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三年铸剑今朝试 锐石滤波破局来
2024.09.27
三年铸剑今朝试 锐石滤波破局来
一、规划
移动通信行业的发展离不开射频前端。射频前端作为无线连接的核心组件，其性能直接关系到无线通信信号的质量。射频滤波器是移动通信射频前端的核心部件之一，主要起到滤波、隔离、选频等作用，其中声表面波滤波器由于具有体积小、性能优良、一致性高、且成本显著优于体声波滤波器等优点，成为射频滤波器中市场规模最大、使用场景最为广泛的一类滤波器。长期以来，声表面波滤波器市场和技术为美日巨头所垄断，我国滤波器企业起步晚，资金、人才和技术均长期处于落后局面。经过近些年的发展，时至今日，国产化率水平依然较低，特别是模组用高端小型化产品更是几乎空白。锐石创芯以PA为基石，经历从研发到量产出货的蜕变，产品通过了客户考验并得到信赖，特别是赢得了手机终端品牌客户的认可。在射频收发模组中，通信频段越来越“拥挤”，尤其是Phase7 和Phase8 等5G产品。晶圆级封装的高性能声表面波滤波器因需与PA、LNA及开关进行SIP封装，成为了模组产品的瓶颈。为了实现射频产品中的皇冠产品L-PAMiD研发及量产，锐石创芯于2021年启动了声表面波滤波器产品的战略布局。
二、建设
滤波器产线建设项目自启动后，于13个月之内完成从平场打桩到首台设备进厂，随后3个月内实现Normal SAW的顺利通线，并于通线后6个月进入风险量产阶段。
工厂占地面积120亩， 一期建筑面积2.3万平方米。目前已完成八寸半导体厂房标准建设，远期可以支持6万片/月高端声表面波滤波器芯片制造。
三、工艺
锐石创芯声表面波滤波器产线凭借业界一流的设备与经验丰富的工艺团队，不断攻克Normal SAW与TC-SAW量产过程中的技术难题。产品良率稳步提升，逐步达到领先水平。
Normal SAW高/低频表面形貌及横截面
TC-SAW 谐振器测试曲线和Q值
四、产品
锐石创芯聚焦高性能滤波器、多工器及相关模组产品的开发。通过自主研制微声滤波器设计平台，形成从材料、谐振器结构到芯片设计的滤波器端到端研发能力，整合声学、电磁学、热力学等多物理场协同仿真方法。该平台不但可以实现滤波器小信号的高精度仿真，而且具备大功率下滤波器芯片热分布模拟和非线性仿真的能力，为研制可应用在L-PAMiD模组中的高性能滤波器奠定了坚实的基础。目前，在此基础上已推出了Normal-SAW/TC-SAW/ML-SAW技术的多款产品。相关产品采用BD(Bare Die)/WLP(Wafer Level Package)/CSP(Chip Scale Package)三种封装形式，其中BD滤波器应用于DiFEM/L-DiFEM模组产品，WLP滤波器应用于L-PAMiD模组产品。CSP滤波器封装尺寸为1.1mm*0.9mm，CSP双工器封装尺寸为1.6mm*1.2mm，可应用于手机、物联网等领域。
1、Normal SAW 工艺及产品性能
相对于其他两种SAW技术，尽管Normal-SAW的Q值相对较低，仍因其具有明显的成本优势，被广泛应用于接收滤波器或频率间隔较大的双工器频段。锐石创芯采用Normal-SAW 工艺推出了Band1/Band5双工器。其中Band1 Tx 带内IL典型值1.6dB，Rx 带内IL典型值1.8dB，在Tx频率段和RX频率段的隔离度典型值分别为56dB和55dB；Band5 Tx 带内IL典型值1.4dB，Rx 带内IL典型值1.6dB，在Tx频率段和RX频率段的隔离度典型值分别为55dB和57dB。
Band1双工器
Band5双工器
相比Normal-SAW，TC-SAW具有更高的Q值和高优的频率温度稳定性，但存在杂模抑制困难、功率耐受力较差、工艺难度大等技术挑战。锐石创芯目前已全面突破TC-SAW设计与工艺难点，研制出具有自主知识产权的谐振器结构，在兼具横模抑制的同时实现了谐振器的高Q值。采用该技术，锐石创芯推出了多款高性能滤波器及双工器芯片，包括Band1/Band3/Band8/Band20/Band28A/Band34+39等。其中：
Band1 Tx 带内IL典型值1.3dB，Rx 带内IL典型值1.4dB，在Tx频率段和Rx频率段的隔离度典型值分别为60dB和60dB;
Band3 Tx 带内IL any 4.5M积分典型值1.6dB，Rx 带内IL any 4.5M积分典型值2.3dB，在Tx频率段和Rx频率段的隔离度典型值分别为55dB和55dB;
Band8 Tx 带内IL典型值1.5dB，Rx 带内IL典型值2.1dB，在Tx频率段和Rx频率段的隔离度典型值分别为55dB和57dB;Band20 Tx 带内IL典型值1.2dB，Rx 带内IL典型值1.5dB，在Tx频率段和Rx频率段的隔离度典型值分别为58dB和58dB;
