BAW濾波器推動更高端產(chǎn)品國產(chǎn)替代：射頻前端模組化已成產(chǎn)業(yè)趨勢

2021年，半導(dǎo)體行業(yè)依然在挑戰(zhàn)中前行。后疫情時代、產(chǎn)能緊張、地緣政治等因素仍深刻地影響著全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈及生態(tài)。2022年，全球半導(dǎo)體行業(yè)如何發(fā)展?新的挑戰(zhàn)又會從何而來?為了厘清這些問題，《集微網(wǎng)》特推出【2021-2022專題】，圍繞熱點(diǎn)話題、熱門技術(shù)和應(yīng)用、重大事件等多維度梳理，為上下游企業(yè)提供參考鏡鑒。

2022新年伊始萬象更新，回顧過去的一年，是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的一年。盡管部分地區(qū)疫情形勢依然嚴(yán)峻，地緣經(jīng)濟(jì)的影響還在持續(xù)，但蘇州漢天下電子有限公司(以下簡稱漢天下)仍然取得了優(yōu)異成績，BAW濾波器出貨首次超過1億顆。在5G商用及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的爆炸性增長需求下，漢天下繼續(xù)推動國產(chǎn)射頻芯片向更廣泛、更高端應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展。漢天下認(rèn)為，隨著射頻前端器件的數(shù)量和復(fù)雜度大幅增加，射頻前端模組化已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)趨勢，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)整合有利資源，以應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。

面對高端射頻濾波器芯片長期被國外壟斷的困境，漢天下自成立之初，就瞄準(zhǔn)了解決這一“卡脖子”難題。漢天下的核心產(chǎn)品是應(yīng)用于4G/5G移動終端的基于MEMS技術(shù)的體聲波(BAW)濾波器芯片及射頻模組。2021年，漢天下BAW濾波器出貨首次超過1億顆，出貨品種豐富度進(jìn)一步提升，自建工廠穩(wěn)步推進(jìn)，人才隊(duì)伍持續(xù)升級。

2021年，全球產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)經(jīng)歷了嚴(yán)峻考驗(yàn)，漢天下認(rèn)為，半導(dǎo)體行業(yè)呈現(xiàn)上半年供應(yīng)緊張、下半年逐步緩解的趨勢;行業(yè)產(chǎn)能緊張導(dǎo)致代工廠晶圓代工價(jià)格上漲，對漢天下來說，也造成了整體制造成本的上升，但通過努力提高設(shè)計(jì)水平，加大設(shè)計(jì)研發(fā)力度，提升產(chǎn)品良率，漢天下最大限度地對沖了代工成本上漲的影響。

展望2022年，電動汽車、智能家居等新的增長點(diǎn)對芯片需求持續(xù)增長，國產(chǎn)替代的整體需求仍在穩(wěn)步上升，尤其是射頻芯片市場。漢天下將在雙工器、四工器以及應(yīng)用于5G頻段的BAW濾波器上持續(xù)發(fā)力，力爭進(jìn)入更多大客戶供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)更多更高端的國產(chǎn)替代。

隨著射頻前端器件的數(shù)量和復(fù)雜度大幅增加，射頻前端模組化已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)趨勢。根據(jù)Yole的預(yù)測，2025年前端射頻模組市場將達(dá)到177億美元，約占射頻前端市場總?cè)萘康?9%。面對這一發(fā)展趨勢，國內(nèi)射頻器件供應(yīng)商須早做應(yīng)對。漢天下認(rèn)為，無論是PA公司，還是濾波器公司，大家都應(yīng)該從自身的優(yōu)勢出發(fā)，整合行業(yè)資源，橫向打通產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)，從單個分立器件公司向射頻模組公司跨越。

在漢天下看來，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展尚不均衡，尤其是在射頻濾波器芯片領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)與國際大廠仍有較大差距，但隨著5G手機(jī)的普及，高頻率BAW濾波器芯片的需求巨大，且國產(chǎn)替代的空間逐步釋放，行業(yè)整體熱度預(yù)計(jì)仍會維持較長時間。

