Korkean suorituskyvyn heterogeeninen substraatti RF-akustisille laitteille (LNOSiC)

Lyhyt kuvaus:

RF-etupäämoduuli on kriittinen osa nykyaikaisia mobiiliviestintäjärjestelmiä, ja RF-suodattimet ovat sen tärkeimpiä rakennuspalikoita. RF-suodattimien suorituskyky määrää suoraan spektrin käyttöasteen, signaalin eheyden, virrankulutuksen ja järjestelmän yleisen luotettavuuden. 5G NR -taajuuskaistojen käyttöönoton ja jatkuvan kehityksen myötä kohti tulevaisuuden langattomia standardeja RF-suodattimien on toimittava...korkeammat taajuudet, laajempi kaistanleveys, korkeammat tehotasot ja parempi lämpöstabiilius.

Tällä hetkellä huippuluokan RF-akustiset suodattimet ovat edelleen erittäin riippuvaisia tuontiteknologioista, kun taas kotimainen kehitys materiaalien, laitearkkitehtuurien ja valmistusprosessien osalta on suhteellisen rajallista. Siksi tehokkaiden, skaalautuvien ja kustannustehokkaiden RF-suodatinratkaisujen saavuttaminen on strategisesti erittäin tärkeää.

Lähetä meille sähköpostia

Ominaisuudet

Yksityiskohtainen kaavio

Tuotteen yleiskatsaus

Alan tausta ja tekniset haasteet

Pinta-akustisten aaltojen (SAW) ja massaakustisten aaltojen (BAW) suodattimet ovat kaksi hallitsevaa tekniikkaa mobiilien RF-etupään sovelluksissa erinomaisen taajuusselektiivisyytensä, korkean laatukertoimensa (Q) ja alhaisen väliinkytkentähäviönsä ansiosta. Näistä SAW-suodattimilla on selkeitä etujakustannukset, prosessin kypsyys ja laajamittainen valmistettavuus, mikä tekee niistä valtavirran ratkaisun kotimaisessa RF-suodatinteollisuudessa.

Perinteisillä SAW-suodattimilla on kuitenkin luontaisia rajoituksia, kun niitä käytetään edistyneissä 4G- ja 5G-tietoliikennejärjestelmissä, mukaan lukien:

Rajoitettu keskitaajuus, joka rajoittaa keski- ja ylätaajuuksien 5G NR -spektrin kattavuutta
Riittämätön Q-tekijä, joka rajoittaa kaistanleveyttä ja järjestelmän suorituskykyä
Voimakas lämpötilan vaihtelu
Rajoitettu tehonkäsittelykyky

Näiden rajoitusten voittaminen säilyttäen samalla SAW-teknologian rakenteelliset ja prosessiin liittyvät edut on keskeinen tekninen haaste seuraavan sukupolven RF-akustisille laitteille.

Suunnittelufilosofia ja tekninen lähestymistapa

Fyysisestä näkökulmasta:

Korkeampi toimintataajuusvaatii akustisia moodia, joilla on suurempi vaihenopeus identtisillä aallonpituusolosuhteilla
Leveämpi kaistanleveysvaatii suurempia sähkömekaanisia kytkentäkertoimia
Suurempi tehonkestoriippuu alustoista, joilla on erinomainen lämmönjohtavuus, mekaaninen kestävyys ja alhainen akustinen häviö

Tämän ymmärryksen perusteellasuunnittelutiimimmeon kehittänyt uuden heterogeenisen integraatiolähestymistavan yhdistämälläyksikiteiset litiumniobaatti (LiNbO₃, LN) pietsosähköiset ohutkalvotkanssasuuren äänennopeuden ja korkean lämmönjohtavuuden omaavat tukialustat, kuten piikarbidi (SiC). Tätä integroitua rakennetta kutsutaanLNOSiC.

Ydinteknologia: LNOSiC heterogeeninen substraatti

LNOSiC-alusta tarjoaa synergistisiä suorituskykyetuja materiaalien ja rakenteiden yhteissuunnittelun avulla:

Korkea sähkömekaaninen kytkentä

Yksikiteinen LN-ohutkalvo omaa erinomaiset pietsosähköiset ominaisuudet, jotka mahdollistavat pinta-akustisten aaltojen (SAW) ja Lamb-aaltojen tehokkaan virittämisen suurilla sähkömekaanisilla kytkentäkertoimilla, mikä tukee laajakaistaisten RF-suodatinrakenteiden suunnittelua.

Korkea taajuus ja korkea Q-suorituskyky

Tukialustan suuri akustinen nopeus mahdollistaa korkeammat toimintataajuudet ja samalla tehokkaasti vaimentaa akustista energiavuotoa, mikä johtaa parantuneisiin laatutekijöihin.

