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《電子技術應用》
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國產濾波器芯片不再缺席!頻岢微構建射頻前端模組共贏新生態

2022-11-15
來源:EEPW
關鍵詞: 濾波器 芯片 頻岢微

市場研究機構Counterpoint最新數據顯示,2022年第一季度,全球智能手機射頻前端市場的收入接近44億美元,其中中國供應商拿下了10%的份額,并正在通過L-PAMiF等模組的出貨來擴大市場份額。然而,一個不爭的事實是,盡管國內射頻前端廠商及模組能力正在崛起,小型化可集成的高性能濾波器資源仍然是模組設計的稀缺資源,國內可供貨的模組產品中的國產濾波器更是稀少。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202211/440387.htm

自中美貿易戰以來,美國一直試圖扼住中國5G技術發展的“咽喉”,作為35項關鍵核心技術之一,射頻前端領域尤其濾波器領域的突破是保證中國在5G領域參與國際化競爭的重中之重。在此背景下,成都頻岢微電子近日重磅發布了用于射頻前端模組封裝的高集成度、小型化濾波器芯片以及四款相應的模組產品,或標志著嚴重依賴進口濾波器的國產射頻前端模組迎來發展分水嶺。

國產射頻前端模組濾波器仍是最大短板,頻岢微新品如何破圈?

5G智能手機中的射頻前端模組方案,經過兩年多迭代,基本形成了Phase7L系列方案及Phase5N兩種方案,根據集成方式的不同,分集天線射頻鏈路主要有DiFEM(集成射頻開關和濾波器)、LFEM(集成射頻開關、低噪聲放大器和濾波器)等;主集天線射頻鏈路駐足于有FEMiD(集成射頻開關和雙工器)、PAMiD(集成多模式多頻帶PA和FEMiD)、LPAMiD(集成LNA、多模式多頻帶PA和FEMiD) 等。

當前國內射頻前端廠商在LNA、PA、開關、天線等分立器件領域發展已初具成效,在模組化趨勢下,部分廠商開始升級賽道,先后推出接收端模組產品,主要集中在DiFEM、LFEM、LNA BANK、LDiFEM等,但是在模組核心器件高性能濾波器上,大多數仍然依靠外采進口產品進行集成封裝,要想真正實現產業升級,國產高性能濾波器的“破圈”迫在眉睫。

眾所周知,目前國內射頻前端模組關鍵短板是缺乏高性能、小型化的濾波器資源,特別是低成本的4G LTE的高頻段MB、HB的SAW及BAW濾波器,性能指標上要求帶內插損低、帶外抑制高,并且能承受比較高的功率;同時在小型化、薄型化的模組封裝內需要集成眾多SMT電感、電容、封成高集成度的模組芯片等,對模組廠商的小型化濾波器資源、系統設計能力、工藝能力都提出了巨大的挑戰。因此截止目前國產模組在自研濾波器方面一直沒取得大的突破,不外乎品質、專利、良率等多方面的問題沒有解決。

成立于2018年的頻岢微,立足于強大的自主研發能力以及業內多年行業經驗,成立短短四年來迅速開發出從4G到5G(sub-6G)移動通訊中的主流聲波濾波器產品。目前已有四十余款基于SAW和BAW技術的聲學濾波器、雙工器、多工器以及射頻模組產品;并且自2020年批量出貨至今其產品在數十家標桿客戶獲得一致好評,客戶群體遍布智能手機、物聯網、平板、CPE,車載以及智能家居等領域。

為滿足市場對高性能濾波器以及模組的迫切需求,頻岢微本次推出的濾波器芯片以及模組產品(PMD110/PMD211/PMD307/PMD308)分別覆蓋7個,8個,10個和12個頻段,全面支持相關4G/5G需求。該系列基于頻岢微自主創新的設計,可通過提供更高性能、更小尺寸、更高集成度的全自研濾波器,來幫助面向5G應用的客戶打造整體性能指標達到國際先進水平的模組化產品。

不管是FEMiD,DiFEM或L-PAMiD,頻岢都可以提供全套的、尺寸更小、厚度更薄、集成度更高濾波器產品,解決了模組化趨勢下,高性能小型濾波器資源稀缺的問題??蛻羰褂妙l岢濾波器,可以實現尺寸更薄、能耗更低、插損和靈敏度更好的模組,并且支持更多通信頻段,更強的載波聚合,以及更小的封裝尺寸。

