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技术创新

TECHNOLOGICAL INNOVATION

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本团队利用“万能离子刀”剥离和转移技术,将单晶压电薄膜与高声速、高导热的支撑衬底集成,研制出可同时激发声表面波和兰姆波的压电异质衬底,并基于上述衬底验证了适用于3G、4G、5G应用的高性能射频声学器件。相关技术方案于12月15日以“Surface Waveand Lamb Wave Acoustic Devices on Heterogenous Substrate for 5G Front-Ends”为题在国际微电子领域顶级会议IEEE ElectronDevices Meeting(IEDM)以口头报告形式发布。


 

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射频前端模块是移动通信系统的核心组件,射频滤波器是射频前端的核心部件之一。国内在高端滤波器研究基础十分薄弱,相关产品完全依赖进口。5G NR频段的加入对射频滤波器的频率、带宽、功率容量等都提出了更高要求。声表面波(SAW)和体声波(BAW)滤波器凭借其优良的频率选择性、高Q值、低插入损耗等优势成为移动射频前端滤波器的主流选择。相较于BAW滤波器,SAW滤波器具有明显的成本优势,但其较低的中心频率和Q值、温漂大,功率容量小等问题限制了其在5G通讯中的应用。然而,我国射频滤波器产业主要集中在SAW滤波器上。因此研究如何在保持SAW滤波器件的结构和工艺优势的同时大幅提升其性能,使其满足4G、5G通信应用需求,具有重要的战略意义。

 

 

 

通常,高频意味着目标声学模式声速高(相同波长条件下),大带宽意味着目标声学模式机电耦合系数大,而大功率意味着支撑衬底具有优异的热导率(电极电阻足够小且机械强度足够强条件下)。鉴于上述分析,上海新硅聚合半导体有限公司与上海微系统所合作将单晶压电薄膜(LiNbO3)与高声速、高导热支撑衬底(如SiC等)集成,形成如图所示的异质衬底结构(LNOSiC)。上述异质衬底既可以有效地约束压电薄膜中激发的声表面波(大机电耦合系数)和兰姆波(高频、大机电耦合系数),还具有极其优异的导热特性。因此,所示异质衬底理论上可同时支撑应用于3G、4G和5G通信的多频段射频滤波器阵列,是一种“All-in-One”的解决方案。

 

 


 

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