| 2021-07-20 | (点此查看)

中国面临着射频滤波器产业的巨大人才缺口!正是在这样的背景下,麦姆斯咨询举办了《第35期“见微知著”培训课程:射频滤波器核心技术》,并于2021年7月16日至7月18日在无锡圆满举办!

5G时代,除了频段数量大幅增加外,5G的高频段使信号处理难度倍增,系统对射频滤波器性能也提出了更高要求,且滤波器数量的需求剧增。纵观全球射频滤波器产业,声表面波滤波器市场的“半壁江山”被日本村田(Murata)占据,TDK、思佳讯(Skyworks)、Qorvo、太阳诱电(Taiyo Yuden)等日美巨头几乎瓜分了剩余的半块“肥肉”;BAW滤波器市场的九成市场份额则由美国企业博通(Broadcom)和Qorvo霸占。核心器件专利、技术和市场被国外厂商把持,成为中国智能手机缺“芯”之痛。而当下国产替代的机遇,造就了中国射频滤波器企业的黄金时代,已经并正在吸引众多海归专家与本土人才投身其中,一股创业热潮正在神州大地掀起。


然而,中国面临着射频滤波器产业的巨大人才缺口!正是在这样的背景下,麦姆斯咨询举办了《第35期“见微知著”培训课程:射频滤波器核心技术》,并于2021年7月16日至7月18日在无锡圆满举办!


《第35期“见微知著”培训课程:射频滤波器核心技术》学员合影

《第35期“见微知著”培训课程:射频滤波器核心技术》学员合影


从SAW、BAW到FBAR、XBAR,射频滤波器“面目”尽现


声波在固态材料中的传播速度比电磁波在电介质中的传播速度小3~4个数量级,相应的声波波长比电磁波波长小3~4个数据级,因此声学滤波器的尺寸大幅减小,且具有低成本和高性能等特点,成为以智能手机为代表的移动设备的常用射频滤波器,主要包括声表面波(SAW)滤波器和体声波(BAW)滤波器两大类。


7月16日上午,由西南科技大学研究员、博士生导师高杨老师为大家讲解《射频滤波器技术及产业综述》课程。一开场,高杨老师先给学员提出一个思考问题:“为什么选择声学原理来构造射频滤波器?”在后续的讲解中,高杨老师对BAWR(体声波谐振器)的三种工作方式(纵波模式、剪切波模式和混合模式)、两种结构(SMR-BAW和FBAR)进行了细致的讲解,并分析了BAWR的MBVD模型和Mason模型、压电材料的选择、射频滤波器的关键参数指标等。系统学习体声波谐振器的知识之后,一些学员完美地回答了高杨老师的开场提问并获得小礼品。在课程第二部分,高杨老师结合智能手机市场的驱动力、下一代移动通信的“4C”挑战、手机架构的演变讲解体声波滤波器(BAW filter)知识,并对S波段窄带BPF设计案例、Wi-Fi滤波器设计案例进行了分析。


西南科技大学研究员、博士生导师高杨老师的授课风采

西南科技大学研究员、博士生导师高杨老师的授课风采


7月17日上午,由华中科技大副教授罗为老师为大家远程讲授了《声表面波(SAW)滤波器》课程。罗为老师从声表面波的概念及工作原理开始,逐渐深入到SAW滤波器的结构,并通过定量讨论分析叉指换能器(IDT)的周期、IDT对数等因素对其所激发的表面波强度、相位等参数的影响。接着,罗为老师对SAW滤波器的分类、术语和定义进行了讲解,并重点结合自己多年在SAW滤波器模拟和分析经验进行了展示和总结。随后,罗为老师结合压电材料和制造工艺分析了太阳诱电、村田、高通的产品亮点,并展望了SAW滤波器的技术发展趋势和中国产业发展的巨大市场空间。


7月17日下午,武汉敏声新技术有限公司创始人兼董事长孙成亮老师、副总经理兼首席技术官孙博文老师强强联手,为学员带来了一场精彩的高质量课程《体声波(BAW)滤波器》。孙成亮老师通过对手机端滤波器市场规模的分析,表示BAW滤波器的市场占有率从2020年开始超过SAW滤波器,BAW滤波器未来一定能造就蓝海市场,而带来的问题是人才“抢夺”之争、如何解决国外厂商筑造的专利堡垒等。他从BAW滤波器的代表结构和主要性能参数讲起,通过对压电薄膜材料、电极材料、工艺设备能力等各方面为学员分享了自己多年来的实战经验。孙成亮老师表示中国虽然有巨大的BAW滤波器需求量,但国内自给能力却远远不足,希望与产业链上下游一起合作,共战BAW滤波器蓝海。


武汉敏声新技术有限公司创始人兼董事长孙成亮老师的授课风采

武汉敏声新技术有限公司创始人兼董事长孙成亮老师的授课风采


接下来,孙博文老师则重点讲解了FBAR的工作原理(包括N79 FBAR、双模态谐振器、高Q值谐振器、一维兰姆波谐振器、二维兰姆波谐振器、XBAR等)、表现参数和设计难点。他进一步讲解谐振器的不同模型、伪模抑制(变迹法、调节色散曲线平坦度、使用框状结构),再深入到FBAR的设计、制造、封装和测试等重要环节中的工程问题和解决方法。最后,孙博文老师在课堂上分享了对主流SAW和BAW滤波器厂商专利布局的研究,以及全球BAW滤波器的产业链和主要厂商情况。


