠的數(shù)據(jù)傳輸，在音頻處理中，均衡濾波器調(diào)整聲音的頻率響應(yīng)，以針對特定的聆聽環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化。在圖像處理中，濾波器用于邊緣檢測和圖像增強等任務(wù)。噪聲是一種有害的隨機信號，會破壞信號中的原始信息。在許多應(yīng)用中，噪聲會妨礙精確的數(shù)據(jù)分析，并導(dǎo)致錯誤或誤解。

具有降噪能力的濾波器用于衰減或消除信號中的噪聲，在音頻應(yīng)用中，降噪濾波器通過最小化背景噪聲和嘶嘶聲來幫助改善音質(zhì)。在圖像處理中，中值濾波器或高斯濾波器等濾波器用于降低數(shù)字圖像中的噪聲，從而產(chǎn)生更清晰、更精細(xì)的圖片。在通信系統(tǒng)中，濾波器可以消除傳輸過程中電磁干擾或信號衰減導(dǎo)致的不需要的頻率成分。


BAW濾波器，國產(chǎn)5G自主化的關(guān)鍵

實際上，早在數(shù)年之前，華為在基帶方面就已經(jīng)具備了自主研發(fā)和生產(chǎn)的能力，其海思麒麟9000系列芯片采用臺積電5nm工藝，集成了5G基帶，并且在性能和功耗方面都達(dá)到了國際先進(jìn)水平。但手機作為精密電子產(chǎn)品，在技術(shù)的設(shè)計以外，制造能力也是重要的一環(huán)，整個產(chǎn)業(yè)鏈的設(shè)計、制造單靠一個國家的能力確實無法覆蓋，在全球化的大背景之下更是如此，故在通信模塊上，仍有部分依賴國際廠商生產(chǎn)。

目前，手機終端的通信模塊主要由天線、射頻前端模塊、射頻收發(fā)模塊、基帶信號處理等組成。其中，射頻前端介于天線和射頻收發(fā)模塊之間，是移動智能終端產(chǎn)品的重要組成部分，也是華為近三年中一直被卡脖子的地方。

在制裁剛剛開始的2020年3月，英國《金融時報》就曾對華為P40進(jìn)行過拆解。結(jié)果顯示，盡管華為在元器件方面很大程度上擺脫了對美國公司的依賴，但比例并沒有降到零。P40的元器件主要采購自中國大陸和中國臺灣地區(qū)、韓國、日本等地，不過高通、Qorvo和思佳訊等廠商仍提供必要的射頻前端組件。同年5月，日媒也拆解了華為Mate30，結(jié)果大同小異，海思已經(jīng)實現(xiàn)處理器、通信半導(dǎo)體、天線開關(guān)的自研，但射頻前端模塊仍來自日本村田制作所。

也就是說，華為過去無法使用5G的最大難點，便是射頻前端的制造。而從射頻前端使用濾波器的價值量來看，伴隨著頻段的增多，濾波器在射頻前端價值量占比也在擴大。

據(jù)Qorvo的預(yù)測，濾波器在射頻器件中的重要性越來越明顯，濾波器的價值占比也從3G終端的33%提升到全網(wǎng)通LTE終端的57%。據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)預(yù)測，在5G時代里，濾波器，特別是體聲波濾波器的應(yīng)用量將進(jìn)一步增加，單臺手機的濾波器價值將達(dá)到10美元以上。濾波器已經(jīng)超越PA成為整個射頻前端模塊市場中最重要的組成部分。

其中，SAW是一種沿著固體表面?zhèn)鞑サ穆暡ǎ?dāng)壓電內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)受到壓力發(fā)生形變，內(nèi)部出現(xiàn)凈電荷從而在表面形成電壓差的特點，制成IDT換能器在物體表面產(chǎn)生聲波，而特定頻率外的聲波會在垂直表面的方向上迅速衰減，最終完成對特定頻段信號的濾波。但SAW濾波器也有局限性。高于約1GHz時，其選擇性降低；在約2.5GHz，其使用僅限于對性能要求不高的應(yīng)用。SAW器件易受溫度變化的影響，是個老大難問題：溫度升高時，其基片材料的剛度趨于變小、聲速也降低。

此時，在濾波器中進(jìn)行垂直傳播的BAW濾波器便應(yīng)運而生，由于固體中的聲速遠(yuǎn)大于空氣中的聲速，99%以上的聲波能量會在固體和空氣的邊界處反射回來，造成全反射現(xiàn)象，形成駐波。通常BAW濾波器在高頻段的品質(zhì)因數(shù)Q、插入損耗和阻帶抑制要遠(yuǎn)好于SAW。適用頻率更高、功率容量更大的原因，使得BAW濾波器得到了消費電子設(shè)備企業(yè)的廣泛認(rèn)可。

