زیرلایه ناهمگن با کارایی بالا برای دستگاههای صوتی RF (LNOSiC)
نمودار تفصیلی
بررسی اجمالی محصول
ماژول جلویی RF یک جزء حیاتی از سیستمهای ارتباطی سیار مدرن است و فیلترهای RF از جمله ضروریترین بلوکهای سازنده آن هستند. عملکرد فیلترهای RF مستقیماً راندمان استفاده از طیف، یکپارچگی سیگنال، مصرف برق و قابلیت اطمینان کلی سیستم را تعیین میکند. با معرفی باندهای فرکانسی 5G NR و تکامل مداوم به سمت استانداردهای بیسیم آینده، فیلترهای RF برای کار در ... مورد نیاز هستند.فرکانسهای بالاتر، پهنای باند وسیعتر، سطوح توان بالاتر و پایداری حرارتی بهبود یافته.
در حال حاضر، فیلترهای آکوستیک RF رده بالا همچنان به شدت به فناوریهای وارداتی وابسته هستند، در حالی که توسعه داخلی در زمینه مواد، معماری دستگاهها و فرآیندهای تولید نسبتاً محدود است. بنابراین، دستیابی به راهحلهای فیلتر RF با کارایی بالا، مقیاسپذیر و مقرونبهصرفه از اهمیت استراتژیک بالایی برخوردار است.
پیشینه صنعت و چالشهای فنی
فیلترهای موج آکوستیک سطحی (SAW) و موج آکوستیک حجمی (BAW) به دلیل گزینشپذیری فرکانس عالی، ضریب کیفیت بالا (Q) و تلفات عبوری کم، دو فناوری غالب در کاربردهای RF موبایل هستند. در میان آنها، فیلترهای SAW مزایای آشکاری در ... ارائه میدهند.هزینه، بلوغ فرآیند و قابلیت تولید در مقیاس بزرگو آنها را به راه حل اصلی در صنعت فیلتر RF داخلی تبدیل میکند.
با این حال، فیلترهای SAW معمولی هنگام استفاده در سیستمهای ارتباطی پیشرفته 4G و 5G با محدودیتهای ذاتی مواجه هستند، از جمله:
-
فرکانس مرکزی محدود، پوشش طیف 5G NR باند میانی و بالا را محدود میکند
-
ضریب Q ناکافی، محدودکننده پهنای باند و عملکرد سیستم
-
رانش دمایی قابل توجه
-
قابلیت مدیریت توان محدود
غلبه بر این محدودیتها ضمن حفظ مزایای ساختاری و فرآیندی فناوری SAW، یک چالش فنی کلیدی برای دستگاههای صوتی RF نسل بعدی است.
فلسفه طراحی و رویکرد فنی
از دیدگاه فیزیکی:
-
فرکانس کاری بالاترنیازمند مدهای صوتی با سرعت فاز بالاتر در شرایط طول موج یکسان است
-
پهنای باند وسیعترضرایب کوپلینگ الکترومکانیکی بزرگتری را میطلبد
-
قدرت پردازش بالاتربه زیرلایههایی با رسانایی حرارتی عالی، استحکام مکانیکی و افت آکوستیک کم بستگی دارد
بر اساس این تفاهم،تیم مهندسی مابا ترکیب، یک رویکرد ادغام ناهمگن جدید توسعه داده استلایههای نازک پیزوالکتریک تک کریستالی نیوبات لیتیوم (LiNbO₃، LN)بازیرلایههای پشتیبان با سرعت صوتی بالا و رسانایی حرارتی بالامانند کاربید سیلیکون (SiC). این ساختار یکپارچه به عنوانLNOSiC.
فناوری اصلی: زیرلایه ناهمگن LNOSiC
پلتفرم LNOSiC از طریق طراحی مشترک مواد و سازه، مزایای عملکردی همافزایی ارائه میدهد:
کوپلینگ الکترومکانیکی بالا
لایه نازک تک کریستالی LN خواص پیزوالکتریک عالی از خود نشان میدهد و امکان تحریک کارآمد امواج صوتی سطحی (SAW) و امواج لمب را با ضرایب کوپلینگ الکترومکانیکی بزرگ فراهم میکند و در نتیجه از طراحی فیلترهای RF پهن باند پشتیبانی میکند.
فرکانس بالا و عملکرد با Q بالا
سرعت بالای آکوستیک بستر نگهدارنده، فرکانسهای عملیاتی بالاتر را امکانپذیر میکند و در عین حال به طور مؤثر نشت انرژی آکوستیک را سرکوب میکند و در نتیجه فاکتورهای کیفیت بهبود مییابند.
مدیریت حرارتی برتر
زیرلایههای پشتیبان مانند SiC رسانایی حرارتی فوقالعادهای را فراهم میکنند که به طور قابل توجهی قابلیت انتقال توان و پایداری عملیاتی طولانی مدت را در شرایط توان RF بالا افزایش میدهد.
