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。
来源:Soitec

POI用的压电材料和当前一样平常利用在SAW(声表面波)滤波器用的材料一样,紧张包括两种材料,分别是钽酸锂和铌酸锂。而这里的氧化埋层相称于温度补偿层,浸染是抑制压电材料,由于压电材料在温度变革的时候可能会扩展或者紧缩,从而影响到频率,因而须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浸染是减少损耗。能够在极薄的压电层限定波能等效。而由于能很好地掌握全体压电层,可以在压电层得到更好的等效的波传播。 因此,紧张的射频前端生产商已经开始生产以POI为衬底的滤波器,紧张采取的规格是直径150毫米的POI,此款POI产品作为第一个利用Smart CutTM技能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。 从未来的技能发展来看,Soitec操持利用铌酸锂代替钽酸锂,从而更好地把握滤波器的带宽,同时也在开拓直径200毫米的POI衬底,以降落总体本钱。
POI衬底SAW可取代TC-SAW和BAW滤波器有不同的类型,包括SAW、BAW、XBAR等,而POI衬底的SAW以其独特的性能上风在5G架构上能够取代TC-SAW(温度补偿型SAW)和BAW。
Christophe Didier解析,SAW对温度过于敏感,温度变革会影响频率,但这种温度的敏感是可以改进的,这种温度带来的变革叫做TCF,衡量单位是ppm.K,改进方法便是通过TC-SAW(温度补偿型SAW)加上一层温度补偿层。
来源:Soitec
其余一项滤波器技能BAW(体声波),它的过程特殊繁芜,须要很多步骤才能搭建一个声学上须要的“腔”。 通过比拟可以看到,基于POI衬底的SAW技能上风便是能源效率更高,比TC-SAW的能源损耗更小。以是它相对付SAW和TC-SAW,得到了更高频率、更广带宽。相对BAW来说,这种基于POI衬底的SAW工艺流程更大略且本钱更低。由于可以将很多个滤波器集成在同一个芯片上,以是面积也更小。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都要大略很多。 通过几组测试数据来看基于POI衬底的SAW性能与上风: 第一个系数是品质系数,采取Bode Q来丈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),这是跟温度干系的、导致频率变革的一个系数,我们测得的TCF是小于10 ppm.K-1。 相较于TC-SAW一样平常用于低频段和中频段的滤波技能,BAW则一样平常用于中频段和高频段,POI衬底的SAW可以办理中频段和高频段这两个频段的技能难题,在5G滤波器方面成为取代TC-SAW和BAW的更优办理方案。
市场前景滤波器在5G智好手机上是非常关键的组件,鉴于5G的MIMO、载波聚合等技能的利用,估量智好手机在5G时期的前端模块的滤波器面积将会增加50%。
根据Yole Development的数据,射频滤波器未来的市场规模从2018年的31亿美元有望上升到2025年的约51亿美元。就POI衬底的代价而言,Christophe Didier认为POI衬底将会成为未来几年的一项行业标准。到2024年估量POI衬底的可做事市场规模将达到100万片的晶圆。
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