在5G時代，單晶及多晶BAW濾波器受到廣泛應(yīng)用，其低功耗，高隔離度和CMOS兼容性使其成為RF通信領(lǐng)域的主要器件。也正是這樣，使得BAW濾波器成為了中國自主邁向5G攻堅的最高山頭。


革命性濾波器，為5G基站帶來革新

近日，天眼查App揭曉了華為技術(shù)有限公司新近公布的一項專利：“濾波器及其制作方法、電子設(shè)備”。這不僅是華為在技術(shù)研發(fā)上的又一里程碑，更可能成為未來5G基站設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)。

在這個5G時代，基站的角色變得越來越重要。然而，由于現(xiàn)有的濾波器技術(shù)限制，許多設(shè)備無法滿足基站的高功率需求。這一問題一直困擾著整個通信行業(yè)。而華為的這項專利，無疑是對這個問題的一種全新解決方案。

該專利的摘要中明確指出，其目的在于提高濾波器的功率，解決現(xiàn)有濾波器在手機等端設(shè)備上的應(yīng)用局限，使其能夠適應(yīng)基站等更高功率的場景。核心技術(shù)在于采用了碳化硅作為襯底，這一材料不僅有助于更高效地散熱，還能優(yōu)化溫度補償，顯著減少溫飄現(xiàn)象。因此，此濾波器有潛力應(yīng)用于如5G小基站和微基站等場景。

濾波器在電子與電信領(lǐng)域的應(yīng)用已深入人心，無論是廣播、電視、音樂合成還是計算機圖形等多個領(lǐng)域，其都發(fā)揮著不可或缺的作用。特別是在5G技術(shù)日益普及的今天，基站設(shè)備需求激增。作為基站關(guān)鍵部件的濾波器，其性能與穩(wěn)定性直接決定了基站的運行品質(zhì)。

這項新公布的專利，無疑展現(xiàn)了華為在濾波器技術(shù)研發(fā)上的深厚積淀。而背后，更反映了華為對于未來通信技術(shù)發(fā)展趨勢的敏銳洞察。但正如許多技術(shù)研發(fā)的初期，此濾波器雖在理論上呈現(xiàn)出創(chuàng)新性，其在實際應(yīng)用中的效能，仍待進(jìn)一步的實驗和實踐檢驗。碳化硅襯底的應(yīng)用，可能使華為在5G通信基站領(lǐng)域取得更大的市場份額。而濾波器在未來5G應(yīng)用中的關(guān)鍵作用，將為華為帶來更多的商業(yè)機會。

華為的這項專利，意味著未來的5G網(wǎng)絡(luò)將更加穩(wěn)定，速度更快，為通信行業(yè)帶來了新的技術(shù)選擇和發(fā)展方向。然而，如何將其從理論轉(zhuǎn)化為實踐，如何確保其在實際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和效果，將是華為下一步面臨的挑戰(zhàn)。

而就在8月29日午間，在毫無征兆的情況下，華為突然推出“HUAWEI Mate 60 Pro先鋒計劃”，還未發(fā)布的旗艦機Mate 60 Pro低調(diào)上架開售，共有雅川青、南糯紫、雅丹黑、白沙銀四種顏色可選，售價6999元起。

隨后，有關(guān)華為Mate 60 Pro的討論引發(fā)全網(wǎng)熱議。通過網(wǎng)絡(luò)測速軟件測試可以看到，華為Mate 60 Pro的平均下行速度達(dá)到了436.66Mbps，上行速度則是70.26Mbps。按照中國信通院《全國移動網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測報告》數(shù)據(jù)，全國5G網(wǎng)絡(luò)下行和上行均值接入速率分別為352.09Mbps和76.98Mbps。Mate 60 Pro的網(wǎng)速下行速度超過、上行速度接近上述數(shù)據(jù)。這也意味著國內(nèi)的5G全部打通。

這次華為Mate 60的國產(chǎn)化，或許并沒有那么完美，但其代表的意義卻不言而喻：時隔1557天后，代表著中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)硬實力的產(chǎn)品終于回歸。“雪壓竹枝低，雖低不著泥。一朝紅日出，依舊與天齊。”或許，這才是華為與中國微電子產(chǎn)業(yè)鏈這三年最真實的寫照吧。