麦姆斯咨询 | 2021-07-16至2021-07-18 | 无锡新吴区(点此查看)

射频滤波器核心器件专利、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。

主办单位:麦姆斯咨询

协办单位:上海传感信息科技有限公司、华强电子网


一、课程简介

智能手机通信系统主要由天线、射频前端模组、射频收发模块以及基带芯片组成。发射通道路径依次为:基带芯片、射频收发模块、开关、功率放大器(PA)、滤波器/双工器、开关、天线;接收通道路径依次为:天线、开关、滤波器/双工器、低噪声放大器(LNA)、开关、射频收发模块、基带芯片。由此可见,无论是发射通道还是接收通道,射频滤波器都是不可或缺的关键元器件。


智能手机通信系统结构示意图(来源:卓胜微)

智能手机通信系统结构示意图(来源:卓胜微)


随着智能手机支持的射频频带数量急剧增加,用于射频频带相互隔离的滤波器市场需求旺盛。射频滤波器是一种选频装置,通过耦合基本元件或谐振器来实现,主要作用是允许符合特定频率的信号通过,同时抑制不需要的频率信号,以解决不同频带和通信系统之间产生的信号干扰问题。按照接收或抑制信号的不同方式,射频滤波器可分为:低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器;按照不同器件的结构类型,射频滤波器可分为:分立式电感电容型(LC)滤波器、多层陶瓷滤波器、单体式陶瓷滤波器、空腔滤波器、声学滤波器。


射频滤波器的结构类型(成本、性能、尺寸比较)

射频滤波器的结构类型(成本、性能、尺寸比较)


由于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常用射频滤波器。本课程所提及的射频滤波器(或“滤波器”)主要指声学滤波器,包括声表面波(SAW)滤波器和体声波(BAW)滤波器两大类。


电磁波和声波在不同介质中的传播速度和波长(@2GHz)

电磁波和声波在不同介质中的传播速度和波长(@2GHz)


声表面波滤波器通常是在石英、钽酸锂(LiTaO3)或铌酸锂(LiNbO3)等构成的压电衬底上,通过叉指换能器将电输入信号转化成声波。声表面波的一个主要优势是能够极好地满足最高1.9 GHz标准滤波器应用,包括GSM、CDMA和3G等标准频带,以及部分4G频带。另外,目前采用晶圆级封装等技术缩小声表面波滤波器的体积,这使得多个频带的滤波器和双工器都可集成于一颗芯片。另外,声表面波滤波器对温度非常敏感,因此发展出温度补偿技术。


声表面波滤波器(上) vs. 体声波滤波器(下)

声表面波滤波器(上) vs. 体声波滤波器(下)


相比声表面波滤波器,体声波滤波器能够在更高的频率等级,以更低的插入损耗,提供出众的性能(更高的质量因子)。但为了实现高频率应用,体声波滤波器的压电层必须只有几微米厚,谐振器结构需要采用薄膜沉积和微加工技术,并在载波衬底上完成。通过使用体声波技术,能够开发边缘斜率极高和抑制能力优秀的窄带滤波器。体声波可以处理的频率高达6 GHz,在4G LTE和5G频段中多有使用。另外,对于LTE/Wi-Fi共存滤波器,体声波也非常有效。此外,即使在宽带宽,体声波滤波器的设计对温度变化的敏感性也低得多。


 不同类型的射频滤波器工作频率及应用领域(来源:Akoustis)

不同类型的射频滤波器工作频率及应用领域(来源:Akoustis)


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。


目前,中国射频滤波器产业仍面临着巨大的人才缺口!应广大射频滤波器和射频前端产业从业人员的要求,麦姆斯咨询精心设计了本期培训课程,内容包括:(1)射频滤波器技术及产业综述;(2)声表面波(SAW)滤波器;(3)体声波(BAW)滤波器;(4)射频滤波器多物理场仿真分析;(5)薄膜型射频滤波器制造工艺;(6)射频滤波器封装技术;(7)射频滤波器专利分析。


