全球聲表面波濾波器技術(shù)發(fā)展趨勢

1、全球聲表面波濾波器技術(shù)發(fā)展趨勢半導體行業(yè)觀察百家號2018-10-07 13:10 來源：SIMIT戰(zhàn)略研究室 一、TC-SAW 對于聲表面波器件來說，對溫度非常敏感。在較高溫度下，襯底材料的硬度易于下降，聲波速度也因此下降。由于保護頻帶越來越窄，并且消費設備的指定工作溫度范圍較大（通常為-20至85），因此這種局限性的影響越來越嚴重。 一種替代方法是使用溫度補償（TC-SAW）濾波器，它是在IDT的結(jié)構(gòu)上另涂覆一層在溫度升高時剛度會加強的涂層。溫度未補償SAW器件的頻率溫度系數(shù)（TCF）通常約為-45ppm/，而TC-SAW濾波器則降至-15到-25ppm/。但由于溫度補償工藝需要加倍的掩模

2、層，所以，TC-SAW濾波器更復雜、制造成本也相對更高。 目前TC-SAW技術(shù)越來越成熟，國外大廠基本都有推出相應產(chǎn)品，在手機射頻前端取得不少應用，而國內(nèi)的工藝仍需要摸索。 二、高頻SAW 普通SAW基本上是2GHz以下，村田開發(fā)出克服以往聲表面波弱點的 I.H.P.SAW（Incredible High Performance-SAW）。村田意將SAW技術(shù)發(fā)揮到極致（4GHz以下），目前量產(chǎn)的頻率可達3.5GHz。圖I.H.P.SAW的基本結(jié)構(gòu) I.H.P.SAW可以實現(xiàn)與BAW相同或高于BAW的特性，并兼具了BAW的溫度特性、高散熱性的優(yōu)點，具體如下：（1） 高Q值 ：在1.9GHz頻帶上

3、的諧振器試制結(jié)果顯示，其Q值特性的峰值超過了3000，比以往Qmax為1000左右的SAW得到了大幅度的改善。 （2）低TCF：它通過同時控制線膨脹系數(shù)和聲速來實現(xiàn)良好的溫度特性。以往SAW的TCF轉(zhuǎn)換量非常大（約為-40ppm/），而 I.H.P.SAW可將其改善至±8ppm/以下。 （3）高散熱性：向RF濾波器輸入大功率信號后IDT會產(chǎn)生熱量，輸入更大功率則可能因IDT發(fā)熱而破壞電極，從而導致故障。 I.H.P.SAW可將電極產(chǎn)生的熱量高效地從基板一側(cè)散發(fā)出去，可將通電時的溫度上升幅度降至以往SAW的一半以下。低TCF和高散熱性兩種效果，使其在高溫下也能穩(wěn)定工作。 三、新型體聲波

4、濾波器 目前市面上的體聲波濾波器基本上基于多晶薄膜工藝。而初創(chuàng)公司Akoustis Technologies, Inc.發(fā)明的Bulk ONE? BAW技術(shù)是采用單晶AlN-on-SiC諧振器，據(jù)稱性能能夠提升30%。圖單晶硅BAW技術(shù)針對高頻應用 Akoustis技術(shù)公司(前稱為Danlax,Corp.)是根據(jù)美國內(nèi)華達州法律于2013年4月10日注冊成立，總部設在北卡羅來納州的亨茨維爾。2015年4月15日，公司更名為Akoustis技術(shù)公司。2017年3月，登陸納斯達克。 目前Akoustis已經(jīng)宣布推出了三款商用濾波器產(chǎn)品：第一款是用于三頻WiFi路由器應用的商用5.2 GHz BAW

5、 RF濾波器；第二款是針對雷達應用的3.8 GHz BAW RF濾波器；第三款AKF -1652是針對未來4G LTE和5G移動設備5.2 GHz BAW RF濾波器四、封裝微型化濾波器的封裝微型化主要是指的是采用晶圓級封裝技術(shù)。 Qorvo的CuFlig互聯(lián)技術(shù)使用銅柱凸點代替線焊。晶圓級封裝濾波器取消了陶瓷封裝，可以實現(xiàn)尺寸更小，設備更輕薄。圖CuFlip技術(shù)相對于線焊的比較優(yōu)勢 RF360公司DSSP（Die-Sized SAW Packaging，裸片級聲表封裝）和TFAP技術(shù)（Thin-Film Acoustic Packaging，薄膜聲學封裝技術(shù))，實現(xiàn)了產(chǎn)品微型化，并可提供2i

6、n1，甚至4in1的濾波器模組。不同產(chǎn)品類別的新的標準封裝尺寸：雙工器1.8mm*1.4mm，2in1濾波器：1.5mm*1.1mm，單一濾波器：1.1mm*0.9mm。圖RF360聲表濾波器、雙工器和多工器的微型化圖 DSSP封裝圖解圖 采用TFAP技術(shù)的BAW濾波器 五、射頻前端集成化模塊化 國際大廠一直致力于射頻前端的集成化及模塊化，比如高通RF360方案；Murata將濾波器、RF開關、匹配電路等一體化的模塊；Qorvo RF Fusion解決方案等。 高通POP3D設計采用先進的3D封裝技術(shù)，單一封裝內(nèi)集成了單芯片多模功率放大器和天線開關（AS），并將濾波器和雙工器集成到一個單一基底中，然后將基底置于基礎組件之上，整合成一個單一的“3D”芯片組組合，從而降低了整體的復雜性，摒棄了當今射頻前端模塊中常見的引線接合。圖高通射頻POP 3D設計CMOS前端 Qorvo