Band28A Tx 带内IL典型值1.2dB，Rx 带内IL典型值1.5dB，在Tx频率段和Rx频率段的隔离度典型值分别为58dB和58dB；
Band34+39 dual SAW 滤波器中Band34 带内IL典型值1.5dB，Band39 带内IL典型值1.4dB；
Band3双工器
Band8双工器
Band20双工器
Band28A双工器
Band34+39 dual SAW 滤波器
锐石创芯通过对大功率下滤波器应力场和热场仿真技术、耐功率金属薄膜制备技术、高致密温补薄膜制备技术的攻关，成功解决了TC-SAW功率耐受能力差的难题。TC-SAW Tx滤波器50欧姆下的极限功率均达到33.5dBm以上，部分频段如Band20/Band28A/Band34+39达到了35dBm；6:1 VSWR下，功率耐受为32~33dBm。通过自研L-PAMiD的验证，相关产品均满足了模组功率耐受的要求。
Band34 滤波器极限功率测试曲线
测试曲线Band39 滤波器极限功率
3、ML-SAW 工艺及产品性能
在三种技术中，ML-SAW具有最高的Q值和频率温度稳定性。因杂模的Q值也比较高，杂模抑制难度比TC-SAW更大。锐石创芯通过技术创新，提出了具有自主知识产权的谐振器结构，实现了优异的横模抑制。采用该技术推出了多款高性能滤波器及多工器芯片，综合性能比肩国际一流水平。具体产品包括Band1+3/Band40/Band41。其中：Band 1+3四工器中Band1 Tx带内IL典型值1.3dB，Band1 Rx带内IL典型值1.3dB，Band3 Tx带内IL典型值1.6dB，Band1 RX带内IL典型值1.9dB，在Band1 Tx频率段和Rx频率段的隔离度典型值分别为56dB和58dB，在Band3 Tx频率段和Rx频率段的隔离度典型值分别为56dB和60dB；
Band40带内IL典型值1.50dB，带外抑制WiFi-CH05积分抑制典型值30dB;
Band41带内IL典型值1.85dB，带外抑制WiFi-CH10积分抑制典型值23dB。
Band1+3四工器测试曲线
Band40滤波器测试曲线
Band41滤波器测试曲线
五、生产与质量
众所周知在4G通信系统应用前，声表面波滤波器的产业规模并不大。其虽采用半导体工艺，但在制程管控、生产追溯性和量产规模等方面与半导体产品的要求差距很大。伴随着声表面波滤波器在4G及5G手机终端的规模化需求，其生产产线的管控要求等也逐步与半导体产品趋同。
锐石创芯声表面波滤波器6吋晶圆生产线，采用了业界顶级12吋自动化解决方案，可达到晶圆级制程控制。全程确保账实一致，设备菜单自动选择率98%以上，生产原料全程自动校验，严格确保生产出货过程依规进行。配备设备参数检测、设备菜单参数检测等系统，确保生产前设备处于良好状态；配备缺陷侦测系统、过程统计系统和制程参数自动调节系统，确保生产中设备和产品参数符合要求；配备电学不良侦测系统和影像不良侦测系统，确保出货品质达到预设目标。同时，设备的预防性保养和报警管控、物料的流转、生产环境的监测均纳入系统管理，做到“严进严出”、“过程可控”、“全程追溯”，每一片晶圆的生产过程在系统管控下，均有详实记录。
六、企业介绍
锐石创芯是一家专注于4G、5G射频前端分立器件及模组的研发、制造及销售的高新技术企业，同时也是国家级专精特新小巨人企业。公司具备射频前端产品所需全系列芯片的设计及模组化能力，并战略布局滤波器晶圆制造。公司产品广泛应用于智能手机、物联网及智能穿戴设备等领域。锐石创芯成立于2017年，总部位于深圳，在上海、重庆、成都、韩国均设有分支机构。自创立以来，锐石创芯坚持“科技创芯+国产替代”战略，在积极探索射频前端核心器件国产化方案的同时，通过持续技术研发，在芯片设计、模组集成方案设计、封装测试等环节均形成了较强的核心技术优势，并对滤波器设计、制造、封装测试等环节进行了多方面布局，为公司不断开发及迭代高品质射频前端产品积蓄了充足势能。公司已陆续推出4G Phase2, 5G Phase5N, Sub6G L-PAMiF, Sub3G L-PAMiD, WiFi FEM, 滤波器，射频开关，天线调谐开关 (Antenna Tuner), LNA Bank, 分集接收模组DIFEM, L-FEM等射频前端产品，以满足国内外市场对射频前端产品的巨大需求。锐石创芯拥有由多名博士带领的高水平、高素质设计团队，已获得授权专利二百余项。公司已获得深圳市技术攻关重点项目、深圳市新一代信息技术产业扶持计划项目及国家、省、市级人才项目等项目的支持。
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