سازگاری و مقیاسپذیری فرآیند
زیرلایه ناهمگن کاملاً با فرآیندهای ساخت SAW موجود سازگار است و انتقال روان فناوری، تولید مقیاسپذیر و تولید مقرونبهصرفه را تسهیل میکند.
سازگاری دستگاه و مزایای سطح سیستم
زیرلایه ناهمگن LNOSiC از معماریهای مختلف دستگاههای آکوستیک RF روی یک پلتفرم ماده واحد پشتیبانی میکند، از جمله:
-
فیلترهای SAW معمولی
-
دستگاههای SAW با جبران دما (TC-SAW)
-
دستگاههای SAW با عملکرد بالا و عایقبندی شده (IHP-SAW)
-
تشدیدگرهای صوتی موج لمب با فرکانس بالا
در اصل، یک ویفر LNOSiC میتواند پشتیبانی کندآرایههای فیلتر RF چند باندی که کاربردهای 3G، 4G و 5G را پوشش میدهند، ارائه یک حقیقتراهکار جامع برای زیرلایه آکوستیک RFاین رویکرد پیچیدگی سیستم را کاهش میدهد و در عین حال عملکرد بالاتر و تراکم ادغام بیشتری را امکانپذیر میسازد.
ارزش استراتژیک و تأثیر صنعتی
با حفظ مزایای هزینه و فرآیند فناوری SAW و در عین حال دستیابی به جهشی قابل توجه در عملکرد، زیرلایه ناهمگن LNOSiC ...مسیر عملی، قابل ساخت و مقیاسپذیربه سوی دستگاههای صوتی RF پیشرفته.
این راهکار نه تنها از استقرار در مقیاس بزرگ در سیستمهای ارتباطی 4G و 5G پشتیبانی میکند، بلکه پایه و اساس محکمی از مواد و فناوری را برای دستگاههای صوتی RF با فرکانس بالا و توان بالا در آینده ایجاد میکند. این یک گام مهم به سوی جایگزینی داخلی فیلترهای RF پیشرفته و خوداتکایی فناوری در درازمدت است.
سوالات متداول LNOSIC
سوال ۱: LNOSiC چه تفاوتی با زیرلایههای SAW مرسوم دارد؟
A:دستگاههای SAW مرسوم معمولاً روی زیرلایههای پیزوالکتریک حجیم ساخته میشوند که فرکانس، ضریب Q و توان مصرفی را محدود میکند. LNOSiC یک لایه نازک LN تک کریستالی را با یک زیرلایه با سرعت بالا و رسانایی حرارتی بالا ادغام میکند و امکان عملکرد در فرکانس بالاتر، پهنای باند وسیعتر و قابلیت توان بهبود یافته را فراهم میکند و در عین حال سازگاری با فرآیند SAW را نیز حفظ میکند.
سوال ۲: LNOSiC در مقایسه با فناوریهای BAW/FBAR چگونه است؟
A:فیلترهای BAW در فرکانسهای بسیار بالا عملکرد فوقالعادهای دارند، اما به فرآیندهای ساخت پیچیدهای نیاز دارند و هزینههای بالاتری را متحمل میشوند. LNOSiC با گسترش فناوری SAW به باندهای فرکانسی بالاتر با هزینه کمتر، بلوغ فرآیند بهتر و انعطافپذیری بیشتر برای ادغام چند باندی، یک راهحل مکمل ارائه میدهد.
سوال ۳: آیا LNOSiC برای کاربردهای 5G NR مناسب است؟
A:بله. سرعت آکوستیک بالا، کوپلینگ الکترومکانیکی بزرگ و مدیریت حرارتی برتر LNOSiC، آن را برای فیلترهای NR باند متوسط و بالا 5G، از جمله کاربردهایی که به پهنای باند وسیع و توان بالا نیاز دارند، بسیار مناسب میکند.
درباره ما
شرکت XKH در زمینه توسعه، تولید و فروش شیشههای نوری ویژه و مواد کریستالی جدید با فناوری پیشرفته تخصص دارد. محصولات ما در حوزه الکترونیک نوری، لوازم الکترونیکی مصرفی و نظامی کاربرد دارند. ما قطعات نوری یاقوت کبود، پوشش لنز تلفن همراه، سرامیک، LT، سیلیکون کاربید SIC، کوارتز و ویفرهای کریستالی نیمههادی ارائه میدهیم. با تخصص ماهرانه و تجهیزات پیشرفته، ما در پردازش محصولات غیر استاندارد سرآمد هستیم و قصد داریم به یک شرکت پیشرو در زمینه مواد نوری-الکترونیکی با فناوری پیشرفته تبدیل شویم.
