Wysokowydajne heterogeniczne podłoże do urządzeń akustycznych RF (LNOSiC)

Krótki opis:

Moduł front-end RF jest kluczowym elementem nowoczesnych systemów komunikacji mobilnej, a filtry RF należą do jego najważniejszych elementów składowych. Wydajność filtrów RF bezpośrednio decyduje o efektywności wykorzystania widma, integralności sygnału, zużyciu energii i ogólnej niezawodności systemu. Wraz z wprowadzeniem pasm częstotliwości 5G NR i ciągłą ewolucją w kierunku przyszłych standardów bezprzewodowych, filtry RF muszą działać z prędkościąwyższe częstotliwości, szersze pasma, wyższe poziomy mocy i lepsza stabilność termiczna.

Obecnie wysokiej klasy filtry akustyczne RF pozostają w dużym stopniu uzależnione od importowanych technologii, podczas gdy krajowy rozwój w zakresie materiałów, architektur urządzeń i procesów produkcyjnych jest stosunkowo ograniczony. Osiągnięcie wysokowydajnych, skalowalnych i ekonomicznych rozwiązań w zakresie filtrów RF ma zatem ogromne znaczenie strategiczne.

Wyślij do nas e-mail

Cechy

Szczegółowy diagram

Przegląd produktu

Tło branżowe i wyzwania techniczne

Filtry powierzchniowej fali akustycznej (SAW) i masowej fali akustycznej (BAW) to dwie dominujące technologie w mobilnych aplikacjach front-end RF ze względu na doskonałą selektywność częstotliwościową, wysoki współczynnik jakości (Q) i niskie tłumienie wtrąceniowe. Spośród nich filtry SAW oferują wyraźne zalety wkoszt, dojrzałość procesu i możliwość produkcji na dużą skalę, co czyni je głównym rozwiązaniem w krajowym przemyśle filtrów RF.

Jednak konwencjonalne filtry SAW mają pewne ograniczenia, gdy są stosowane w zaawansowanych systemach komunikacyjnych 4G i 5G, w tym:

Ograniczona częstotliwość środkowa, ograniczająca zasięg widma NR pasma średniego i wysokiego 5G
Niewystarczający współczynnik Q, ograniczający przepustowość i wydajność systemu
Wyraźny dryft temperatury
Ograniczona zdolność do obsługi mocy

Pokonanie tych ograniczeń przy jednoczesnym zachowaniu strukturalnych i procesowych zalet technologii SAW stanowi kluczowe wyzwanie techniczne dla urządzeń akustycznych RF nowej generacji.

Filozofia projektowania i podejście techniczne

Z punktu widzenia fizycznego:

Wyższa częstotliwość pracywymaga modów akustycznych o wyższej prędkości fazowej przy identycznych warunkach długości fali
Większa przepustowośćwymaga większych współczynników sprzężenia elektromechanicznego
Obsługa większej mocyzależy od podłoży o doskonałej przewodności cieplnej, wytrzymałości mechanicznej i niskiej stratności akustycznej

Na podstawie tego zrozumienia,nasz zespół inżynierówopracował nowatorskie, heterogeniczne podejście do integracji poprzez połączeniemonokrystaliczne cienkie warstwy piezoelektryczne z niobianu litu (LiNbO₃, LN)zpodłoża nośne o dużej prędkości akustycznej i wysokiej przewodności cieplnej, takie jak węglik krzemu (SiC). Ta zintegrowana struktura jest nazywanaLNOSiC.

Technologia podstawowa: heterogeniczne podłoże LNOSiC

Platforma LNOSiC zapewnia synergistyczne korzyści wydajnościowe dzięki wspólnemu projektowaniu materiałów i konstrukcji:

Wysokie sprzężenie elektromechaniczne

Monokrystaliczna cienka warstwa LN wykazuje doskonałe właściwości piezoelektryczne, co pozwala na efektywne wzbudzanie powierzchniowych fal akustycznych (SAW) i fal Lamb przy dużych współczynnikach sprzężenia elektromechanicznego, wspierając tym samym konstrukcje szerokopasmowych filtrów RF.

Wysoka częstotliwość i wydajność High-Q

Wysoka prędkość akustyczna podłoża nośnego umożliwia pracę przy wyższych częstotliwościach, skutecznie tłumiąc utratę energii akustycznej, co przekłada się na poprawę współczynników jakości.

