麓慧科技:自建IDM壮大射频前端 砷化镓铜柱倒装打造高性能芯片

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射频前端模组集成度越来越高,各类芯片需求持续增长,新兴领域浪潮式发展催动射频前端向前迈进。新一轮竞争中,我国各大厂商不断深化布局,各细分赛道涌现一批强者。

上海麓慧科技有限公司(以下简称“麓慧科技”)即是其中的佼佼者,其“苦炼内功”、革新技术,结合IDM模式放大优势,走出了一条与众不同的全自主之路——极具创新地将砷化镓铜柱倒装技术引入射频前端产线,为整个产业的壮大提供了新路径、新思考。

2018年6月,麓慧科技成立,集研发、设计、封装、测试、销售等于一体,成为前端射频领域优秀的集成电路垂直整合制造(IDM)公司。

打造核心竞争力,未来发展“两大原则”

自成立以来,麓慧科技致力于射频与高端模拟集成电路的研发,多个核心产品实现“从0到1”的重大突破,现拥有自主知识产权20余项,芯片产品可广泛运用于无人机、企业级路由器、自动驾驶、VR眼镜、智能手机、卫星GPS、物联网、智慧城市等众多无线通讯领域。截至2024年6月,麓慧科技产品出货量约300万颗。

麓慧科技CTO丁博士认为,麓慧科技的创业基因是其能够快速发展的根本原因。他说:“公司由多位抱有爱国热情的海归博士及本土企业家创办,核心研发团队均来自海内外名校及半导体头部公司,现有专业研发人员及生产工程师数量占比超过65%。他们具有丰富的研发经历和实战经验,为高性能射频前端产品的快速推进提供根本支持,帮助麓慧科技形成强大的市场竞争力。”

公开资料显示,麓慧科技主要研发人员曾任职于美国Skyworks、Qorvo等公司,拥有超20年创新研发经历。

Yole数据显示,全球射频前端市场将由2019年的152亿美元增至2025年的253.98亿美元,2020年—2025年复合年均增长率11%。但考虑到我国市场规模,以及细分赛道的竞争程度,一家企业的脱颖而出需要具备极大的智慧和实力。

丁博士表示,作为一家高新技术企业,应对竞争最核心的抓手肯定还是技术实力,这是立足的根本。而在企业前进的方向上,麓慧将遵循“与射频芯片发展保持一致”“寻求差异化竞争”这两大原则。

“什么是保持一致?如果某些技术或者工艺在射频芯片领域有望成为未来趋势,我们一定迅速跟上,将技术优势扩大;至于差异化竞争,首先摒弃去低端市场里卷的思维,再寻找技术含量高、参与者少的赛道,主动地迎接挑战,快速地响应市场需求,凸显麓慧自身的特色。”丁苗富博士说。

IDM优势显著,攻克铜柱倒装技术

Wi-Fi 6正逢其时,Wifi-7方兴未艾。市场一片向好的同时,射频芯片数量急剧增加,有限的空间要求高度集成化,必将进一步增大设计难度。

与此同时,我国射频前端芯片厂商较长一段时间内主要以设计企业为主,代工环节相对薄弱。在产业浪潮的推动下,实力强大的部分厂商开启自建或共建晶圆产线的路径,向着IDM模式迈进。而麓慧科技早早实现转型,相继建立起射频集成电路研发实验室和万级无尘封测中心,打造业界领先的自主设计研发及封测生产能力。

海量的技术和资金的投入,还带来另一个意料之外的优势。丁苗富博士表示,IDM模式使得企业不仅可以在设计上进行创新,在工艺、封装、测试等方面都能有所突破,尤其是砷化镓铜柱倒装技术的跨越式进步。

采用铜柱(Cu)倒装(Flip Chip)技术的必要性是?据悉,在高速高性能封装设计领域,倒装芯片封装的出现,以颠覆性的设计理念和显著的性能优势,实现更小、更薄、更高功效与性能需求。近年来,物联网、智能手机等穿戴领域的稳定增长,为WiFi射频铜柱倒装芯片产业发展提供了发展契机。

