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POI衬底的SAW(SOItech)

2022-04-09 12:19阅读:
POI衬底在最顶层是一层大概几百纳米厚的单晶的压电层,在它之下是一层氧化埋层,大概也是几百纳米厚度,在最底下基底的部分是高电阻率硅材料。
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本月初,法国半导体公司Soitec宣布他们将为高通的4G、5G射频滤波器供应POI衬底材料。POI衬底相比传统的TC-SAW和BAW方案,可以提供更高性能的谐振器,在品质因数、耦合系数、频率温度系数等各测量维度均有优势。
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POI用的压电材料和当前一般使用在SAW(声表面波)滤波器用的材料一样,主要包括两种材料,分别是钽酸锂和铌酸锂。而这里的氧化埋层相当于温度补偿层,作用是抑制压电材料,因为压电材料在温度变化的时候可能会扩张或者收缩,从而影响到频率,因而需要氧化埋层抑制压电材料,即器件层的钽酸锂或铌酸锂。
而底层的高电阻率硅的作用是减少损耗。能够在极薄的压电层限制波能等效。而由于能很好地控制整个压电层,可以在压电层获得更好的等效的波传播。
因此,主要的射频前端生产商已经开始生产以POI为衬底的滤波器,主
要采用的规格是直径150毫米的POI,此款POI产品作为第一个使用Smart CutTM技术生产非硅类材料的优化衬底,目前在Soitec法国贝宁3厂已实现量产。
从未来的技术发展来看,Soitec计划使用铌酸锂代替钽酸锂,从而更好地把握滤波器的带宽,同时也在开发直径200毫米的POI衬底,以降低总体成本。
通过对比可以看到,基于POI衬底的SAW技术优势就是能源效率更高,比TC-SAW的能源损耗更小。所以它相对于SAW和TC-SAW,获得了更高频率、更广带宽。相对BAW来说,这种基于POI衬底的SAW工艺流程更简单且成本更低。因为可以将很多个滤波器集成在同一个芯片上,所以面积也更小。从生产角度来讲,它的生产流程跟SAW是相似的,但是比TC-SAW和BAW都要简单很多。
通过几组测试数据来看基于POI衬底的SAW性能与优势:
第一个系数是品质系数,采用Bode Q来测量中频段的谐振器的参数,测出来的参数是大于4000。
第二个参数是耦合系数,耦合系数涉及到可以实现更广带宽的滤波功能,这里耦合系数k2测出来是大于8%。
第三个参数是TCF(频率温度系数),这是跟温度相关的、导致频率变化的一个系数,我们测得的TCF是小于10 ppm.K-1。
相较于TC-SAW一般用于低频段和中频段的滤波技术,BAW则一般用于中频段和高频段,POI衬底的SAW可以解决中频段和高频段这两个频段的技术难题,在5G滤波器方面成为取代TC-SAW和BAW的更优解决方案。

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