二、培训对象

本课程主要面向射频滤波器及射频前端产业链相关企业(包括设计公司、晶圆代工厂、封装和测试厂、模组厂商、智能手机厂商、半导体设备及原材料供应商)的技术人员和管理人员、高校师生,同时也欢迎其他希望了解射频滤波器的非技术背景人员参加,如销售和市场人员、投融资机构人员、政府管理人员等。


三、培训时间

2021年7月16日~18日

授课结束后,为学员颁发麦姆斯咨询的结业证书。


四、培训地点

无锡市(具体地点以培训前一周的邮件通知为准)


五、课程内容

课程一:射频滤波器技术及产业综述

老师:西南科技大学 研究员、博士生导师 高杨

每一次通信升级都会对现有产业格局带来颠覆性变革。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。那么,射频滤波器面临的具体挑战和困难是什么?本课程将从当前产业形势开始分析,并融合射频滤波器的基础知识,进而展望未来趋势,为后续课程的学习打下坚实的基础。

课程大纲:
(1)5G给射频前端和射频滤波器带来的机遇与挑战;
(2)射频前端架构及射频滤波器扮演的角色;
(3)射频滤波器设计基础:谐振器;
(4)射频滤波器如何选择压电材料;
(5)射频滤波器关键参数:Q值、品质优值(FoM)、带宽、插入损耗、延迟时间、阻带抑制度、功率容量、温度参数等的定义及影响因素分析;
(6)SAW和BAW滤波器技术演进及代表案例;
(7)超高频滤波器技术:LTCC、IPD;
(8)射频滤波器与其它射频器件的集成化趋势。


课程二:射频滤波器封装技术

老师:厦门云天半导体科技有限公司 董事长 于大全

5G对智能手机射频前端要求的元器件数量大幅增加,但留给射频前端模组的PCB面积“捉襟见肘”,空间限制带来了对射频滤波器封装要求的提升。集成化和模组化成为滤波器厂商不断探索的前进方向。本课程从先进封装技术的角度分析如何助力射频滤波器“瘦身”和“增效”,并结合典型案例进行剖析。

课程大纲:
(1)射频滤波器封装技术的发展演变;
(2)射频滤波器先进封装技术:晶圆级三维封装;
(3)射频滤波器的集成化、模组化:系统级封装(SiP)和封装内天线(AiP);
(4)射频滤波器和射频前端模组封装案例分析;
(5)射频滤波器封装产业动态。


课程三:单晶压电薄膜滤波器技术

老师:中科院上海微系统与信息技术研究所 研究员 欧欣

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,作为核心器件滤波器要向更高频率、更大带宽、更高功率容量、更好的温度稳定发展,除了在器件结构设计和器件工艺优化以外,衬底材料的创新将起到决定性的作用,通过异质集成技术可以将实现声波传输的局域化,避免高频的能量损耗问题,为5G和6G通信高性能滤波器开辟了一条全新的技术路线。

课程大纲:
(1)国内外射频滤波器发展趋势;
(2)单晶压电薄膜滤波器;
(3)单晶压电晶圆制备技术;
(4)面向5G应用的高性能SAW谐振器、滤波器件技术;
(5)异质集成技术在射频前端的应用。


课程四:射频滤波器专利分析

老师:北京超凡知识产权管理咨询有限公司 检索分析师 张琼

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。博通(Broadcom)和太阳诱电(Taiyo Yuden)等先发企业由于前期强大的专利布局而占据了优势,但是,许多体量稍小的厂商正在进入专利竞争,还有一些上市公司则在大举增加专利申请,例如高通(Qualcomm)和Qorvo,这些厂商将成为该领域有力的专利挑战者。在本课程中,老师将进行全球射频滤波器专利全景分析,并讲解如何规避和解决专利侵权问题。

课程大纲:
(1)射频滤波器专利申请/授权分布及趋势;
(2)射频滤波器主要专利权人分析;
(3)国际厂商构建的射频滤波器专利壁垒;
(4)透过射频滤波器专利分析技术发展趋势;
(5)射频滤波器专利侵权案例分析;
(6)射频滤波器专利侵权规避方法与技巧。


