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5G时代,陶瓷滤波器面临哪些机遇和挑战?


来源:中国粉体网   山川

[导读]  随着5G网络的加速部署,5G基站核心器件之一的滤波器产能供不应求,成为了时代的新宠,整个产业迎来新的发展机遇。

中国粉体网讯  2020年,除了“新冠疫情”受全世界瞩目以外,“5G”也成为了另一个重要的关键词,如果说“新冠疫情”关系着人类的生存,那么“5G”就关乎整个社会的科技进步。



作为新基建重中之重,5G基站建设已进入提速阶段,供应链也随之迎来产业机遇。公开数据显示,2020年至2025年,三大运营商预计建成基本覆盖全国的5G网络,预计需要5G基站500万-550万个,以每个基站平均50万元计,直接拉动基站投资2.5万亿元。

随着5G网络的加速部署,5G基站核心器件之一的滤波器产能供不应求,成为了时代的新宠,整个产业迎来新的发展机遇。与此同时,随着世界政治格局的动荡所带来的经济环境的不稳定,竞争日益加剧,我们同样面临着巨大的的挑战!

发展机遇

在3G/4G时代是金属同轴腔体滤波器,在5G时代陶瓷介质滤波器和金属同轴腔体滤波器并存,同时还有塑料滤波器等。目前,5G基站滤波器有三种方案,即小型金属腔体滤波器、塑料滤波器和陶瓷介质滤波器。

1、小型金属腔体滤波器,由金属整体切割而成,结构牢固。腔体的品质因素、耦合系数等参数都对滤波器滤波特性有很大的影响。频率覆盖范围宽:0.5~18GHz,高端寄生通带较远,一致性好、体积小、Q值适中,可靠性高、全温范围内性能稳定可靠,输入、输出50Ω阻抗匹配,驻波小,易于级联使用,带内幅频特性平坦,插入损耗小,带外抑制度高。目前这种滤波器性能稳定,工艺成熟,但多用于低频段,如在5G低频段靠近4G频段上补偿使用。随着频率的升高,工艺要求高,小型金属腔体滤波器市场会逐渐收缩;

2、塑料滤波器,采用工程塑料如PPS经过电镀制作滤波器腔体,与金属腔体滤波器相比,塑料腔体具有重量轻,刚性性能强,外界温度的影响小,且成本低等优点,但面临技术瓶颈,尚未获得突破。

3、陶瓷介质滤波器,主要原材料是陶瓷粉体和介质谐振器。从其工艺流程来看,陶瓷介质滤波器是经粉体干压烧结后,两面覆银作电极金属化,经直流高压极化后产生压电效应。陶瓷片两面形变后产生电场而具有串联谐振特性。由于上述电磁波谐振发生在压力陶瓷介质内部,不需要固定谐振器,因此介质滤波器的体积更小。



目前四大基站终端中,华为和爱立信倾向于陶瓷介质滤波器,中兴和诺基亚目前仍以小型化金属腔体滤波器为主。但考虑到陶瓷滤波器在小型化、轻量化、低损耗及性价比等优势,逐步成为了主流方案。

广泛的应用场景,将催生庞大的陶瓷滤波器市场。据研究机构测算,5G建设高峰期为2020-2023年,5G基站数约是4G基站数的1.5倍,将近850万台,按每个基站3面天线,每面天线64个滤波器估算,陶瓷介质滤波器市场需求达16亿只。

如此大的市场带来巨大的机遇,在新的机遇面前紧跟时代潮流,与时代对抗的人很快就会被时代淘汰。

面临的挑战

一、5G陶瓷滤波器的生产加工难度大

首先,我国的先进陶瓷制备技术还是落后于国外的,其中最主要的生环节-粉体制备技术可以说还远远落后于日本及西方国家,这将直接影响陶瓷滤波器产品的品质。

其次,陶瓷滤波器的生产工艺复杂,生产及加工难度仍面临不小的挑战。

二、行业标准化建设

行业测试和要求都没有标准,比如可靠性要求,材料瓷体与银浆的配合,对于插损指标的影响。本身5G也还在测试中,还需一段时间的验证和运营商提速,所以相关通讯设备也在成熟完善中。未来标准化,有助于降低资源浪费。

三、缺乏理论指导,摸索浪费多

目前企业普遍缺乏理论指导,导致实验结果很多,持续性改善过程长。要做好陶瓷滤波器,做好基础研发工作非常重要,需要产学研配合

四、合格率低,价格有下降空间

该行业的产业化才刚刚开始,生产工艺不成熟导致产业自动化推进缓慢,合格率低,生产成本高居不下。

五、行业刚刚起步、需要约束市场

陶瓷滤波器行业刚刚起步,国内大大小小的先进陶瓷企业不少,谁都想来分一杯羹,未来的市场需要约束,避免恶性竞争。

六、研发周期长

5G网络的研发也是花费很长时间,科技研发的投入,是一笔长期的投资。

七、承受住西方国家的打压

华为、中兴等在5G领域的强势崛起,令美国等西方国家坐立不安,无赖强盗的面目昭然若揭,美国就以“华为、中兴对美国及美国通讯系统安全造成威胁”为由,打压两家公司在美国的商业活动。

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