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冲破实体清单封锁的80后,实现中国高端滤波器弯道超车

新财富  · 公众号  · 财经  · 2025-04-25 14:59

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BAW滤波器市场份额被海外巨头牢牢抓在手中。博通一家独大,占据了全球BAW滤波器约87%的市场份额,Qorvo以8%的份额位列第二。海外龙头企业通过多年的专利申请,针对新进入者构建了极高的行业壁垒。



当前,美国博通公司生产的FBAR滤波器的最低温度漂移系数为-20ppm/K。这个参数意味着温度每变化1℃,该滤波器的工作频率相对变化量为负20百万分之一(即-0.002%)。以5G通信用的N79频段4.9GHz信号来计算,1℃的温度变化,工作频率的漂移为0.1MHz,考虑到-40°C~+85°C的工作温度区间,在整个温度范围内,滤波器频率会变化12MHz以上,而很多5G频段的双工间隔仅有10MHz。


目前宙讯微的核心产品——TC-FBAR,突破性地将BAW滤波器的温漂系数做到了±2ppm/K的范围,参数是博通高端产品的1/10。围绕公司的TC-FBAR核心技术,我们向周冲做了以下访谈:


新财富: 抑制温度漂移对于滤波器或者说高频通信的意义有多大?


周冲: 在滤波器技术几十年的发展历程中,行业始终围绕两大核心问题进行技术突破:提升品质因数(Q值)与改善温度漂移特性(温漂系数TCF)。值得注意的是,Q值虽与手机通话时长及信号接收灵敏度相关,但其重要性并非首要。真正决定滤波器性能上限的关键指标,实则是温漂特性。


温度漂移对滤波器的破坏性影响体现在系统级失效风险。 当器件温度系数过高时,本应被抑制的带外信号可能侵入工作频段,导致接收链路阻塞甚至引发系统饱和。这正是驱动SAW滤波器向温度补偿型(TC-SAW)演进的根本动因——通过引入温度补偿层,将温漂系数从常规SAW的-40ppm/K提升至-25ppm/K量级。


高频通信场景的严苛要求催生了体声波(BAW)滤波器的技术突破。以博通FBAR滤波器为代表的BAW器件,在无外部补偿情况下即可实现-20ppm/K的温漂系数,较传统SAW提升近一个数量级。这一性能指标在5G时代具有显著优势:典型5G双工器的10MHz隔离带宽,对应-20ppm/K的温漂量级仅为数MHz,可满足多数场景需求。


然而,前沿通信标准的演进正不断突破现有技术边界。北斗导航S波段短报文通信系统即为典型范例:其工作频段高达2.492GHz,可用带宽仅8MHz。当器件在-40°C至+85°C的宽温域工作时,传统FBAR约-6.2MHz的频偏将直接吞噬有效带宽。此类高频窄带应用场景,对温漂控制提出了逼近物理极限的要求——现有-20ppm/K量级的温漂性能已显不足,零温漂器件的研发成为行业亟待攻克的技术堡垒。


新财富: 能否向我们介绍一下公司的核心技术TC-FBAR?公司什么时候开始做TC-FBAR的研究的,从有这样的想法开始到产品落地交付,整个研发周期有多长?


周冲: TC-FBAR是我们基于15年FBAR研究积累的突破性成果。通过引入温度补偿技术,将温漂系数压缩至±2ppm/K,性能较博通产品提升一个数量级。从2019年构思到产品落地,我们用了5年时间完成从理论验证到工程实现的跨越。



新财富: TC-FBAR技术的难点具体在什么地方?是设计上的门槛更高还是工艺上?


周冲: TC-FBAR的技术突破本质上是一场器件物理层面的创新。与传统器件不同,TC-FBAR通过特殊的层叠结构设计来达到零温漂的效果,其复杂度呈指数级提升——材料热膨胀系数(CTE)、压电系数(d33)温度特性等十余种参数间存在非线性耦合效应,传统经验模型完全失效。为此,我们构建了全球首个TC-FBAR专用多物理场仿真平台,其温漂预测精度可达±0.5ppm/K,攻克了材料特性跨温域建模的核心难题。器件创新实质上是物理机理的深度重构。以温补结构设计为例,要实现-2ppm/K的超低温漂系数,绝非简单叠加补偿层即可达成。系统级参数存在强耦合效应:温度补偿层在抑制温漂的同时会引入寄生电容,导致Q值下降;补偿结构增大会使芯片面积膨胀20%,直接影响功率密度。为此,我们开发了多目标优化算法,在保持Q值、插入损耗的前提下,将芯片面积控制在0.25mm²以内,达成性能指标的黄金平衡。


公司构建的技术护城河贯穿全产业链:包括物理建模层:建立从一维等效电路到三维有限元分析的跨尺度模型,谐振频率预测误差<0.05%;电路设计层:自主开发的滤波器专用EDA工具链,集成基于深度强化学习的拓扑优化引擎,可在快速遍历10^6量级的参数组合,快速生成全局最优解;工艺制造层:由15年BAW工艺经验的开发团队领衔,成功攻克多项温度补偿材料的关键沉积技术。


新财富: 既然目前-20ppm/K已经能够满足绝大场景需要,那公司TC-FBAR把温漂系数再降低到±2ppm/K的水平,是否存在性能上的冗余?


周冲:







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