【IC】 宙讯微电子在国内率先量产SMR型BAW滤波器，具有更好的散热能力、成本低等特性
据麦姆斯咨询报道，南京宙讯微电子科技有限公司（以下简称“宙讯微电子”）近日宣布在国内率先量产固体装配型（SMR）体声波（BAW）滤波器。
一般而言，声学滤波器包括声表面波（SAW）和BAW滤波器，SAW滤波器大部分情况下能满足2.7GHz以下滤波器应用需求包括第一代（1G）至第三代（3G）移动通信等标准频段，以及部分第四代（4G）频段；而BAW滤波器可处理的频率高达10GHz，在频率高于2.0GHz的4G频段和5G频段，与SAW滤波器技术相比，BAW滤波器的通带插损小，选择性高，应用更加广泛。
根据声能反射方式和结构的不同，BAW滤波器可分为薄膜体声波谐振器（FBAR）及固体装配型（SMR，又称为固贴型）体声波谐振器。为了减少体声波能量的耗散，提高谐振器的品质因数Q，需要在相邻介质中具有最小能量耗散的隔离结构。FBAR的声学隔离是通过谐振结构和衬底之间的空气腔实现的，而SMR使用布拉格声反射层将机械能限制在谐振结构中，布拉格声反射层由具有受控厚度的高、低声阻抗材料交替组成。由于声阻抗失配，声波在多层堆叠的每个界面处的反射阻止了机械能的泄露。
Fig. 1. (a) FBAR型滤波器 (b) SMR型滤波器
得益于空气具有最低的声阻抗，FBAR的声学隔离效果更好，品质因数Q更高。与此同时，相比于FBAR型滤波器，SMR型BAW滤波器也具有诸多优势：
a)SMR型滤波器因其结构中有一条导热通路通向衬底，可通过衬底进行散热，而FBAR滤波器由于谐振器结构里有气隙，因为空气是不良热导体，导热能力相对较弱，有实验证实，使用SMR谐振器结构的器件每瓦发射功率的温度只上升20℃，而使用FBAR结构时，每瓦发射功率的温度则上升70℃，因此，SMR滤波器更能满足系统在大功率和高温条件下对插入损耗和带外衰减的要求。
b)FBAR型滤波器的空气腔结构使得制造工艺更加复杂，成本更高。SMR型BAW滤波器因为其本身为固态结构，简化了诸多晶圆制造环节和芯片封测步骤。
c)FBAR型滤波器气腔上方的悬膜结构更加脆弱，往往导致更低的良率和机械稳定性，而SMR型BAW滤波器具有更高的机械稳定性和抗冲击能力。
d)SMR型BAW滤波器因为谐振结构下面第一层为低声阻抗材料，通常为SiO2，具有正的温度系数，而谐振器压电层和电极层通常为负的温度系数，所以SMR型BAW滤波器天然具有温度补偿的特性，温漂系数TCF通常介于0~-15ppm/K，而FBAR型BAW滤波器温漂系数TCF通常为-20~-25ppm/K。
Fig. 2.SMR与FBAR滤波器结构的功率和热量处理对比
宙讯微电子在声波滤波器领域积累了十余年的研发生产经验，前期开发的SAW、FBAR、TC-FBAR等系列滤波器产品在业内广受好评，并实现规模交付。面对当前体声波滤波器领域的新求，公司于近日量产新一代固体装配型SMR BAW滤波器，该SMR BAW滤波器采用独特的布拉格声反射层设计，在满足滤波器性能要求的前提下，工艺更加简单，良率更高，成本更低；同时机械结构更加稳定，散热能力良好，具有很高的可靠性。
Fig. 3.宙讯微电子SMR型BAW滤波器芯片版图
Fig. 4.宙讯微电子SMR型BAW谐振器测试曲线
Fig. 5.宙讯微电子SMR型BAW滤波器测试曲线
宙讯微电子在南京于2021年建成了7000㎡ 6英寸SAW/BAW滤波器晶圆制造线和封测线，拥有光刻机、匀胶显影机、高浓度掺钪氮化铝（AlScN）薄膜沉积机、刻蚀机等全套晶圆制造设备和封测设备，年产10亿颗滤波器芯片，产能充足。目前已量产的产品包括SAW滤波器和双工器，FBAR滤波器和TC-FBAR滤波器。宙讯微电子推出的SMR型BAW滤波器产品，标志着公司已实现所有声滤波器技术和工艺的开发和量产，完成了全系列声滤波器产品的覆盖。
Fig.6.宙讯微电子已量产的声滤波器技术和产品
Fig. 7.宙讯微电子南京工厂
Fig. 8.宙讯微电子净化车间
随着宙讯微电子SMR BAW滤波器的发布，标志着宙讯微电子在高性能滤波器领域走到了国际前沿。依托开拓创新的研发团队和成熟稳定的工艺平台，宙讯微电子将给客户交付更加丰富、更高价值的FBAR和SMR BAW高性能滤波器产品，将继续加大研发投入，以更多创新产品助力客户前行，助力行业发展。
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