如何看待BAW滤波器未来发展

大家好，这里是射频学堂，今天我们继续《芯片滤波器设计入门》的课程，我们从BAW谐振器开始，熟悉了芯片滤波器的基本概念和基本结构。然后在上一节讲义中，我们学习了一下压电效应和压电材料基础。材料是科技发展的基础，这个来源于居里夫妇的伟大发明，在今天这个无线时代终于又大放异彩。 声波器件的物理基础是压电效应，英文叫做Piezoelectricity，来源于Piezos（压力） 和Electro（电子）的组合，我觉得中文的意思更为明确，也就是这个材料 受到外力可以产生电场，相应的受到电场就可以产生形变。这个压电效应其实就是机械性能和电性能之间的耦合效应。

声波谐振器的发展史

贝尔实验室在电子和通信领域的贡献毋庸置疑，第一代声波谐振器的应用也是1960年始于贝尔实验室。当时主要是应用石英晶体和压电陶瓷材料来做一些声波谐振器，受限于当时工艺的限制，石英晶体薄膜的厚度大约是25微米，其对应的谐振频率约为60MHz。如何制造出更薄的压电薄膜来提升谐振器的工作频率是当时科学家的主要任务。 在20世纪70年代的时候，科学家们改变了思路，通过把压电层放置到一个基板上去替代单单降低压电层的厚度去实现更高的频率，其中Sliker 和 Robert 通过把压电材料 CdS 溅射到一个石英晶圆上实现了工作频率在279MHz的声波谐振器，其品质因数Q0可达5000？. 在1968年的时候， Page 把石英晶圆换成了硅晶圆。

 这种基于芯片工艺的制成，促成了声波器件的飞速发展。 在20世纪80年代，K. M. Lakin 和 J.S. Wang 利用ZnO 薄膜溅射到水晶膜片上，将声波谐振器的工作频率提升到了500MHz，并且将品质因数Q0提高到了9000.  同时，Grudkowski 也利用ZnO 薄膜放置在硅基片上实现了一个谐振频率在200MHz至500MHz的高Q0 的谐振器，也就是第一款空腔型体声波谐振器FBAR。在1990年，美国的westinghouse 研发中心第一次把FBAR 谐振器的工作频率提高到了GHz。

在1995年，Lakin 应用ALN薄膜制作了一款基于布拉格反射器的体声波谐振器 SMR，其工作频率高达1.6GHz。 但是第一款量产应用的声波滤波器来自于安捷伦公司，就职于安捷伦公司的Ruby于1994年开始研究体声波技术，并于1999年首次研发处工作于PCS1900MHz的FBAR双工器，并于2001年正式开始量产。随后NXP研发推出了2.3GHz 和1.9GHz 的FBAR产品。Skyworks， Triquint， 以及后来的Avago 都在声波滤波器方面有着较深的研究和产出。其中Avago 依然是这个领域的老大，在早期的一份市场报告中，Avago的声波滤波器占到65%， Triquint 占约26.4% ，而其他的仅占8.5% 左右。

声波谐振器的发展趋势

前几天一篇比较火的报道说国内的诺思技术已经把声波谐振器的机电耦合系数Kt2 推高到了21%。根据raod map 显示，诺思依然在研发提高机电耦合系数Kt2。诺思作为国内较早进入FBAR领域的公司，在技术方面确实有很多称道之处，专利布局，技术演进方面值得大家学习。

编辑：黄飞