據悉,目前頻岢全新濾波器系列已經吸引了多家射頻前端、模組廠商洽談合作。

全自主創新的高集成度、小型化濾波器,為模組設計帶來五大優勢。

頻岢全自主創新的高集成度、小型化濾波器,填補了國內射頻前端廠商進軍模組所需的接收濾波器空白,并且,隨著國產模組逐漸向主集發射端進軍,頻岢已準備好所需的發射濾波器及雙工器等更多產品,目前分立雙工和發射濾波器已批量出貨,正同步轉化為PAMiD,FEMiD,(MHB/LB)L-PAMiD模組里面需要的濾波器。具體來看,使用頻岢濾波器可為DiFEM、LFEM等模組設計帶來以下五大優勢:

第一:通過3合1、4合1集成的小型化Die設計。不僅減小了模組中濾波器使用數量;而且電感都集成進基板中,為匹配電路節省出更寬裕的空間,如此一來通過緊湊的布局設計大幅減小了整體模組尺寸、降低封裝工藝難度,進而降低模組成本。通常一個模組規范化定義要支持10個頻段,需要7~9顆濾波器不等,頻岢采用多合一設計,平均3~4顆就夠了,因此得以大幅降低模組尺寸和成本,并且可以pin-to-pin對標高通等公司的同類產品。

第二:支持多頻段載波聚合(Carrier Aggregation)。不僅優化了CA性能,且在帶內插損、帶外抑制、損耗等指標上超越了國內廠商,部分指標優于國際大廠、總體水平與國際大廠性能基本持平。支持更多的頻段也意味著可以適用于多種應用場景,支持面向5G市場。

第三:創新性地提出了一體化、標準化、可通用的濾波器芯片產品開發模式。頻岢微憑借其核心研發優勢以及在超500余次研發流片、封裝和測試累計的經驗,積累了完善的可通用的PDK模型,對pin腳和性能都作了標準化設計,優化了帶外抑制,提升了濾波器裸Die芯片集成后的性能。

第四:為合作方布局更先進和尺寸更小的LNA Bank和PA預留了足夠的設計余量。當前國產射頻前端模組所需濾波器高度依賴進口,缺乏核心競爭力。頻岢微通過自研的濾波器為客戶帶來了更小的模組尺寸、更低的成本,而節省出來的基板面積為客戶將來進一步集成LNA、開關等更多器件留下了足夠的空間。

第五:射頻前端模組對可靠性要求極為苛刻,尤其在極其緊湊的空間中集成了數顆器件的情況下,濾波器良率的影響更會被顯著放大,因此至今仍然鮮見國產濾波器用于可商用的射頻前端模組中。頻岢通過對襯底和電子材料特性和對多維度參數聯合控制,減小頻率偏移以及插損來保障性能,同時通過對流片工藝的不斷磨合和掌握,精確控制敏感參數來保障和提升良率。

通過頻岢在濾波器領域的專業和技術優勢,為模組國產化解決了依賴進口濾波器的困境。如今,為滿足終端客戶需求以及國產模組不斷走向高端的趨勢,頻岢正著力于解決市場上PAMiD、L-PAMiD等主集發射模組所需的濾波器資源。

發射模組對于所需的濾波器/雙工器芯片提出了更高的挑戰,與接收模組中的濾波器相比,從設計流片到封裝要求都不一樣,頻岢通過對WLP封裝工藝的掌握和改進,對功率容量、封裝、測試都實現了突破。以滿足發射模組中所需雙工器芯片的更高要求。

截止目前,頻岢已推出覆蓋4G/5G通訊頻段的40余款濾波器、雙工器產品、模組產品,在近200家客戶中得到應用。其中模組產品特別是用于模組的濾波器芯片產品,成功導入客戶和行業合作伙伴多個項目,并得到了一致的好評。為今后與行業合作伙伴強強聯手、不斷實現國產模組的創新與進階之路鋪平了道路。

從接收模組到發射模組中,頻岢將一直致力于提供可穩定量產、經市場驗證及自主創新的高性能濾波器資源,為國內模組廠商帶來可與日、美系廠商競爭的產品、成功及本地化服務優勢,推動客戶的射頻前端模組產品盡快落地,共同實現受限于高性能濾波器的國產模組突圍。

頻岢微如何打造持續技術創新的技術“飛輪”

從4G到5G時代,濾波器等射頻前端器件的需求得到了刺激性的增長,模組化趨勢必將進一步重塑射頻前端業態,并推動著射頻前端技術不斷革新。中國雖然對射頻前端元器件的需求量巨大,但仍然被國外巨頭壟斷,濾波器領域國產比例不足8%,整個射頻前端模塊市場到2025年接近300億美元,中國目前也沒有一家完整的射頻前端模塊公司??上驳氖菄a替代的浪潮引領著國內射頻芯片公司進入了高速發展期,頻岢微正是在本輪春風中乘勢而來。