课程五:声表面波(SAW)滤波器

老师:华中科技大学 副教授 罗为

SAW滤波器广泛用于2G和3G接收器前端、双工器以及接收滤波器,但是受到工作频率、声波损耗等各种问题的影响,限制了其在5G通信中的应用。近年来,SAW滤波器也逐渐向温度补偿型、薄膜型、超高性能、大宽带等方向进行技术改进,以求得与BAW滤波器抗衡的实力。在本课程中,老师将从工作原理、材料体系、设计、制造工艺、封装和测试、技术发展等多个方面讲解SAW滤波器知识和经验。

课程大纲:
(1)SAW滤波器概念及工作原理;
(2)SAW滤波器性能参数和评价指标;
(3)SAW滤波器材料体系;
(4)SAW滤波器结构设计、制造工艺、封装和测试;
(5)SAW滤波器技术发展:普通SAW、TC-SAW、IHP-SAW、ultraSAW;
(6)高频应用:薄膜声表面波(TF-SAW)滤波器 vs. FBAR滤波器;
(7)SAW滤波器全球专利布局分析;
(8)SAW滤波器产业现状及主要厂商。


课程六:体声波(BAW)滤波器

老师:武汉敏声新技术有限公司 创始人兼董事长 孙成亮

老师:武汉敏声新技术有限公司 副总经理兼首席技术官 孙博文

5G时代已来,即将为我们开启全移动、万物互联、充满想象的智慧社会。在2.5GHz以上的中高频段,BAW滤波器因具有低插入损耗和高Q值成为高性能射频前端系统的首选。5G新增的Sub 6G和毫米波等超高频频段,对BAW等中高频滤波器的需求量将持续增加,BAW滤波器有望接替SAW滤波器成为主流。在本课程中,老师将从工作原理、材料体系、设计、制造工艺、封装和测试、专利布局、产业动态等多个方面传授BAW滤波器知识和经验。

课程大纲:
(1)BAW滤波器概念及工作原理;
(2)BAW滤波器性能参数和评价指标;
(3)BAW滤波器材料体系;
(4)SMR-BAW滤波器 vs. FBAR滤波器;
(5)FBAR滤波器工作原理及技术发展;
(6)FBAR滤波器结构设计、制造工艺、封装和测试;
(7)FBAR滤波器全球专利布局分析;
(8)BAW滤波器产业现状及主要厂商。


课程七:薄膜型射频滤波器制造工艺

老师:压电材料及滤波器领域 技术人士 陈涛

薄膜型压电材料助力射频滤波器实现小型化、集成化、低成本化,以及性能提升。压电薄膜厚度及应力、掺杂元素及比例等参数对薄膜型射频滤波器的性能至关重要,也成为各家射频滤波器厂商的“独门秘籍”。在本课程中,老师将从薄膜型压电材料分类和制备技术开始,逐一讲解各种类型的射频滤波器制造工艺案例。

课程大纲:
(1)薄膜型压电材料分类和制备技术;
(2)压电薄膜表征:组分检测、表面形貌分析、应力分析;
(3)典型TF-SAW滤波器制造工艺;
(4)典型FBAR滤波器制造工艺;
(5)薄膜型射频滤波器制造工艺展望;
(6)主要压电MEMS代工平台介绍。


课程八:射频滤波器多物理场仿真分析

老师:COMSOL中国 应用工程师 钟振红

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。本课程老师将带领学员们进行实战演习——在COMSOL多物理场仿真平台上进行射频滤波器建模与仿真,并分析温度对射频滤波器的影响。

课程大纲:
(1)COMSOL Multiphysics多物理场仿真平台介绍;
(2)压电材料、压电效应及晶体切型;
(3)SAW和BAW滤波器建模方法和流程:包括IDT单元和阵列结构、BAW滤波器阻抗和传输损耗分析;
(4)SAW和BAW滤波器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;
(5)温度对SAW和BAW滤波器的影响分析:压电器件的导体损耗分析、SAW和BAW滤波器的损耗机制及电-热-力耦合分析。


