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打破技术垄断 国产高频滤波器即将在新乡量产
来源:mile米乐首页    发布时间:2024-10-06 02:07:42

  “滤波器是移动通信射频前端的核心部件之一,主要使用在于无线通信领域,其中手机占据着约70%的需求。我们以很低的成本,实现了高频滤波器的国产化,在打破国外垄断的同时,有望推动滤波器芯片价格大大下降。”

  全球高频滤波器领域迎来“中国玩家”,“中国智造”故事又多了一位“续写者”。

  “我们以很低的成本,实现了高频滤波器的国产化,在打破国外垄断的同时,有望推动滤波器芯片价格一下子就下降。”7月15日,在新乡经开区,河南科之诚第三代半导体碳基芯片有限公司负责人谢波玮说,由该公司研发的金刚石基2GHz-10GHz高频射频滤波器已完成核心技术攻关,即将实现量产。

  滤波器是移动通信射频前端的核心部件之一,主要使用在于无线通信领域,其中手机占据着约70%的需求。

  “好比身处一个嘈杂的菜市场内,我只想听到你说的话,就需要过滤掉其他杂音,这就是滤波器的作用。”谢波玮解释说。

  据介绍,我国每年大约需要200亿颗滤波器芯片,其中低频滤波器90%以上从国外进口,价格更高的高频滤波器更是无法自主生产。

  “之所以会这样,主要源于材料和专利的限制。”谢波玮说,一方面,国内目前无法大规模生产制造滤波器芯片的材料——高品质电子级铌酸锂、钽酸锂单晶;另一方面,国外长期的发展已形成了明确的专利壁垒。

  也就是说,高频滤波器要真正的完成国产,必须在芯片基础材料和技术专利上双双取得突破。

  科之诚公司与中国科学院电工研究所经过8年的联合攻关,在基础材料领域提出了“金刚石+氮化铝”的材料体系,在电路设计方面全新设计了“螺旋结构的IDT换能电路”,最终推出了高频金刚石基射频滤波器产品,绕过了传统技术路线的专利限制,打破了国外在高频滤波器领域的垄断,填补了国内空白。

  今年年初,该项目从全国2800多个技术项目中脱颖而出,获得了由科技部主办的2022年全国颠覆性技术创新大赛总决赛最高奖——优胜奖,并被推荐进入科技部颠覆性技术备选库。

  “我们这项技术创新最大的亮点是通过材料创新,以更低成本的工艺实现了高频性能,可谓是物美价廉。”谢波玮说。

  事实上,用金刚石晶片制造滤波器芯片早有前人尝试,虽然产品性能非常好,但单颗芯片成本在1000元以上,只在军工等特殊领域应用,没办法实现产业化。

  科之诚公司的思路是,不完全采用金刚石作为基础材料,而是依然以硅基晶圆片为支撑层,让金刚石以薄膜的形式“生长”在上面,作为功能层再进行电路设计。

  在实际攻关中,该公司突破了“大面积、高平整度金刚石薄膜沉积”“氮化铝多元素共掺杂、高平整度C轴择优取向薄膜”等技术难点,成功将一块芯片的金刚石使用成本从1000元降到了0.1元。

  目前,科之诚公司已申请了多项专利,掌握了2英寸至6英寸硅基金刚石薄膜制备工艺、2英寸至6英寸取向压电薄膜制备工艺,以及金刚石基射频滤波器芯片的设计、半导体工艺、封装、检测技术,并完成全工艺流片验证,将高频滤波器芯片的总体成本控制在0.6元左右,形成了巨大的价格优势。

  “刚刚我们提到的1000元,其实还是采用‘电子级人造金刚石晶片’生产芯片的成本,如果是天然钻石,每一颗芯片的成本可能要高达上万元。”谢波玮的这句话,道出了其中玄机。

  世界超硬材料看中国,中国超硬材料看河南。我省超硬材料产量占全球的70%以上,人造金刚石产量占全国的80%,得天独厚的产业基础和政策支持,成了科之诚公司落户新乡的根本原因。同时,新乡经开区在用地、融资等方面同样给予了大量帮助。

  业内专家评价,科之诚公司的这项技术将拓展金刚石在新领域的应用,进一步巩固河南在人造金刚石领域的引领地位,未来有望在国内打造一个产值数百亿元的涵盖金刚石基多层膜晶圆、滤波器芯片制造、封装测试的第三代半导体产业集群。(记者 赵振杰 河南日报社全媒体记者 袁楠 通讯员 刘阳 林子俊)


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