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国产滤波器芯片不再缺席!频岢微构建射频前端模组共赢新生态

来源:爱集微

#频岢微#

#滤波器#

11-14 07:22

市场研究机构Counterpoint最新数据显示,2022年第一季度,全球智能手机射频前端市场的收入接近44亿美元,其中中国供应商拿下了10%的份额,并正在通过L-PAMiF等模组的出货来扩大市场份额。然而,一个不争的事实是,尽管国内射频前端厂商及模组能力正在崛起,小型化可集成的高性能滤波器资源仍然是模组设计的稀缺资源,国内可供货的模组产品中的国产滤波器更是稀少。

自中美贸易战以来,美国一直试图扼住中国5G技术发展的“咽喉”,作为35项关键核心技术之一,射频前端领域尤其滤波器领域的突破是保证中国在5G领域参与国际化竞争的重中之重。在此背景下,成都频岢微电子(以下简称“频岢微”)近日重磅发布了四款对标高通的DiFEM模组产品,朝着模组核心器件全自研的道路再次迈进,也标志着严重依赖进口滤波器的国产射频前端模组迎来发展分水岭。

国产射频前端模组滤波器仍是最大短板,频岢微新品如何破圈?

5G智能手机中的射频前端模组方案,经过两年多迭代,基本形成了Phase7L系列方案及Phase5N两种方案,根据集成方式的不同,分集天线射频链路主要有DiFEM(集成射频开关和滤波器)、LFEM(集成射频开关、低噪声放大器和滤波器)等;主集天线射频链路驻足于有FEMiD(集成射频开关和双工器)、PAMiD(集成多模式多频带PA和FEMiD)、LPAMiD(集成LNA、多模式多频带PA和FEMiD) 等。

当前国内射频前端厂商在LNA、PA、开关、天线等分立器件领域发展已初具成效,在模组化趋势下,部分厂商开始升级赛道,先后推出接收端模组产品,主要集中在DiFEM、LFEM、LNA BANK、LDiFEM等,但是在模组核心器件高性能滤波器上,大多数仍然依靠外采进口产品进行集成封装,要想真正实现产业升级,国产高性能滤波器的“破圈”迫在眉睫。

众所周知,目前国内射频前端模组关键短板是缺乏高性能、小型化的滤波器资源,特别是低成本的4G LTE的高频段MB、HB的SAW及BAW滤波器,性能指标上要求带内插损低、带外抑制高,并且能承受比较高的功率;同时在小型化、薄型化的模组封装内需要集成众多SMT电感、电容、封成高集成度的模组芯片等,对模组厂商的小型化滤波器资源、系统设计能力、工艺能力都提出了巨大的挑战。因此截止目前国产模组在自研滤波器方面一直没取得大的突破,不外乎品质、专利、良率等多方面的问题没有解决。

成立于2018年的频岢微,立足于强大的自主研发能力以及业内多年行业经验,成立短短四年来迅速开发出从4G到5G(sub-6G)移动通讯中的主流声波滤波器产品。目前已有四十余款基于SAW和BAW技术的声学滤波器、双工器、多工器以及射频模组产品;并且自2020年批量出货至今其产品在数十家标杆客户获得一致好评,客户群体遍布智能手机、物联网、平板、CPE,车载以及智能家居等领域。

为满足市场对高性能滤波器以及模组的迫切需求,频岢微本次推出的滤波器芯片以及模组产品(PMD110/PMD211/PMD307/PMD308)分别覆盖7个,8个,10个和12个频段,全面支持相关4G/5G需求。该系列基于频岢微自主创新的设计,可通过提供更高性能、更小尺寸、更高集成度的全自研滤波器,来帮助面向5G应用的客户打造整体性能指标达到国际先进水平的模组化产品。

频岢微10频段滤波器主要性能指标及产品实物图如下图所示。

不管是FEMiD,DiFEM或L-PAMiD,频岢微都可以提供全套的、尺寸更小、厚度更薄、集成度更高滤波器产品,解决了模组化趋势下,高性能小型滤波器资源稀缺的问题。客户使用频岢微滤波器,可以实现尺寸更薄、能耗更低、插损和灵敏度更好的模组,并且支持更多通信频段,更强的载波聚合,以及更小的封装尺寸。

