5G时代射频前端器件面临新挑战,如何让功率器件向智能化发展

本周，以“象由芯生·科技服务人民”为主题的2020紫光展锐市场峰会在上海召开。

同期举行的“智能功率专题论坛”上，紫光展锐携手来自三安集成电路、晨宸辰科技、迦美信芯、成都电子科技大学、西安交通大学、东南大学等产学研合作伙伴的专家开展“智能功率专题论坛”，深度分享了有关射频前端、射频滤波器以及功率器件领域的技术发展洞见，共同推进产业技术进步发展。

5G时代射频前端器件面临新挑战

射频前端，是移动通信设备的重要组成部分。据预测，到2025年全球射频前端市场规模将达258亿美金，目前射频前端市场全球前五中的美日公司占据80%份额，前十还看不到国产公司的身影，射频前端国产化需求非常迫切。预计2022年射频滤波器（SAW+BAW）市场规模为160亿美元，年增长率19%，射频滤波器是射频前端元件市场的主要增长点。

而随着5G时代的到来，为满足5G大带宽、低时延、大连接的新要求，同时为了满足终端小型化、高集成度需求，对射频前端器件也提成众多新挑战。

紫光展锐高级副总裁宓晓珑指出：5G时代，射频前端器件不但需要采用新材料、新工艺，更需要注入新设计理念；同时5G能耗的增加对功率器件也提出了更高要求，功率器件要向更高效的方向发展。面对如此复杂挑战，紫光展锐必须承担好自身的义务与责任，更需要产业上下游共同努力和应对，共同推动产业技术进步，让功率器件插上智能的翅膀。

紫光展锐陈景分析了射频滤波器的机遇与挑战--伴随5G核心技术，如CA、Massive MIMO以及高阶QAM等射频前端元器件数量和市场份额的大幅度增加，其中滤波器增长速度最快。手机滤波器的市场趋势来看，分离和模组化的滤波器数量均呈快速上涨趋势，集成滤波器产品的增长势头强劲。总体来看，目前射频滤波器市场主要被美国、日本和韩国垄断，但增长的滤波器市场滋养了各种创新与创业的机会，射频前端滤波器面临本土化的机遇，同时也充满着各种挑战--知识产权挑战、多工器挑战、模组类产品等挑战。

据介绍，紫光展锐的射频前端部门2007年推出2G PA，2011年推出3G PA，2015年推出4G PA，2020年推出5G PA，目前已在海信5G手机中先行量产。紫光展锐射频前端产品从2G到5G的不同产品已突破众多品牌客户，年出货量超过1亿颗。

新材料、新工艺、新设计理念

说到射频前端器件需要采用新材料、新工艺、注入新设计理念的趋势，众多合作伙伴在论坛演讲中进行了分享。

晨宸辰科技总经理陈飞解析了5G射频前端中晶圆级滤波器模组实现的挑战和机会--5G射频前端集成度大幅提升，5G射频方案的复杂性导致成本增加，模组方案需要更多制造产能。实现SAW滤波器的低成本晶圆级封装是射频前端模组的关键。为此，晨宸辰推出晶圆级封装方案第一代WLAP和第二代WLAP滤波器，晨宸辰已经部署月产一万片晶圆级滤波器封测产能和月产一千万颗SiP封测产能；未来晨宸辰将持续部署月产两万片晶圆滤波器级封测产能和月产三千万颗SiP封测产能。

成都电子科技大学教授吴传贵介绍了新一代单晶压电薄膜射频滤波器芯片技术，针对布拉格反射型声学器件结构，其团队建立了涵盖材料仿真计算、材料制备方法、器件结构设计、器件制备工艺和表征方法的完整技术链条新材料方面，突破了现有声学滤波器长期以来的带宽和频率双重瓶颈；新结构方面，提高工作频率，大幅减小芯片尺寸，满足模组化发展；新工艺方面，开发独创的制造工艺，减少流片步骤，降低制造成本。

迦美信芯CEO倪文海介绍了Sub-6GHz 5G NR平台上基于硅SOI CMOS工艺的核心射频器件。他指出，Sub-6GHz 5G NR平台上，滤波器其实还有很多是基于硅工艺的，这个特殊工艺叫SOI CMOS，需要核心射频器件。迦美信芯的差异化优势包括：一是专注细分领域，专注于射频前端的天线开关，天线调谐器和低噪放的产品开发与合作，与紫光展锐的5G平台合作是互补的关系；二是单衬底的SOI CMOS工艺设计，采用成熟的晶圆和封装工艺，做出高性能的产品；三是稳定的供应链，晶圆和封测都采用国内一流的供应商，供货稳定，封装与国际公司产品兼容，容易推广和备货；四是高性能的产品，130nm 110nm 55nm技术路线图，产品技术指标达到国际水准，能满足国际品牌客户需求，产品品类齐全，满足各种不同的应用需求。

西安交通大学教授王来利介绍了宽禁带功率半导体器件高密度封装集成技术。宽禁带功率器件将对应用带来革命性变化。宽禁带功率器件封装集成的主要挑战：电磁方面，目标是高功率密度、高频化、高效率、低寄生电感，技术方向是互连技术、封装结构、系统集成；温度方面，目标是高工作温度、低热阻、热膨胀系数匹配，技术方向是封装材料、互连技术、封装结构；可靠性方面，目标是高温与功率循环能力、强机械应力耐受力，技术方向是互连技术、封装材料、封装结构。所有电能变换的基础因素是功率模块。我们围绕器件做模块集成，平台研究应用领域包括电动汽车、电动系统、笔记本，主要应用场合包括智能电网、高压封装等。

三安功率器件技术市场总监叶念慈阐述了第三代半导体电力电子器件的优势：一是低导通电阻的高压操作，低传导损耗和高功率密度；二是高频开关，无源器件实现尺寸减小；三是高温应用，避免笨重的散热片。第三代半导体功率器件应用包括：QR Fly-Back， ACF Fly-Back；PFC/LLC。三安具备全产业链垂直整合优势，实现从原材料到器件封装的把控，提供多元化服务，客制化开发；优秀的研发团队，快速的信息反馈，完善的质量体系。现在第三代半导体的量还很小，市场应用暂时还没有铺开，业界要想办法把一些制造优势或设计优势能够集中展现，先度过比较困难的时期，之后才会有一个比较好的发展。

责任编辑：gt