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      鄭州華晶金剛石股份有限公司

      打破技術壟斷 國產高頻濾波器即將在新鄉量產

      關鍵詞 濾波器|2023-07-18 09:04:38|來源 河南日報
      摘要 “濾波器是移動通信射頻前端的核心部件之一,主要應用于無線通信領域,其中手機占據著約70%的需求。我們以很低的成本,實現了高頻濾波器的國產化,在打破國外壟斷的同時,有望推動濾波器芯片...

             “濾波器是移動通信射頻前端的核心部件之一,主要應用于無線通信領域,其中手機占據著約70%的需求。我們以很低的成本,實現了高頻濾波器的國產化,在打破國外壟斷的同時,有望推動濾波器芯片價格大幅下降。”

             全球高頻濾波器領域迎來“中國玩家”,“中國智造”故事又多了一位“續寫者”。

             “我們以很低的成本,實現了高頻濾波器的國產化,在打破國外壟斷的同時,有望推動濾波器芯片價格大幅下降。”7月15日,在新鄉經開區,河南科之誠第三代半導體碳基芯片有限公司負責人謝波瑋說,由該公司研發的金剛石基2GHz-10GHz高頻射頻濾波器已經完成核心技術攻關,即將實現量產。

             全新技術路線

        國產高頻濾波器從無到有

             濾波器是移動通信射頻前端的核心部件之一,主要應用于無線通信領域,其中手機占據著約70%的需求。

             濾波器有什么用?

             “好比身處一個嘈雜的菜市場內,我只想聽到你說的話,就需要過濾掉其他雜音,這就是濾波器的作用。”謝波瑋解釋說。

             據介紹,我國每年大約需要200億顆濾波器芯片,其中低頻濾波器90%以上從國外進口,價格更高的高頻濾波器更是無法自主生產。

             “之所以會這樣,主要源于材料和專利的限制。”謝波瑋說,一方面,國內目前無法大規模生產制造濾波器芯片的材料——高品質電子級鈮酸鋰、鉭酸鋰單晶;另一方面,國外長期的發展已經形成了明確的專利壁壘。

             也就是說,高頻濾波器要真正實現國產,必須在芯片基礎材料和技術專利上雙雙取得突破。

             科之誠公司與中國科學院電工研究所經過8年的聯合攻關,在基礎材料領域提出了“金剛石+氮化鋁”的材料體系,在電路設計方面全新設計了“螺旋結構的IDT換能電路”,最終推出了高頻金剛石基射頻濾波器產品,繞過了傳統技術路線的專利限制,打破了國外在高頻濾波器領域的壟斷,填補了國內空白。

             今年年初,該項目從全國2800多個技術項目中脫穎而出,獲得了由科技部主辦的2022年全國顛覆性技術創新大賽總決賽最高獎——優勝獎,并被推薦進入科技部顛覆性技術備選庫。

             從1000元到1毛錢

        產業化的關鍵在成本

             “我們這項技術創新最大的亮點是通過材料創新,以更低成本的工藝實現了高頻性能,可謂是物美價廉。”謝波瑋說。

             事實上,用金剛石晶片制造濾波器芯片早有前人嘗試,雖然產品性能非常好,但單顆芯片成本在1000元以上,只在軍工等特殊領域應用,無法實現產業化。

             科之誠公司的思路是,不完全采用金剛石作為基礎材料,而是依然以硅基晶圓片為支撐層,讓金剛石以薄膜的形式“生長”在上面,作為功能層再進行電路設計。

             在實際攻關中,該公司突破了“大面積、高平整度金剛石薄膜沉積”“氮化鋁多元素共摻雜、高平整度C軸擇優取向薄膜”等技術難點,成功將一塊芯片的金剛石使用成本從1000元降到了0.1元。

             目前,科之誠公司已申請了多項專利,掌握了2英寸至6英寸硅基金剛石薄膜制備工藝、2英寸至6英寸取向壓電薄膜制備工藝,以及金剛石基射頻濾波器芯片的設計、半導體工藝、封裝、檢測技術,并完成全工藝流片驗證,將高頻濾波器芯片的總體成本控制在0.6元左右,形成了巨大的價格優勢。

        高端成果為何落戶河南

             一項國際前沿的技術成果,為何最終選擇落戶河南、在新鄉進行轉化?

             “剛剛我們提到的1000元,其實還是采用‘電子級人造金剛石晶片’生產芯片的成本,如果是天然鉆石,每一顆芯片的成本可能要高達上萬元。”謝波瑋的這句話,道出了其中玄機。

             世界超硬材料看中國,中國超硬材料看河南。我省超硬材料產量占全球的70%以上,人造金剛石產量占全國的80%,得天獨厚的產業基礎和政策支持,成了科之誠公司落戶新鄉的主要原因。同時,新鄉經開區在用地、融資等方面同樣給予了大量幫助。

             業內專家評價,科之誠公司的這項技術將拓展金剛石在新領域的應用,進一步鞏固河南在人造金剛石領域的引領地位,未來有望在國內打造一個產值數百億元的涵蓋金剛石基多層膜晶圓、濾波器芯片制造、封裝測試的第三代半導體產業集群。

       

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