据悉,目前频岢微全新滤波器系列已经吸引了多家射频前端、模组厂商洽谈合作。

全自主创新的高集成度、小型化滤波器,为模组设计带来五大优势

频岢微全自主创新的高集成度、小型化滤波器,填补了国内射频前端厂商进军模组所需的接收滤波器空白,并且,随着国产模组逐渐向主集发射端进军,频岢微已准备好所需的发射滤波器及双工器等更多产品,目前分立双工和发射滤波器已批量出货,正同步转化为PAMiD,FEMiD,(MHB/LB)L-PAMiD模组里面需要的滤波器。具体来看,使用频岢微滤波器可为DiFEM、LFEM等模组设计带来以下五大优势:

第一:通过3合1、4合1集成的小型化Die设计。不仅减小了模组中滤波器使用数量;而且电感都集成进基板中,为匹配电路节省出更宽裕的空间,如此一来通过紧凑的布局设计大幅减小了整体模组尺寸、降低封装工艺难度,进而降低模组成本。通常一个模组规范化定义要支持10个频段,需要7~9颗滤波器不等,频岢微采用多合一设计,平均3~4颗就够了,因此得以大幅降低模组尺寸和成本,并且可以pin-to-pin对标高通等公司的同类产品。

第二:支持多频段载波聚合(Carrier Aggregation)。不仅优化了CA性能,且在带内插损、带外抑制、损耗等指标上超越了国内厂商,部分指标优于国际大厂、总体水平与国际大厂性能基本持平。支持更多的频段也意味着可以适用于多种应用场景,支持面向5G市场。

第三:创新性地提出了一体化、标准化、可通用的滤波器芯片产品开发模式。频岢微凭借其核心研发优势以及在超500余次研发流片、封装和测试累计的经验,积累了完善的可通用的PDK模型,对pin脚和性能都作了标准化设计,优化了带外抑制,提升了滤波器裸Die芯片集成后的性能。

第四:为合作方布局更先进和尺寸更小的LNA Bank和PA预留了足够的设计余量。当前国产射频前端模组所需滤波器高度依赖进口,缺乏核心竞争力。频岢微通过自研的滤波器为客户带来了更小的模组尺寸、更低的成本,而节省出来的基板面积为客户将来进一步集成LNA、开关等更多器件留下了足够的空间。

第五:射频前端模组对可靠性要求极为苛刻,尤其在极其紧凑的空间中集成了数颗器件的情况下,滤波器良率的影响更会被显著放大,因此至今仍然鲜见国产滤波器用于可商用的射频前端模组中。频岢微通过对衬底和电子材料特性和对多维度参数联合控制,减小频率偏移以及插损来保障性能,同时通过对流片工艺的不断磨合和掌握,精确控制敏感参数来保障和提升良率。

通过频岢微在滤波器领域的专业和技术优势,为模组国产化解决了依赖进口滤波器的困境。如今,为满足终端客户需求以及国产模组不断走向高端的趋势,频岢微正着力于解决市场上PAMiD、L-PAMiD等主集发射模组所需的滤波器资源。

发射模组对于所需的滤波器/双工器芯片提出了更高的挑战,与接收模组中的滤波器相比,从设计流片到封装要求都不一样,频岢微通过对WLP封装工艺的掌握和改进,对功率容量、封装、测试都实现了突破。以满足发射模组中所需双工器芯片的更高要求。

截止目前,频岢微已推出覆盖4G/5G通讯频段的40余款滤波器、双工器产品、模组产品,在近200家客户中得到应用。其中模组产品特别是用于模组的滤波器芯片产品,成功导入客户和行业合作伙伴多个项目,并得到了一致的好评。为今后与行业合作伙伴强强联手、不断实现国产模组的创新与进阶之路铺平了道路。

从接收模组到发射模组中,频岢微将一直致力于提供可稳定量产、经市场验证及自主创新的高性能滤波器资源,为国内模组厂商带来可与日、美系厂商竞争的产品、成功及本地化服务优势,推动客户的射频前端模组产品尽快落地,共同实现受限于高性能滤波器的国产模组突围。

频岢微如何打造持续技术创新的技术“飞轮”

从4G到5G时代,滤波器等射频前端器件的需求得到了刺激性的增长,模组化趋势必将进一步重塑射频前端业态,并推动着射频前端技术不断革新。中国虽然对射频前端元器件的需求量巨大,但仍然被国外巨头垄断,滤波器领域国产比例不足8%,整个射频前端模块市场到2025年接近300亿美元,中国目前也没有一家完整的射频前端模块公司。可喜的是国产替代的浪潮引领着国内射频芯片公司进入了高速发展期,频岢微正是在本轮春风中乘势而来。