盡管成立不足五年,但是頻岢微已經圍繞隨著SAW和BAW技術路線、產品設計、工程工藝、產品測試等六個維度以及研發平臺布局建設,進行深度專利布局,申請近百余項發明專利。

據頻岢微介紹,在巨量市場需求和國家芯片國產化戰略的感召下,三名在國外學習工作的創始人在2016年立志突破美日壟斷,成為國際射頻前端芯片解決方案領跑者,決定回國創業。2016年第三季度團隊就迅速啟動SAW濾波器研發,2017年底產品定型,2018年3月公司成立,頻岢微迅速進入了穩扎穩打的技術創新正軌,今年已完成B輪融資,不斷朝著射頻前端更高價值鏈挺進。

該公司是如何一步步打造出使企業得以持續實現技術創新的“飛輪”的?

完善的人才團隊。頻岢微的核心研發團隊涵蓋了多位國內外知名射頻前端領域領軍人物,在業內頂級芯片公司具有多年的研發設計經驗,同時在工程工藝、供應鏈協同、市場拓展、內部管理以及對外關系等多方位協同完美組合成射頻前端技術所需的完備架構,是快速進行產品開發和實現市場突破的基石。

重視創新與知識產權,具備正向自主設計能力。自創立以來,秉承自主正向創新的頻岢微憑借其核心研發優勢以及在封裝和測試領域積累的經驗,創新性地提出了一體化、標準化、可通用的濾波器芯片產品開發模式,實現濾波器芯片在分立、模組的復用,大大降低了產品開發成本,提高了研發效率。成立至今已有三十余款不同尺寸的SAW濾波器和雙工器產品實現量產出貨,覆蓋了國內外智能手機、物聯網終端的主流頻段,構建了自身的專利“護城河”。

多維度自研設計與一體化仿真平臺。頻岢微通過不管的經驗累積,提出了一套快速準確提取聲波MEMS諧振器電模型的方法(機電耦合系數/傳播速率等)以及電路、電磁、溫度、功率多物理場相結合的一體化自適應優化算法,并開發了完善的良率敏感參數分析方法,對物理和工藝參數統籌分析,提升了量產可靠性和一致性,形成了具有自主知識產權的聲學濾波器設計軟件。

頭部供應鏈資源。射頻前端器件的性能與制造工藝、封裝測試能力息息相關,頻岢微2017年就開始與全球前三的化合物半導體代工廠合作,經過多年的磨合和改進,目前量產產品良率遠高于同行;封測合作伙伴有多年MEMS批量生產經驗,測試能力通過自主開發,形成了一系列自主知識產權的測試方式、測試夾具,為產品品質的保障提供了堅實的基礎。借此在保障交付能力的同時也提高了成本競爭力。

自主可控的封裝工藝能力。隨著射頻濾波器向小型化、集成化、模組化發展,對封裝工藝提出新的要求,頻岢微在熟練掌握CSP分立器件封裝工藝的同時,對新一代WLP和SiP封裝技術進行了布局,同時向上游供應鏈探索制程能力,與國內某上市封裝企業合作,Consign關鍵設備,主導建立了專業射頻濾波器CSP封裝產線。

綜上,頻岢微從自主技術能力、交付能力和成本優勢三方面搭建起了發展的“飛輪”,在此基礎上能夠以先進的生產工藝和封測能力、領先行業的良率及產品一致性、穩定的供應保障和客戶服務,逐步為國產射頻前端補齊自主高性能濾波器一環。與此同時,頻岢微也能夠確保在持續的不確定挑戰中依然保持頑強的生命力和創新活力,為持續發展奠定強有力的競爭優勢。

結語

盡管受新冠肺炎疫情、消費意愿減弱等多種因素影響,手機市場正在經受需求下滑的沖擊,但是5G智能手機的快速滲透仍然成為穩健增長的細分市場。中國信通院數據顯示,今年上半年國內新上市的5G機型比例已經達到55.7%,并且可以預見換機需求長期存在,推動了5G智能手機中更多的射頻前端市場的逆勢增長。

時至今日,國產濾波器這條鴻溝,由于涉及到設計、工藝、材料、專利等多方面因素,仍然未能及時得到突破,射頻前端模組也正對國產可用的高性能濾波器這一短板的突破翹首以盼。頻岢微攜其高性能濾波器芯片強勢亮相,是否會成為產業開啟新篇章的起點?我們拭目以待。



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