全球声学滤波器技术发展趋势分析

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本文将对声学滤波器的技术发展趋势进行阐述
 
一、TC-SAW
 
对于声表面波器件来说,对温度非常敏感。在较高温度下,衬底材料的硬度易于下降,声波速度也因此下降。由于保护频带越来越窄,并且消费设备的指定工作温度范围较大(通常为-20℃至85℃),因此这种局限性的影响越来越严重。
 
一种替代方法是使用温度补偿(TC-SAW)滤波器,它是在IDT的结构上另涂覆一层在温度升高时刚度会加强的涂层。温度未补偿SAW器件的频率温度系数(TCF)通常约为-45ppm/℃,而TC-SAW滤波器则降至-15到-25ppm/℃。但由于温度补偿工艺需要加倍的掩模层,所以,TC-SAW滤波器更复杂、制造成本也相对更高。
 
目前TC-SAW技术越来越成熟,国外大厂基本都有推出相应产品,在手机射频前端取得不少应用,而国内的工艺仍需要摸索。
 
二、高频SAW
 
普通SAW基本上是2GHz以下,村田开发出克服以往声表面波弱点的 I.H.P.SAW(Incredible High Performance-SAW)。村田意将SAW技术发挥到极致(4GHz以下),目前量产的频率可达3.5GHz。
 
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图I.H.P.SAW的基本结构
 
I.H.P.SAW可以实现与BAW相同或高于BAW的特性,并兼具了BAW的温度特性、高散热性的优点,具体如下:

(1) 高Q值 :在1.9GHz频带上的谐振器试制结果显示,其Q值特性的峰值超过了3000,比以往Qmax为1000左右的SAW得到了大幅度的改善。

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(2)低TCF:它通过同时控制线膨胀系数和声速来实现良好的温度特性。以往SAW的TCF转换量非常大(约为-40ppm/℃),而 I.H.P.SAW可将其改善至±8ppm/℃以下。
 
(3)高散热性:向RF滤波器输入大功率信号后IDT会产生热量,输入更大功率则可能因IDT发热而破坏电极,从而导致故障。 I.H.P.SAW可将电极产生的热量高效地从基板一侧散发出去,可将通电时的温度上升幅度降至以往SAW的一半以下。低TCF和高散热性两种效果,使其在高温下也能稳定工作。
 
三、新型体声波滤波器
 
目前市面上的体声波滤波器基本上基于多晶薄膜工艺。而初创公司Akoustis Technologies, Inc.发明的Bulk ONE™ BAW技术是采用单晶AlN-on-SiC谐振器,据称性能能够提升30%。
 
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图单晶硅BAW技术针对高频应用
 
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Akoustis技术公司(前称为Danlax,Corp.)是根据美国内华达州法律于2013年4月10日注册成立,总部设在北卡罗来纳州的亨茨维尔。2015年4月15日,公司更名为Akoustis技术公司。2017年3月,登陆纳斯达克。
目前Akoustis已经宣布推出了三款商用滤波器产品:第一款是用于三频WiFi路由器应用的商用5.2 GHz BAW RF滤波器;第二款是针对雷达应用的3.8 GHz BAW RF滤波器;第三款AKF -1652是针对未来4G LTE和5G移动设备5.2 GHz BAW RF滤波器

 

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