六、师资介绍

高杨,博士,研究员、博导,主要研究方向为军民两用微系统技术及其应用,涉及RF MEMS关键技术、BAW滤波器及双工器、BAW传感器等。2000年毕业于北京理工大学电子工程系,获博士学位,是李幼平院士(中国工程院)培养的第一位博士;2004年上海交通大学电子学与固态电子学专业在职博士后出站。1996年至2019年,在中国工程物理研究院电子工程研究所工作,历任3个研究室(处级)的主要领导和所科技委委员。2019年,他作为“拔尖人才”被全职引进到西南科技大学,创建了西南科技大学微系统中心(SWUST Microsystem Center)、四川知著(Ultra-Sensing)微纳科技有限公司、四川爆米(BAW ME)微纳科技有限公司。他主持过装备型号/背景型号/预研/重大基础研究项目或子项目,以及863计划、国防基础研究、国家自然科学基金、省部级重点基金等纵向科研项目20余项;获部级一等奖1项(排名2)、部级二等奖1项(排名1)、部级三等奖5项(排名1、1、2、3、4)。授权发明专利40余项;一作发表学术论文100余篇,其中SCI/EI检索40余篇;近5年在本专业重要学术会议做特邀报告10余次。2019年当选“第一届中国测试学术影响力人物”。


于大全,博士,厦门大学特聘教授、微电子与集成电路系主任,厦门云天半导体科技有限公司创始人。云天半导体主要从事射频滤波器晶圆级封装、射频模组集成、IPD无源器件设计与制造等。2004毕业于大连理工大学,获博士学位。他先后在香港城市大学、德国Fraunhofer IZM、新加坡微电子所等知名研究机构开展研究。2010年回国后,他先后担任中科院微电子所研究员、华进半导体公司技术总监、天水华天科技公司封装技术研究院院长。他长期从事先进微电子封装技术研究与产业化,在硅/玻璃通孔、晶圆级封装、扇出型封装领域取得重要技术突破。他主持了多个国家科技重大专项02专项、课题、国家自然科学基金和省部级以上项目。发表学术论文200余篇,授权国家发明专利70多项。他先后入选洪堡学者、中科院“百人计划”、江苏省双创人才、闽江学者和厦门双百人才。


欧欣,中科院上海微系统与信息技术研究所-信息功能材料国家重点实验室,研究员,博士生导师;上海新硅聚合半导体有限公司,创始人/首席科学家;面向5G声、光、电核心芯片对异质集成材料的重要需求,成功开发多种半导体异质集成技术,并应用到5G高性能滤波器等核心器件中。先后发表SCI论文100余篇,其中第一/通讯作者在Nature Com.、PRLAdv. Mater.Nano lettersIEDM等期刊和国际顶会发表论文60余篇,申请国内外发明专利100余件,已授权40余件。先后入选国家科技创新领军人才、国家优秀青年科学基金获得者、中科院高层次人才(终期优秀)、中科院特聘骨干研究员、上海市优秀学术带头人、中科院卢嘉锡国际创新团队带头人。他获得北京市科学技术进步一等奖(2019)、中国光学十大进展(2019)、中国产学研合作创新奖(2020)、中国电工学会科技进步奖(2021)国际离子束材料改性贡献奖-“IBMM Prize”(2016)、德国亥姆霍兹HZDR国家研究中心-年度研究奖(2011)、中科院优秀博士论文(2011)、国际离子注入技术大会“青年科学家奖”(2010)等荣誉。

张琼,硕士,毕业于西安科技大学微电子学与固体电子学专业,目前就职于北京超凡知识产权管理咨询有限公司,具有多年半导体领域专利检索、分析和预警经验,主要从事射频滤波器、集成电路设备、集成电路工艺、LED驱动等技术领域的相关专利检索和研究。她曾为国内大型芯片制造企业、航天研究院、射频滤波器创业公司等企业开展查新检索、防侵权检索、专利挖掘布局以及技术主题分析等专利服务。


