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BAW/FBAR高頻優勢凸顯 將與SAW齊頭並進
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目前,智慧手機中使用的射頻濾波器主要有SAW濾波器和BAW/FBAR濾波器兩大類。與傳統的SAW濾波器相比,BAW/FBAR濾波器在性能上有明顯優勢,但是相應的生產成本也更高。當頻段越來越多時,就需要使用載波聚合技術,這時候必須採用BAW/FBAR濾波器才能有效解決頻段之間相互幹擾的問題。

FBAR是一種基於體聲波的諧振技術,它是利用壓電薄膜的逆壓電效應將電能量(信號)轉換成聲波,從而形成諧振。與以往的濾波器不同,FBAR是使用矽底板、借助MEMS技術以及薄膜技術製造出來的。在電子元器件不斷朝著微型化和低功耗方向發展的當下,FBAR是被業界認為最有可能實現射頻模組全集成化的濾波器。

蘇州漢天下電子有限公司副董事長賴亞明在採訪時告訴記者:“Avago是業內第一家推出FBAR濾波器的廠商,在行業中擁有極高知名度,FBAR濾波器也因此被許多人看作一個大的品類。但從根本原理來看,FBAR濾波器也是BAW濾波器的一種。如果單單從Q值方面來看,FBAR濾波器更具優勢。”

“與傳統的SAW濾波器相比,BAW/FBAR濾波器的優勢主要體現在四大方面。首先是擁有更好的性能,一般使用Q值來衡量濾波器的性能,BAW/FBAR濾波器的Q值在高頻區間遠遠高於SAW濾波器,在2GHz頻段的Q值可以達到2000到3000之間,而SAW濾波器在該頻段大概只能達到1000左右;第二個方面是BAW/FBAR濾波器適用於更高的頻率,可以適用於10GHz內頻率,甚至還能更高。以往普遍認為SAW濾波器只適合用於2GHz以下頻段,目前憑藉在工藝上的進步帶來了一些新的突破,但對於3GHz以上工作頻段依舊很難適應;第三個方面在於溫差,BAW/FBAR濾波器對溫度變化不太敏感。相較而言,SAW濾波器的溫差明顯大於BAW/FBAR濾波器,通常會大一倍以上。正因為在溫度敏感性方面的差異,使BAW/FBAR濾波器的損耗會小很多;第四個方面在於BAW/FBAR濾波器的功率承受能力明顯優於SAW濾波器。”針對BAW/FBAR濾波器在性能方面的優勢,賴亞明歸納為上述四個方面。

雖然單從性能參數上看,BAW/FBAR濾波器要明顯強於SAW濾波器,但賴亞明認為在接下來很長一段時間內,BAW/FBAR濾波器並不會直接取代SAW濾波器,兩者將會是齊頭並進的狀態。他表示:“BAW/FBAR波濾波器更適合高頻,尤其在5G的重要頻段,提供最佳性能的產品,而SAW濾波器無法滿足性能上的要求。目前,BAW/FBAR濾波器在5G市場的出貨量還不大,但接下來會逐步起量,BAW/FBAR濾波器有很大新增的市場空間。但在性能要求不高的應用中,SAW濾波器的整體市場也還在增長中,所以說BAW/FBAR濾波器將與SAW濾波器齊頭並進。”

目前,傳統SAW濾波器市場已經趨於穩定,日本廠商佔據絕對優勢地位,僅Muruta、TDK和Taiyo Yuden三家便佔據了接近9成市場份額。但SAW濾波器由於物理條件的限制,通常只在2GHz以下的頻率區間使用。此外,SAW濾波器對溫度變化過於敏感,性能容易受溫度升高的影響而變差。針對SAW濾波器的溫差特性,陳超提到一種工藝:“為了強化SAW濾波器的溫度適應性,可以通過給SAW濾波器表面塗抹保護層的方式,但這項工藝比較複雜,還會直接導致成本的上升。當頻段越來越多,甚至需要使用載波聚合的時候,就必須得用BAW/FBAR技術才能解決頻段間的相互幹擾問題。”

陳超認為:“BAW/FBAR濾波器的關鍵性能在於低插入損耗和高Q值等優點。不過,與SAW濾波器相比,BAW/FBAR濾波器仍面臨著成本過高、量產工藝不夠成熟等問題。隨著多頻段、載波聚合和共存幹擾的需求及要求愈加嚴格,需要用到的濾波器個數將會明顯增加。此外,BAW/FBAR濾波器的尺寸也會隨著頻率的升高而降低。”

“2GHz頻率很可能會成為BAW/FBAR濾波器和SAW濾波器的分野。BAW/FBAR濾波器將會在高性能、高頻率及高功率的應用需求中被採用,而SAW濾波器憑藉價格優勢也會在性能、頻率指標要求不高的領域佔領更大市場。”

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