新时代新征程新伟业丨打破技术垄断国产高频滤波器即将在新乡量产-焦作网WWW.JZRB.COM

新时代新征程新伟业丨打破技术垄断国产高频滤波器即将在新乡量产

2023-7-18 11:44:33 来源：大河网-河南日报

“滤波器是移动通信射频前端的核心部件之一，主要应用于无线通信领域，其中手机占据着约70%的需求。我们以很低的成本，实现了高频滤波器的国产化，在打破国外垄断的同时，有望推动滤波器芯片价格大幅下降。”

　　河南日报记者赵振杰河南日报社全媒体记者袁楠通讯员刘阳林子俊

　　全球高频滤波器领域迎来“中国玩家”，“中国智造”故事又多了一位“续写者”。

　　“我们以很低的成本，实现了高频滤波器的国产化，在打破国外垄断的同时，有望推动滤波器芯片价格大幅下降。”7月15日，在新乡经开区，河南科之诚第三代半导体碳基芯片有限公司负责人谢波玮说，由该公司研发的金刚石基2GHz-10GHz高频射频滤波器已经完成核心技术攻关，即将实现量产。

　　全新技术路线

　　国产高频滤波器从无到有

　　滤波器是移动通信射频前端的核心部件之一，主要应用于无线通信领域，其中手机占据着约70%的需求。

　　滤波器有什么用？

　　“好比身处一个嘈杂的菜市场内，我只想听到你说的话，就需要过滤掉其他杂音，这就是滤波器的作用。”谢波玮解释说。

　　据介绍，我国每年大约需要200亿颗滤波器芯片，其中低频滤波器90%以上从国外进口，价格更高的高频滤波器更是无法自主生产。

　　“之所以会这样，主要源于材料和专利的限制。”谢波玮说，一方面，国内目前无法大规模生产制造滤波器芯片的材料——高品质电子级铌酸锂、钽酸锂单晶；另一方面，国外长期的发展已经形成了明确的专利壁垒。

　　也就是说，高频滤波器要真正实现国产，必须在芯片基础材料和技术专利上双双取得突破。

　　科之诚公司与中国科学院电工研究所经过8年的联合攻关，在基础材料领域提出了“金刚石+氮化铝”的材料体系，在电路设计方面全新设计了“螺旋结构的IDT换能电路”，最终推出了高频金刚石基射频滤波器产品，绕过了传统技术路线的专利限制，打破了国外在高频滤波器领域的垄断，填补了国内空白。

　　今年年初，该项目从全国2800多个技术项目中脱颖而出，获得了由科技部主办的2022年全国颠覆性技术创新大赛总决赛最高奖——优胜奖，并被推荐进入科技部颠覆性技术备选库。

　　从1000元到1毛钱

　　产业化的关键在成本

　　“我们这项技术创新最大的亮点是通过材料创新，以更低成本的工艺实现了高频性能，可谓是物美价廉。”谢波玮说。

　　事实上，用金刚石晶片制造滤波器芯片早有前人尝试，虽然产品性能非常好，但单颗芯片成本在1000元以上，只在军工等特殊领域应用，无法实现产业化。

　　科之诚公司的思路是，不完全采用金刚石作为基础材料，而是依然以硅基晶圆片为支撑层，让金刚石以薄膜的形式“生长”在上面，作为功能层再进行电路设计。

　　在实际攻关中，该公司突破了“大面积、高平整度金刚石薄膜沉积”“氮化铝多元素共掺杂、高平整度C轴择优取向薄膜”等技术难点，成功将一块芯片的金刚石使用成本从1000元降到了0.1元。

　　目前，科之诚公司已申请了多项专利，掌握了2英寸至6英寸硅基金刚石薄膜制备工艺、2英寸至6英寸取向压电薄膜制备工艺，以及金刚石基射频滤波器芯片的设计、半导体工艺、封装、检测技术，并完成全工艺流片验证，将高频滤波器芯片的总体成本控制在0.6元左右，形成了巨大的价格优势。

　　高端成果为何落户河南

　　一项国际前沿的技术成果，为何最终选择落户河南、在新乡进行转化？

　　“刚刚我们提到的1000元，其实还是采用‘电子级人造金刚石晶片’生产芯片的成本，如果是天然钻石，每一颗芯片的成本可能要高达上万元。”谢波玮的这句话，道出了其中玄机。

　　世界超硬材料看中国，中国超硬材料看河南。我省超硬材料产量占全球的70%以上，人造金刚石产量占全国的80%，得天独厚的产业基础和政策支持，成了科之诚公司落户新乡的主要原因。同时，新乡经开区在用地、融资等方面同样给予了大量帮助。

　　业内专家评价，科之诚公司的这项技术将拓展金刚石在新领域的应用，进一步巩固河南在人造金刚石领域的引领地位，未来有望在国内打造一个产值数百亿元的涵盖金刚石基多层膜晶圆、滤波器芯片制造、封装测试的第三代半导体产业集群。