Erinomainen lämmönhallinta

Tukialustat, kuten piikarbidi (SiC), tarjoavat poikkeuksellisen lämmönjohtavuuden, mikä parantaa merkittävästi tehonkestoa ja pitkäaikaista toimintavakautta suurilla radiotaajuustehon olosuhteissa.

Prosessien yhteensopivuus ja skaalautuvuus

Heterogeeninen substraatti on täysin yhteensopiva olemassa olevien SAW-valmistusprosessien kanssa, mikä helpottaa sujuvaa teknologiansiirtoa, skaalautuvaa valmistusta ja kustannustehokasta tuotantoa.

Laiteyhteensopivuus ja järjestelmätason edut

Heterogeeninen LNOSiC-substraatti tukee useita RF-akustisten laitteiden arkkitehtuureja yhdellä materiaalialustalla, mukaan lukien:

Perinteiset SAW-suodattimet
Lämpötilakompensoidut SAW-laitteet (TC-SAW)
Eristeillä parannetut tehokkaat SAW-laitteet (IHP-SAW)
Korkeataajuiset Lamb-aallon akustiset resonaattorit

Periaatteessa yksi LNOSiC-kiekko voi tukeamonikaistaiset RF-suodinryhmät, jotka kattavat 3G-, 4G- ja 5G-sovellukset, joka tarjoaa todellisen”Kaikki yhdessä” RF-akustinen alustaratkaisuTämä lähestymistapa vähentää järjestelmän monimutkaisuutta ja mahdollistaa samalla paremman suorituskyvyn ja suuremman integrointitiheyden.

Strateginen arvo ja teollinen vaikutus

Säilyttämällä SAW-teknologian kustannus- ja prosessiedut ja saavuttamalla samalla merkittävän suorituskyvyn parannuksen, LNOSiC-heterogeeninen substraatti tarjoaakäytännöllinen, valmistettavissa oleva ja skaalautuva polkukohti huippuluokan RF-akustisia laitteita.

Tämä ratkaisu ei ainoastaan tue laajamittaista käyttöönottoa 4G- ja 5G-tietoliikennejärjestelmissä, vaan se luo myös vankan materiaali- ja teknologiapohjan tulevaisuuden korkeataajuuksisille ja suuritehoisille RF-akustisille laitteille. Se on ratkaiseva askel kohti huippuluokan RF-suodattimien korvaamista kotimaassa ja pitkän aikavälin teknologista omavaraisuutta.

LNOSICin usein kysytyt kysymykset

K1: Miten LNOSiC eroaa perinteisistä SAW-alustoista?

A:Perinteiset SAW-laitteet valmistetaan tyypillisesti pietsosähköisille alustoille, mikä rajoittaa taajuutta, Q-kerrointa ja tehonkestoa. LNOSiC yhdistää yksikiteisen LN-ohutkalvon suurnopeus- ja korkean lämmönjohtavuuden omaavaan alustaan, mikä mahdollistaa toiminnan korkeammilla taajuuksilla, laajemman kaistanleveyden ja merkittävästi parannetun tehonkeston säilyttäen samalla SAW-prosessin yhteensopivuuden.

K2: Miten LNOSiC vertautuu BAW/FBAR-teknologioihin?

A:BAW-suodattimet ovat erinomaisia erittäin korkeilla taajuuksilla, mutta vaativat monimutkaisia valmistusprosesseja ja ovat kalliimpia. LNOSiC tarjoaa täydentävän ratkaisun laajentamalla SAW-teknologiaa korkeammille taajuusalueille alhaisemmilla kustannuksilla, paremmalla prosessikypsyydellä ja suuremmalla joustavuudella monikaistaintegraatiossa.

K3: Sopiiko LNOSiC 5G NR -sovelluksiin?

A:Kyllä. LNOSiC:n suuri akustinen nopeus, suuri sähkömekaaninen kytkentä ja erinomainen lämmönhallinta tekevät siitä sopivan keski- ja korkeataajuuksisille 5G NR -suodattimille, mukaan lukien sovellukset, jotka vaativat laajaa kaistanleveyttä ja suurta tehonkestoa.

Tietoa meistä

XKH on erikoistunut erikoisoptisten lasien ja uusien kristallimateriaalien korkean teknologian kehittämiseen, tuotantoon ja myyntiin. Tuotteemme palvelevat optista elektroniikkaa, kulutuselektroniikkaa ja sotilaskäyttöön. Tarjoamme safiirioptisia komponentteja, matkapuhelinten linssinsuojuksia, keraamia, LT-, piikarbidi-SIC-, kvartsi- ja puolijohdekidekiekkoja. Ammattitaitoisen asiantuntemuksen ja huippuluokan laitteiden avulla olemme erinomaisia epästandardien tuotteiden prosessoinnissa ja tavoitteenamme on olla johtava optoelektronisten materiaalien korkean teknologian yritys.