武汉敏声BAW滤波器取得重大进展,攻克高钪掺杂氮化铝薄膜制备难题

2022-02-07 来源:MEMS 字号:

近日,武汉敏声新技术有限公司(以下简称“武汉敏声”)宣布,公司已经完成WiFi2.4、B40、B41等氮化铝(AlN)薄膜FBAR滤波器产品的主要研发工作,预计在2022年年底实现量产出货。同时,武汉敏声主攻5G新产品,在国内率先打通高钪掺杂氮化铝(ScAlN)全流程工艺,成功研发出适用于N77、N79等5G频段的BAW滤波器。公司技术团队克服高钪掺杂薄膜成分析出和相分离的技术挑战,掌握钪掺杂氮化铝晶体C轴高择优取向薄膜沉积制备方法,突破了高钪氮化铝薄膜刻蚀不均匀、速率慢等工艺难点。

8英寸氮化铝(AlN)和钪掺杂氮化铝(ScAlN)滤波器晶圆

高钪掺杂氮化铝(ScAlN)薄膜微观结构高分辨透射显微镜图

作为一家快速成长的高科技公司,武汉敏声在不到一年的时间里就研发出门槛极高的BAW滤波器,归功于公司优秀的产品研发团队。武汉敏声拥有一支以14名国际知名业内专家为核心的强大研发团队,面对海外巨头的技术封锁,公司坚持走独立自主的技术路线,建设具有自主知识产权的设计制程体系,掌握了高端滤波器的制造技术。公司团队已申请发明专利134项,已授权专利35项,涵盖了结构设计、工艺制程、电子封装、单片集成等领域,建立了多维度多角度的专利壁垒。

武汉敏声的WiFi 2.4GHz和B40等产品指标达到商业使用水平,其带内最低插损已达到1.5dB以下,带外抑制超过30dB,产品尺寸为1.1mm x 0.9mm。插损值越小意味着信号的损耗越小,可以减小设备的能量消耗,同时提高信号的接收灵敏度并增加设备通信距离;带外抑制越大则意味着对干扰信号的过滤能力越强,过滤后的信号越纯净,产品的用户体验越好。

在成熟的设计制程体系支撑下,武汉敏声首次流片的N77(3400 ~ 3600 MHz)BAW滤波器,具有带内插损小于2 dB,带宽200 MHz,带外抑制超过30 dB的出色性能。相关产品经过后续优化和封装后,产品性能指标将达到国内同类产品领先水平。

高钪掺杂氮化铝(ScAlN)的5G滤波器N77的晶圆测试数据

除了传统的FBAR产品外,公司自主研发的下一代PBAR产品拥有全新的设计和工艺,除了具有FBAR产品低插损、高抑制的优势外,还可以工作在更高频段(5 GHz以上),获得更大带宽(500 MHz以上),在6 GHz高频下机电耦合系数已经超过20%,将把滤波器产品的性能提升到一个新水平。

PBAR产品结构图

高机电耦合系数(Kt2)值谐振器

截至2021年底,武汉敏声已经累计获得数亿元投资。作为国内少数滤波器IDM厂家之一,武汉敏声正在积极建设专有产线。在2021年8月,武汉敏声和全球排名领先的MEMS代工厂-北京赛微电子股份有限公司(以下简称“北京赛微”),就共建8英寸射频滤波器生产线签署了战略合作协议。双方决定共同投入工艺设备,分工合作,建立国内领先的专用射频滤波器生产线。凭借武汉敏声独有的设备及工艺技术能力,结合北京赛微成熟的生产运营经验,8英寸射频滤波器生产线的建设,将加速高端滤波器在国内大规模量产的进程。预计2022年底,北京产线将实现通线并达到约2000片/月产能。

随着以5G和WiFi 6为代表的无线通信技术不断发展,5G手机、WiFi 6路由器、物联网产品等新设备涌入市场,推动着射频滤波器市场规模的持续提升。据估计,2025年射频前端市场规模将超过250亿美元,其中滤波器市场的规模将超过百亿美元。全球约95%的射频前端市场被美日厂商垄断,我国每年有高达90%的射频前端进口需求。滤波器行业属于技术、资本密集型行业,门槛高,人才缺口大。尤其以BAW滤波器为例,其结构复杂,制造过程涉及多种材料,多步工艺,对产品设计经验,工艺制程以及专利布局要求极高,国际上只有少数IDM厂家具备稳定的产品供货能力。

长风破浪会有时,直挂云帆济沧海。随着中国成为全球最重要的智能手机市场,射频前端核心元器件的国产替代需求日益显著。作为国产BAW滤波器的代表厂家,武汉敏声拥有完整的IDM团队,专业的芯片设计应用专家,以及具有丰富经验的工艺制程技术专家,必将率先实现高端滤波器国产替代,为我国高端滤波器的突破发展贡献力量。

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