談及高端市場的國產(chǎn)替代，漢天下指出，產(chǎn)品性能、豐富度、性價(jià)比是國產(chǎn)芯片替代國際大廠的重要因素，半導(dǎo)體公司的核心競爭力最終還是要落在好產(chǎn)品上，沒有好的產(chǎn)品，無論行業(yè)是否景氣，公司都不能長遠(yuǎn)持續(xù)發(fā)展。近日，武漢敏聲新技術(shù)有限公司(以下簡稱“武漢敏聲”)宣布，公司已經(jīng)完成WiFi2.4、B40、B41等氮化鋁(AlN)薄膜FBAR濾波器產(chǎn)品的主要研發(fā)工作，預(yù)計(jì)在2022年年底實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)出貨。同時，武漢敏聲主攻5G新產(chǎn)品，在國內(nèi)率先打通高鈧摻雜氮化鋁(ScAlN)全流程工藝，成功研發(fā)出適用于N77、N79等5G頻段的BAW濾波器。公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)克服高鈧摻雜薄膜成分析出和相分離的技術(shù)挑戰(zhàn)，掌握鈧摻雜氮化鋁晶體C軸高擇優(yōu)取向薄膜沉積制備方法，突破了高鈧氮化鋁薄膜刻蝕不均勻、速率慢等工藝難點(diǎn)。

作為一家快速成長的高科技公司，武漢敏聲在不到一年的時間里就研發(fā)出門檻極高的BAW濾波器，歸功于公司優(yōu)秀的產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)。武漢敏聲擁有一支以14名國際知名業(yè)內(nèi)專家為核心的強(qiáng)大研發(fā)團(tuán)隊(duì)，面對海外巨頭的技術(shù)封鎖，公司堅(jiān)持走獨(dú)立自主的技術(shù)路線，建設(shè)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)計(jì)制程體系，掌握了高端濾波器的制造技術(shù)。公司團(tuán)隊(duì)已申請發(fā)明專利134項(xiàng)，已授權(quán)專利35項(xiàng)，涵蓋了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝制程、電子封裝、單片集成等領(lǐng)域，建立了多維度多角度的專利壁壘。

武漢敏聲的WiFi 2.4GHz和B40等產(chǎn)品指標(biāo)達(dá)到商業(yè)使用水平，其帶內(nèi)最低插損已達(dá)到1.5dB以下，帶外抑制超過30dB，產(chǎn)品尺寸為1.1mm x 0.9mm。插損值越小意味著信號的損耗越小，可以減小設(shè)備的能量消耗，同時提高信號的接收靈敏度并增加設(shè)備通信距離;帶外抑制越大則意味著對干擾信號的過濾能力越強(qiáng)，過濾后的信號越純凈，產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)越好。

在成熟的設(shè)計(jì)制程體系支撐下，武漢敏聲首次流片的N77(3400 ~ 3600 MHz)BAW濾波器，具有帶內(nèi)插損小于2 dB，帶寬200 MHz，帶外抑制超過30 dB的出色性能。相關(guān)產(chǎn)品經(jīng)過后續(xù)優(yōu)化和封裝后，產(chǎn)品性能指標(biāo)將達(dá)到國內(nèi)同類產(chǎn)品領(lǐng)先水平。

為了滿足用戶對峰值速率和高系統(tǒng)容量的要求，LTE-Advanced協(xié)議引入了載波聚合(Carrier Aggregation，CA)以增加信號帶寬，從而提高傳輸比特速率。隨著當(dāng)前3GPP 5GNR 協(xié)議的演化，載波聚合支持的最大帶寬也不斷被刷新記錄。其中，Band 1+Band 3頻段是全球手機(jī)終端常用的載波聚合組合之一，Band 1+Band 3四工器是其核心的組網(wǎng)元器件。在國內(nèi)濾波器產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程中，Band 1+Band 3四工器因其開發(fā)難度極大而成為濾波器領(lǐng)域的尖端產(chǎn)品，目前亟需攻關(guān)突破。

