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國(guó)產(chǎn)高頻濾波器即將在新鄉(xiāng)量產(chǎn)(新時(shí)代 新征程 新偉業(yè))

????“濾波器是移動(dòng)通信射頻前端的核心部件之一,主要應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域,其中手機(jī)占據(jù)著約70%的需求。我們以很低的成本,實(shí)現(xiàn)了高頻濾波器的國(guó)產(chǎn)化,在打破國(guó)外壟斷的同時(shí),有望推動(dòng)濾波器芯片價(jià)格大幅下降。”

????□本報(bào)記者?趙振杰?河南日?qǐng)?bào)社全媒體記者?袁楠?本報(bào)通訊員?劉陽(yáng)?林子俊

????全球高頻濾波器領(lǐng)域迎來“中國(guó)玩家”,“中國(guó)智造”故事又多了一位“續(xù)寫者”。

????“我們以很低的成本,實(shí)現(xiàn)了高頻濾波器的國(guó)產(chǎn)化,在打破國(guó)外壟斷的同時(shí),有望推動(dòng)濾波器芯片價(jià)格大幅下降?!?月15日,在新鄉(xiāng)經(jīng)開區(qū),河南科之誠(chéng)第三代半導(dǎo)體碳基芯片有限公司負(fù)責(zé)人謝波瑋說,由該公司研發(fā)的金剛石基2GHz-10GHz高頻射頻濾波器已經(jīng)完成核心技術(shù)攻關(guān),即將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

????全新技術(shù)路線

????國(guó)產(chǎn)高頻濾波器從無到有

????濾波器是移動(dòng)通信射頻前端的核心部件之一,主要應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域,其中手機(jī)占據(jù)著約70%的需求。

????濾波器有什么用?

????“好比身處一個(gè)嘈雜的菜市場(chǎng)內(nèi),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?!敝x波瑋解釋說。

????據(jù)介紹,我國(guó)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(guó)外進(jìn)口,價(jià)格更高的高頻濾波器更是無法自主生產(chǎn)。

????“之所以會(huì)這樣,主要源于材料和專利的限制。”謝波瑋說,一方面,國(guó)內(nèi)目前無法大規(guī)模生產(chǎn)制造濾波器芯片的材料——高品質(zhì)電子級(jí)鈮酸鋰、鉭酸鋰單晶;另一方面,國(guó)外長(zhǎng)期的發(fā)展已經(jīng)形成了明確的專利壁壘。

????也就是說,高頻濾波器要真正實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn),必須在芯片基礎(chǔ)材料和技術(shù)專利上雙雙取得突破。

????科之誠(chéng)公司與中國(guó)科學(xué)院電工研究所經(jīng)過8年的聯(lián)合攻關(guān),在基礎(chǔ)材料領(lǐng)域提出了“金剛石+氮化鋁”的材料體系,在電路設(shè)計(jì)方面全新設(shè)計(jì)了“螺旋結(jié)構(gòu)的IDT換能電路”,最終推出了高頻金剛石基射頻濾波器產(chǎn)品,繞過了傳統(tǒng)技術(shù)路線的專利限制,打破了國(guó)外在高頻濾波器領(lǐng)域的壟斷,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

????今年年初,該項(xiàng)目從全國(guó)2800多個(gè)技術(shù)項(xiàng)目中脫穎而出,獲得了由科技部主辦的2022年全國(guó)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽總決賽最高獎(jiǎng)——優(yōu)勝獎(jiǎng),并被推薦進(jìn)入科技部顛覆性技術(shù)備選庫(kù)。

????從1000元到1毛錢

????產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵在成本

????“我們這項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新最大的亮點(diǎn)是通過材料創(chuàng)新,以更低成本的工藝實(shí)現(xiàn)了高頻性能,可謂是物美價(jià)廉?!敝x波瑋說。

????事實(shí)上,用金剛石晶片制造濾波器芯片早有前人嘗試,雖然產(chǎn)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(lǐng)域應(yīng)用,無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

????科之誠(chéng)公司的思路是,不完全采用金剛石作為基礎(chǔ)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(zhǎng)”在上面,作為功能層再進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。

????在實(shí)際攻關(guān)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(yōu)取向薄膜”等技術(shù)難點(diǎn),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(chéng)公司已申請(qǐng)了多項(xiàng)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(shè)計(jì)、半導(dǎo)體工藝、封裝、檢測(cè)技術(shù),并完成全工藝流片驗(yàn)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(jià)格優(yōu)勢(shì)。

????高端成果為何落戶河南

????一項(xiàng)國(guó)際前沿的技術(shù)成果,為何最終選擇落戶河南、在新鄉(xiāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化?

????“剛剛我們提到的1000元,其實(shí)還是采用‘電子級(jí)人造金剛石晶片’生產(chǎn)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(dá)上萬(wàn)元?!敝x波瑋的這句話,道出了其中玄機(jī)。

????世界超硬材料看中國(guó),中國(guó)超硬材料看河南。我省超硬材料產(chǎn)量占全球的70%以上,人造金剛石產(chǎn)量占全國(guó)的80%,得天獨(dú)厚的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和政策支持,成了科之誠(chéng)公司落戶新鄉(xiāng)的主要原因。同時(shí),新鄉(xiāng)經(jīng)開區(qū)在用地、融資等方面同樣給予了大量幫助。

????業(yè)內(nèi)專家評(píng)價(jià),科之誠(chéng)公司的這項(xiàng)技術(shù)將拓展金剛石在新領(lǐng)域的應(yīng)用,進(jìn)一步鞏固河南在人造金剛石領(lǐng)域的引領(lǐng)地位,未來有望在國(guó)內(nèi)打造一個(gè)產(chǎn)值數(shù)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(cè)試的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集群。

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