经过数年钻研,麓慧科技通过自主创新,顺利攻克砷化镓铜柱倒装工艺的技术难关,在射频芯片封装工艺技术关键领域填补了国内空白。2022年6月,经业内专家组评定,该技术具有新颖性,综合技术达到并优于国际先进水平,打破该技术在国际上的唯一垄断局面。

2023年10月,麓慧科技发布国内首颗以砷化镓铜柱倒装工艺封装的2x2mm小尺寸芯片“LH67228”,是当时同类产品封装中最小(两粒芝麻大小)。该产品属于WiFi6e射频前端模组(FEM),可广泛应用于智能手机、平板电脑、Mi-Fi等智能终端,在技术层面实现了“以小博大”的构想。

“砷化镓铜柱倒装工艺技术在射频前端芯片上的实践,相较于传统工艺技术而言,具有性能、成本等方面无可比拟的巨大优势。”丁苗富博士表示,铜柱倒装芯片比传统引线键合封装具有多种优势,譬如芯片集成度大幅提高带来更小的外形尺寸,可使芯片面积减少30%以上;同时,铜柱倒装金属材料的特性使得散热问题迎刃而解,信号也更稳定(如下图所示)。

传统引线键合封装散热主要途径为砷化镓,热传导能力 46W/mK,而铜柱倒装技术的主要热传导途径为铜柱,其热传导能力为砷化镓的4~5倍数。如图所示,在同样垂直传导路径条件下,铜柱倒装对砷化镓半导体 PN 节的散热能力( PN 节温度)在高功率密度条件下大有改善,使得砷化镓芯片工作在175℃(正常砷化镓芯片的最高 PN 节工作温度)以下,从而大大提高了芯片的可靠性、提升其最大发射功率。

Wi-Fi FEM赛道争先,产品加速迭代

 从行业发展趋势来看,射频前端模块化将是长期方向。

WIFI FEM芯片作为决定WIFI信号传输质量的关键一环,其市场需求得到爆发式增长。Yole预测,2025年Wi-Fi FEM市场规模将超30亿美元(折合人民币约200亿)。目前,70%以上的WiFi FEM市场份额属于Skyworks、Qorvo,甚至是Richwave,国内企业在突破技术壁垒的同时,还面临着激烈的市场厮杀。

麓慧官网介绍,目前公司“产品家族”共有5条产品线,即“Wifi-7–Ultra HiE FEM、Cellular/VR Wifi-6+6E FEM、Wifi-6 High Power FEM、Wifi-6 Mid-High Power FEM、Wifi-5 FEM”,覆盖LH7528、LH7228、LH76350Q、LH72350Q等近30款产品,在实际测试中产品各项主要技术指标均达到国内外领先或先进水平。

丁苗富博士表示:“麓慧网通WiFi产品优势在于“高功率”,适合企业级、高穿墙力或者室外远距离的应用场景;同时还打造了穿戴WiFi高性价比的以及砷化镓铜柱倒装的中低功率产品,产品性能优越可靠稳定,面向不同的市场需求。” 

2022年,麓慧科技围绕 WiFi 7展开研发工作;2023年12月,麓慧科技交出了在无线通信技术领域的重要“战果”——Wi-Fi 7 FEM套片LH7528、LH7228两款芯片正式发布,它们在工艺上采用紧凑的16针3x3mm封装,可提供更快速、更稳定的无线连接,满足各领域日益增长的数据传输需求。“上述两款产品已进入量产阶段,凭借优异的性能,收到了客户订单。”丁苗富博士说。

当前,麓慧科技用于6G频段的Wifi 7 FEM产品也已处于研发进程,预计在今年晚些时候问世,为麓慧科技在Wifi 7 FEM领域补上最后一块“拼图”,为用户带来更快速、更稳定、更安全的无线连接体验。

需要特别指出的是,手机Wi-Fi FEM市场正变得越来越重要,逐渐成为智能手机中的增量芯片,为传统射频前端芯片厂商开拓新市场。尤其在自主可控要求下,该领域成为国内厂商与国际巨头“掰手腕”的新战场。据了解,麓慧科技积极开展全球化合作,目前已与某海外最大移动运营商达成合作意向,市场前景广阔。

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