武汉敏声新技术有限公司副总经理兼首席技术官孙博文老师的授课风采

武汉敏声新技术有限公司副总经理兼首席技术官孙博文老师的授课风采


从设计仿真、制造、封装到专利保护,全面“疏通”射频滤波器关键“要塞”


掌握SAW和BAW滤波器的仿真技能是射频工程师的必备技能,可以帮助分析和预测产品性能,优化器件设计,并确保产品的可靠性和稳定性。本期培训为学员安排了半天的仿真实操课程,由COMSOL中国应用工程师钟振红老师在7月18日上午带领大家进行了一场“真枪实弹”的练习。钟振红老师主要以SAW滤波器为例,分析了其压电材料、压电效应及晶体切型,一步一步展示SAW滤波器建模方法和流程,包括IDT单元和阵列结构,并对SAW结构中的压电材料设置、边界选择以及S参数等结果的提取做了讲解。在课程后半场,他也为学员展示了BAW滤波器的仿真操作。半天的“操练”过程中,不少学员出现各种意外的“小插曲”,钟老师不断鼓励大家,并走下讲台跟进学员的学习进展,帮助大家解决问题、齐头并进!


COMSOL中国应用工程师钟振红老师的授课风采

COMSOL中国应用工程师钟振红老师的授课风采


5G通信时代,射频前端需要向更加小型化、智能化和集成化方向发展,作为核心器件的滤波器要向更高频率、更大带宽、更高功率容量、更佳温度稳定发展。除了器件结构设计外,衬底材料和压电薄膜制备的技术创新,也成为有效路径。中科院上海微系统与信息技术研究所研究员欧欣老师、压电材料及滤波器领域技术人士陈涛老师则分别向学员分享了单晶压电薄膜滤波器技术和薄膜型射频滤波器制造工艺。欧欣老师分析了5G时代对高频、大宽带射频滤波器的需求,对高声速衬底的探索是他多年的研究方向。他分享了压电薄膜、支撑衬底与高声速衬底的关系,基于高声速衬底的声学谐振器设计对能量损耗和欧姆损耗的贡献,以及POI衬底的制备方式。陈涛老师则从薄膜型压电材料的分类(有机膜、无机膜)、制备方式(金属有机化学气相沉积、溶胶-凝胶法、磁控溅射法、脉冲激光沉积法)开始讲起,重点讲解了PZT和AIN-Sc的组分分析、表面形貌、应力分析等方法和产业发展水平,并分析了基于压电薄膜的滤波器类型和结构等。


中科院上海微系统与信息技术研究所研究员欧欣老师的授课风采

中科院上海微系统与信息技术研究所研究员欧欣老师的授课风采


压电材料及滤波器领域技术人士陈涛老师的授课风采

压电材料及滤波器领域技术人士陈涛老师的授课风采


厦门云天半导体科技有限公司董事长于大全老师则从射频滤波器封装角度进行了详细讲解。于大全老师回顾了射频滤波器封装技术的发展演变过程,从九十年代的气密塑料/金属封装、陶瓷封装,到第一代、第二代、第三代CSSP封装技术,再到DSSP和TFAP技术,封装尺寸越来越小,性能逐步提高。随后,他比较了薄膜层压(thin film lamination)、玻璃盖帽键合技术(Glass capping bonding technology)、SAW-eMFO封装技术、FBAR-CMOS集成封装等三维封装的工艺流程和可靠性结果。接下来,于大全老师分析了系统级封装(SiP)和封装天线(AiP)的需求和实现方式,最后结合实际产品拆解报告列举了各种集成模块的实现方式。


厦门云天半导体科技有限公司董事长于大全老师的授课风采

厦门云天半导体科技有限公司董事长于大全老师的授课风采


延伸阅读:《封装天线(AiP)专利全景分析-2021版》


SAW滤波器专利格局已经基本稳定,但对BAW滤波器的专利争夺却十分激烈,因此本期培训课程中,北京超凡知识产权管理咨询有限公司检索分析师张琼老师向学员分享了BAW滤波器专利分析。她列举分析了Avago、村田、诺思的代表专利及其布局重点,如Avago的布局重点有器件结构、压电材料等,村田的布局重点有压电薄膜和附加膜等,诺思的布局重点有电极OT、间隙电极、空气桥翼等。随后,张琼老师对BAW滤波器专利宏观技术脉络、专利侵权行为和高风险侵权基础专利分别进行了分享。


北京超凡知识产权管理咨询有限公司检索分析师张琼老师的授课风采

北京超凡知识产权管理咨询有限公司检索分析师张琼老师的授课风采


延伸阅读:《射频(RF)声波滤波器专利全景分析-2019版》


结束语


由麦姆斯咨询主办的《第35期“见微知著”培训课程:射频滤波器核心技术》虽然已经落幕,但中国射频滤波器产业的发展道路仍然任重道远!愿工作和学习于射频滤波器领域的讲师和学员们借此培训的学习与交流机会,继续上路,为改变核心器件专利、技术和市场被国外厂商把持的缺“芯”现状而奋斗!麦姆斯咨询也将继续为大家策划和组织更多的精品培训课程!



近期课程

第36期“见微知著”培训课程:微光学元件及应用

微光学元件是3D成像与传感、3D显示等技术发展和商业化的关键要素,未来前景不可限量!在此背景下,麦姆斯咨询精心策划了本期课程。