近日，浙江信唐智芯科技有限公司正式發(fā)布其自主研發(fā)成功的混合型Band 1+Band 3四工器。據(jù)介紹，這次發(fā)布的混合型四工器為國內(nèi)首創(chuàng)，集成了信唐智芯先進(jìn)的BAW、SAW、超厚層PCB整合、混合封裝、干擾消除、功率增強(qiáng)、諧波抑制等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)。其中Band 1和Band 3發(fā)射濾波器采用了BAW濾波器技術(shù)，接收濾波器采用了SAW濾波器技術(shù)(參見圖1)。這種混合型濾波器技術(shù)既兼顧了傳統(tǒng)四顆BAW芯片技術(shù)的高發(fā)射功率、低溫漂等優(yōu)良特性，又很大程度上保持了四顆SAW芯片技術(shù)的低成本優(yōu)勢(同等尺寸條件下，相比四顆BAW濾波器組成的四工器，混合型四工器生產(chǎn)成本可以降低30%以上)。經(jīng)測試，整體性能達(dá)到了較為滿意的效果(參見圖2、圖3)，插入損耗均在3dB以內(nèi)，隔離度也都保持在45dB以上，具體性能指標(biāo)歸納如表1所示。四工器封裝尺寸為2.5mm x 2.0mm，管腳布局和國際友商產(chǎn)品可以做到pin-to-pin替換。此外，功率和溫度測試也表現(xiàn)突出，Band 1和Band 3發(fā)射濾波器的最大可承載輸入功率達(dá)到33dBm，溫漂系數(shù)僅為-20ppm/℃。

隨著四工器這一巔峰難度產(chǎn)品的發(fā)布，加上信唐智芯已推出的混合型B3雙工器、BAW n79、n78、n41、B40;SAW B39 Rx、B40 TRx、B41 TRx、WiFi2.4G、B8等十余款高性能濾波器產(chǎn)品，標(biāo)志著信唐智芯在射頻濾波器領(lǐng)域走上一個新臺階。目前信唐智芯已具備完整的低頻、高頻、超高頻SAW/BAW濾波器開發(fā)能力，同時還在積極開發(fā)TC-SAW、WLP SAW/BAW等產(chǎn)品，未來將繼續(xù)提升技術(shù)研發(fā)能力，推出更多優(yōu)秀的濾波器解決方案，為手機(jī)、模組、智能終端及小基站客戶提供高性能濾波器、雙工器和多工器。

信唐智芯簡介：

信唐智芯成立于2020年11月，自公司成立以來，陸續(xù)完成基于BAW和SAW技術(shù)的多款濾波器開發(fā)工作，產(chǎn)品順利量產(chǎn)送交客戶并且得到客戶的高度認(rèn)可。公司核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有10名博士和7名碩士，成員均畢業(yè)于國內(nèi)外名校(美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校、新加坡國立大學(xué)、俄亥俄州立大學(xué)、俄勒岡州立大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、電子科技大學(xué)等)，且在頂尖射頻濾波器或射頻芯片公司(Qualcomm、Apple、Qorvo、Skyworks、TDK等)工作多年，在理論、建模、設(shè)計(jì)、工藝、封裝、測試、量產(chǎn)等技術(shù)領(lǐng)域積累了豐富的理論和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

公司目前在溫州和上海設(shè)立了研發(fā)中心，產(chǎn)品開發(fā)能力正在不斷的提高。此外，公司與代工廠、手機(jī)ODM客戶均建立了緊密的合作關(guān)系，一方面是合作方對目前射頻濾波器市場的重視，另一方面也是對信唐智芯產(chǎn)品開發(fā)能力的高度認(rèn)可。公司始終秉持技術(shù)創(chuàng)新的理念，持續(xù)不斷的提高研發(fā)能力，致力為國內(nèi)外客戶提供最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。