罗为麦姆斯咨询“2020年度优秀老师”,华中科技大学光学与电子信息学院电子科学系副教授,博士生导师,华中卓越学者晨星岗,美国电气和电子工程师协会(IEEE)会员。他曾先后在华中科技大学和美国密歇根大学(安娜堡)从事博士后研究工作,一直从事以声表面波(SAW)器件和体声波(BAW)器件为代表的微波射频器件和传感器的研究工作,有丰富的数值计算、材料制备和器件设计经验,同国内外相关研究组有广泛的联系。他主持国家基金4项,成果在航空航天、汽车行业得到了应用,以第一作者或通讯作者发表SCI文章16篇,其中中科院大类一区9篇,影响因子大于10文章3篇,H因子13,申请发明专利10项,获授权5项。研究成果获中国电子学会技术发明一等奖(2018,第二)和中国电子学会科技进步一等奖(2014,第六)各一项。


孙成亮麦姆斯咨询“2019年度最受欢迎老师”,武汉敏声新技术有限公司创始人兼董事长,武汉大学工业科学研究院教授、副院长,湖北省百人计划特聘专家。他拥有武汉大学理学学士学位和凝聚态物理博士学位;曾先后在香港理工大学从事博士、博士后研究工作和美国匹兹堡大学、威斯康辛大学麦迪逊分校从事博士后研究工作;曾在新加坡微电子研究院专门从事压电氮化铝(AlN)MEMS研究工作,荣获新加坡工程院“新加坡工程院杰出工程成就奖”和新加坡科技研究局“培育人才奖”。他主要从事压电材料器件和MEMS器件的研究,并在射频谐振器、滤波器、能量采集器、智能传感器等领域做出了许多创新性和开拓性的工作。近五年来,先后主持项目13项,共计项目资金6500万人民币,主要集中在基于氮化铝薄膜材料的一维、二维兰姆(Lamb)波、FBAR谐振器和滤波器、MEMS能量采集器及压力、粘度传感器等方面。在Energy & Environmental Science、Nano letters、IEEE Electron Device Letters、Applied physics letters、Journal of applied physics等国际权威期刊发表SCI论文40篇(累计影响因子>150),迄今论文已被引用1300余次;参加国际会议或邀请报告10余次;申请国际专利7项,其中一项已经成功技术转让,另有7项技术Know-how和17项国内发明专利申请。


孙博文,博士,原新加坡达美电子有限公司研究中心实验室主任,现任武汉敏声新技术有限公司副总经理兼首席技术官。敏声新技术是国内创新的压电MEMS公司,自主研发的射频滤波器具有国际领先水平。他获得利物浦约翰摩尔斯大学微电子工程学士、新加坡国立大学电子与计算机工程博士。他曾任伟创力(Flextronics)制造有限公司电气和测试工程师、新加坡微电子研究院高级工程师,拥有13年的跨学科研究和开发产品经验。


陈涛,博士,毕业于中国科学院上海硅酸盐研究所,主要从事压电材料研发、压电器件设计和制造方面工作,曾参与上海市科委科研计划项目、973项目子课题、中英关于超高温压电材料国际合作项目等。2017~2018年,在英国伦敦大学皇后玛丽学院从事微波介质材料和器件的设计和研发,研究方向为介质滤波器和声表面波滤波器关键材料的制备和研发;2019~2020年,从事射频MEMS器件的开发和可靠性分析。目前,所在技术团队以薄膜型压电材料及相关器件的研发和量产为重点,他作为团队主要成员负责BAW滤波器方向,包括BAW-SMR和FBAR制造工艺攻关项目。他发表SCI核心论文7篇,申请专利6项。


钟振红连续三年获得麦姆斯咨询“最受欢迎老师”,COMSOL中国应用工程师。他毕业于复旦大学力学系理论与应用力学专业,长期负责COMSOL MEMS、光学及声学行业的技术支持和客户咨询,拥有十余年COMSOL仿真经验,研究内容主要涉及MEMS和传感器、射频滤波器、光学器件、声学器件、压电换能器以及AC/DC等领域。


七、培训费用和报名方式咨询

请发送电子邮件至PENGLin@MEMSConsulting.com,邮件题目格式为:报名+射频滤波器培训+单位简称+人数。


麦姆斯咨询
联系人:彭琳
电话:17368357393
E-mail:PENGLin@MEMSConsulting.com

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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。


课程已经结束,感谢您的关注!