Doskonałe zarządzanie termiczne

Podłoża pomocnicze, takie jak SiC, zapewniają wyjątkową przewodność cieplną, znacząco zwiększając zdolność przetwarzania mocy i długoterminową stabilność działania w warunkach dużej mocy RF.

Zgodność i skalowalność procesów

Heterogeniczne podłoże jest w pełni kompatybilne z istniejącymi procesami produkcji SAW, co umożliwia sprawne przenoszenie technologii, skalowalną produkcję i opłacalną produkcję.

Zgodność urządzeń i zalety na poziomie systemu

Heterogeniczne podłoże LNOSiC obsługuje wiele architektur urządzeń akustycznych RF na jednej platformie materiałowej, w tym:

Konwencjonalne filtry SAW
Urządzenia SAW z kompensacją temperatury (TC-SAW)
Urządzenia SAW o wysokiej wydajności z ulepszonym izolatorem (IHP-SAW)
Rezonatory akustyczne fal Lamb o wysokiej częstotliwości

W zasadzie pojedynczy wafel LNOSiC może obsługiwaćwielopasmowe macierze filtrów RF obejmujące aplikacje 3G, 4G i 5Goferując prawdziwąKompleksowe rozwiązanie podłoża akustycznego RFTakie podejście redukuje złożoność systemu, umożliwiając jednocześnie wyższą wydajność i większą gęstość integracji.

Wartość strategiczna i wpływ na przemysł

Dzięki zachowaniu zalet technologii SAW w zakresie kosztów i procesu, przy jednoczesnym osiągnięciu znacznego wzrostu wydajności, heterogeniczne podłoże LNOSiC zapewniapraktyczna, możliwa do wyprodukowania i skalowalna ścieżkaw kierunku zaawansowanych urządzeń akustycznych RF.

To rozwiązanie nie tylko wspiera wdrożenie na dużą skalę w systemach komunikacyjnych 4G i 5G, ale także tworzy solidne podstawy materiałowe i technologiczne dla przyszłych urządzeń akustycznych RF o wysokiej częstotliwości i dużej mocy. Stanowi ono kluczowy krok w kierunku zastąpienia krajowych filtrów RF wysokiej klasy i długoterminowej niezależności technologicznej.

Często zadawane pytania dotyczące LNOSIC

P1: Czym LNOSiC różni się od konwencjonalnych podłoży SAW?

A:Konwencjonalne układy SAW są zazwyczaj wytwarzane na masywnych podłożach piezoelektrycznych, co ogranicza częstotliwość, współczynnik dobroci i moc. Układ LNOSiC integruje cienką warstwę monokrystalicznego LN z podłożem o dużej prędkości i wysokiej przewodności cieplnej, umożliwiając pracę z wyższą częstotliwością, szerszym pasmem przenoszenia i znacznie zwiększoną mocą przy jednoczesnym zachowaniu kompatybilności z procesem SAW.

P2: Jak technologia LNOSiC wypada w porównaniu z technologiami BAW/FBAR?

A:Filtry BAW sprawdzają się w bardzo wysokich częstotliwościach, ale wymagają skomplikowanych procesów produkcyjnych i generują wyższe koszty. LNOSiC oferuje rozwiązanie uzupełniające, rozszerzając technologię SAW na wyższe pasma częstotliwości, przy niższych kosztach, lepszej dojrzałości procesu i większej elastyczności integracji wielopasmowej.

P3: Czy LNOSiC nadaje się do zastosowań 5G NR?

A:Tak. Wysoka prędkość akustyczna, silne sprzężenie elektromechaniczne i doskonałe zarządzanie termiczne LNOSiC sprawiają, że materiał ten doskonale nadaje się do filtrów NR 5G o średnim i wysokim paśmie, w tym do zastosowań wymagających szerokiego pasma przenoszenia i dużej mocy.

O nas

Firma XKH specjalizuje się w rozwoju, produkcji i sprzedaży zaawansowanych technologicznie specjalistycznych szkieł optycznych i nowych materiałów kryształowych. Nasze produkty znajdują zastosowanie w elektronice optycznej, elektronice użytkowej oraz w wojsku. Oferujemy komponenty optyczne z szafiru, obudowy soczewek do telefonów komórkowych, ceramikę, płytki LT, węglik krzemu SIC, kwarc oraz kryształy półprzewodnikowe. Dzięki specjalistycznej wiedzy i najnowocześniejszemu sprzętowi, specjalizujemy się w przetwarzaniu produktów niestandardowych, dążąc do bycia wiodącym przedsiębiorstwem high-tech w branży materiałów optoelektronicznych.