全球声表面波滤波器技术发展趋势VIP

全球声表面波滤波器技术发展趋势全球声表面波滤波器技术发展趋势 半导体行业观察 百家号 2018 10 07 13 10 来源 SIMIT 战略研究室 一 一 TC SAWTC SAW 对于声表面波器件来说 对温度非常敏感 在较高温度下 衬底材料的硬度易于下降 声波速度也因此下降 由于保护频带越来越窄 并且消费设备的指定工作温度范围较大 通常为 20 至 85 因此这种局限性的影响 越来越严重 一种替代方法是使用温度补偿 TC SAW 滤波器 它是在 IDT 的结构上另涂覆一层在温度升高时刚度会加 强的涂层 温度未补偿 SAW 器件的频率温度系数 TCF 通常约为 45ppm 而 TC SAW 滤波器则降至 15 到 25ppm 但由于温度补偿工艺需要加倍的掩模层 所以 TC SAW 滤波器更复杂 制造成本也相对更高 目前 TC SAW 技术越来越成熟 国外大厂基本都有推出相应产品 在手机射频前端取得不少应用 而国内的 工艺仍需要摸索 二 高频二 高频 SAW 普通 SAW 基本上是 2GHz 以下 村田开发出克服以往声表面波弱点的 I H P SAW Incredible High Performance SAW 村田意将 SAW 技术发挥到极致 4GHz 以下 目前量产的频率可达 3 5GHz 图 I H P SAW 的基本结构 I H P SAW 可以实现与 BAW 相同或高于 BAW 的特性 并兼具了 BAW 的温度特性 高散热性的优点 具体 如下 1 高 Q 值 在 1 9GHz 频带上的谐振器试制结果显示 其 Q 值特性的峰值超过了 3000 比以往 Qmax 为 1000 左右的 SAW 得到了大幅度的改善 2 低 TCF 它通过同时控制线膨胀系数和声速来实现良好的温度特性 以往 SAW 的 TCF 转换量非常大 约为 40ppm 而 I H P SAW 可将其改善至 8ppm 以下 3 高散热性 向 RF 滤波器输入大功率信号后 IDT 会产生热量 输入更大功率则可能因 IDT 发热而破坏电 极 从而导致故障 I H P SAW 可将电极产生的热量高效地从基板一侧散发出去 可将通电时的温度上升幅度降 至以往 SAW 的一半以下 低 TCF 和高散热性两种效果 使其在高温下也能稳定工作 三 新型体声波滤波器 目前市面上的体声波滤波器基本上基于多晶薄膜工艺 而初创公司 Akoustis Technologies Inc 发明的 Bulk ONE BAW 技术是采用单晶 AlN on SiC 谐振器 据称性能能够提升 30 图单晶硅 BAW 技术针对高频应用 Akoustis 技术公司 前称为 Danlax Corp 是根据美国内华达州法律于 2013 年 4 月 10 日注册成立 总部设在北 卡罗来纳州的亨茨维尔 2015 年 4 月 15 日 公司更名为 Akoustis 技术公司 2017 年 3 月 登陆纳斯达克 目前 Akoustis 已经宣布推出了三款商用滤波器产品 第一款是用于三频 WiFi 路由器应用的商用 5 2 GHz BAW RF 滤波器 第二款是针对雷达应用的 3 8 GHz BAW RF 滤波器 第三款 AKF 1652 是针对未来 4G LTE 和 5G 移 动设备 5 2 GHz BAW RF 滤波器 四 封装微型化 滤波器的封装微型化主要是指的是采用晶圆级封装技术 Qorvo 的 CuFlig 互联技术使用铜柱凸点代替线焊 晶圆级封装滤波器取消了陶瓷封装 可以实现尺寸更小 设备更轻薄 图 CuFlip 技术相对于线焊的比较优势 RF360 公司 DSSP Die Sized SAW Packaging 裸片级声表封装 和 TFAP 技术 Thin Film Acoustic Packaging 薄膜声学封装技术 实现了产品微型化 并可提供 2in1 甚至 4in1 的滤波器模组 不同产品类别的新的标准封装尺寸 双工器 1 8mm 1 4mm 2in1 滤波器 1 5mm 1 1mm 单一滤波器 1 1mm 0 9mm 图 RF360 声表滤波器 双工器和多工器的微型化 图 DSSP 封装图解 图 采用 TFAP 技术的 BAW 滤波器 五 射频前端集成化模块化 国际大厂一直致力于射频前端的集成化及模块化 比如高通 RF360 方案 Murata 将滤波器 RF 开关 匹配电 路等一体化的模块 Qorvo RF Fusion 解决方案等 高通 POP3D 设计采用先进的 3D 封装技术 单一封装内集成了单芯片多模功率放大器和天线开关 AS 并 将滤波器和双工器集成到一个单一基底中 然后将基底置于基础组件之上 整合成一个单一的 3D 芯片组组合 从而降低了整体的复杂性 摒弃了当今射频前端模块中常见的引线接合 图高通射频 POP 3D 设计 CMOS 前端