尽管成立不足五年,但是频岢微已经围绕随着SAW和BAW技术路线、产品设计、工程工艺、产品测试等六个维度以及研发平台布局建设,进行深度专利布局,申请近百余项发明专利。

据频岢微介绍,在巨量市场需求和国家芯片国产化战略的感召下,三名在国外学习工作的创始人在2016年立志突破美日垄断,成为国际射频前端芯片解决方案领跑者,决定回国创业。2016年第三季度团队就迅速启动SAW滤波器研发,2017年底产品定型,2018年3月公司成立,频岢微迅速进入了稳扎稳打的技术创新正轨,今年已完成B轮融资,不断朝着射频前端更高价值链挺进。

该公司是如何一步步打造出使企业得以持续实现技术创新的“飞轮”的?

完善的人才团队。频岢微的核心研发团队涵盖了多位国内外知名射频前端领域领军人物,在业内顶级芯片公司具有多年的研发设计经验,同时在工程工艺、供应链协同、市场拓展、内部管理以及对外关系等多方位协同完美组合成射频前端技术所需的完备架构,是快速进行产品开发和实现市场突破的基石。

重视创新与知识产权,具备正向自主设计能力。自创立以来,秉承自主正向创新的频岢微凭借其核心研发优势以及在封装和测试领域积累的经验,创新性地提出了一体化、标准化、可通用的滤波器芯片产品开发模式,实现滤波器芯片在分立、模组的复用,大大降低了产品开发成本,提高了研发效率。成立至今已有三十余款不同尺寸的SAW滤波器和双工器产品实现量产出货,覆盖了国内外智能手机、物联网终端的主流频段,构建了自身的专利“护城河”。

多维度自研设计与一体化仿真平台。频岢微通过不管的经验累积,提出了一套快速准确提取声波MEMS谐振器电模型的方法(机电耦合系数/传播速率等)以及电路、电磁、温度、功率多物理场相结合的一体化自适应优化算法,并开发了完善的良率敏感参数分析方法,对物理和工艺参数统筹分析,提升了量产可靠性和一致性,形成了具有自主知识产权的声学滤波器设计软件。

头部供应链资源。射频前端器件的性能与制造工艺、封装测试能力息息相关,频岢微2017年就开始与全球前三的化合物半导体代工厂合作,经过多年的磨合和改进,目前量产产品良率远高于同行;封测合作伙伴有多年MEMS批量生产经验,测试能力通过自主开发,形成了一系列自主知识产权的测试方式、测试夹具,为产品品质的保障提供了坚实的基础。借此在保障交付能力的同时也提高了成本竞争力。

自主可控的封装工艺能力。随着射频滤波器向小型化、集成化、模组化发展,对封装工艺提出新的要求,频岢微在熟练掌握CSP分立器件封装工艺的同时,对新一代WLP和SiP封装技术进行了布局,同时向上游供应链探索制程能力,与国内某上市封装企业合作,Consign关键设备,主导建立了专业射频滤波器CSP封装产线。

综上,频岢微从自主技术能力、交付能力和成本优势三方面搭建起了发展的“飞轮”,在此基础上能够以先进的生产工艺和封测能力、领先行业的良率及产品一致性、稳定的供应保障和客户服务,逐步为国产射频前端补齐自主高性能滤波器一环。与此同时,频岢微也能够确保在持续的不确定挑战中依然保持顽强的生命力和创新活力,为持续发展奠定强有力的竞争优势。

结语

尽管受新冠肺炎疫情、消费意愿减弱等多种因素影响,手机市场正在经受需求下滑的冲击,但是5G智能手机的快速渗透仍然成为稳健增长的细分市场。中国信通院数据显示,今年上半年国内新上市的5G机型比例已经达到55.7%,并且可以预见换机需求长期存在,推动了5G智能手机中更多的射频前端市场的逆势增长。

时至今日,国产滤波器这条鸿沟,由于涉及到设计、工艺、材料、专利等多方面因素,仍然未能及时得到突破,射频前端模组也正对国产可用的高性能滤波器这一短板的突破翘首以盼。频岢微携其高性能滤波器芯片强势亮相,是否会成为产业开启新篇章的起点?我们拭目以待。

责编: 爱集微

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