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打破国外厂商垄断!汉天下实现国产射频滤波器零突破

2019-11-27
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由芯师爷主办的“2019硬核中国芯”重磅评选活动已经拉开大幕,超百家国产芯片公司积极参选。现在,让我们全方位展示这些优秀的国产芯产品和企业, 为中国芯的进步投下您宝贵的一票!



参选企业

汉天下

参选产品奖项:2019年度国产无线射频芯片
参选奖项:2019年度最有潜力IC设计企业


企业介绍

苏州汉天下电子有限公司成立于2015年,主要从事射频滤波器及相关射频芯片和器件的研发。团队经历了产品从实验室研发到大批量生产和销售的全过程,拥有关于射频MEMS谐振器、滤波器、振荡器的多项核心技术;是国内率先全面掌握射频MEMS滤波器(BAW)量产技术的公司。
5G通信是欧美巨头及发达国家争抢的技术制高点,而射频前端正是5G通信的核心之一。射频滤波器作为整个射频前端(功率放大器、射频滤波器、低噪放和射频开关)市场中最大的业务板块,其工艺类型可以分为:声表面波滤波器(SAW滤波器)和体声波滤波器(BAW滤波器)两类,而基于MEMS工艺的BAW滤波器因为中高频段的性能优势在5G时代更具竞争力。
射频MEMS滤波器的研发和生产需要设计和工艺的高度配合,同时其生产制造流程属于非标准化特殊工艺,精度要求高、难度系数大。由于国外起步发展较早,围绕核心技术形成了较完善的专利布局,目前BAW滤波器市场主要被Avago和Qorvo两家美国公司占领;而SAW滤波器也基本被muRata、TDK等巨头垄断,国内产品几乎一片空白,只有少数企业和机构有非常少量的中低端滤波器产品出货。是整个中国亟待解决的、受制于人的关键技术。
在国内市场空白、行业内几乎没有该领域研发经验的情况下,汉天下历时4年,经过反复试验、试制,调整生产制造流程,在产品设计、结构优化和关键工艺上都实现了突破,顺利完成了射频MEMS滤波器芯片的研发,填补国内射频滤波器的空白,前期样品的性能已经与国外巨头产品相媲美,打破了国外巨头技术垄断。公司已全面掌握了从设计与建模、生产制造、封装到测试的全套MEMS滤波器产业化技术。
5G时代滤波器将占据射频前端成本的50%以上,年复合增长率达21%,到2020年滤波器的市场总量将达到130亿美元汉天下射频MEMS滤波器于2019年下半年正式出货,市场反应良好,力争3年内成为国内最大的射频芯片和射频模组供应商。同时拉动地区射频通信制造业的产业链优化升级,地区上下游产值带动超过100亿元,直接解决了因国外巨头技术垄断及贸易战而导致的国内外智能硬件产业链断裂问题。国产滤波器的成功研发解决了我国滤波器芯片受制于人、严重依赖进口的痛点,其自主可控的产品将为国产化和自主品牌提供有效的保障,为“中国芯”的崛起添砖加瓦。
汉天下核心团队汇聚了来自清华大学、中科大和上海交大等著名高校以及美国高等学府的大批量领域顶尖设计人才,大部分团队成员具有在Avago、Skyworks、GlobalFoundries等国内外知名企业的研发和管理经验,在集成电路和MEMS领域均深耕10年以上,设计经验丰富,技术国内领先。
公司经过四年多的工艺开发和实践,在工艺方面已经全面掌握了压电层沉积、光刻、刻蚀、空腔结构的释放等关键核心技术,并且拥有自主知识产权。在封装方面,公司通过与封装厂家联合开发晶圆级键合封装技术,在经过长时间的探索之后,封装工艺已经成熟,具备了大规模量产的条件。在技术方面,汉天下是国内领先的射频技术公司,自2015年开始研发自主知识产权的MEMS滤波器芯片产品,已成功地验证了所有相关设计与仿真的流程。整套工艺采用MEMS立体加工工艺,与IC工艺相兼容。经过四年多的开发和实践,已攻克全部关键工艺,并系统掌握了器件关键结构与器件主频率、差损等性能参数的关系。MEMS滤波器所有技术瓶颈己完全克服。
公司除苏州总部外,还根据半导体行业发展趋势及各地区优势在北京、深圳、香港、绍兴四大地区布局子公司,计划在三年内形成现有产品的大规模量产,以及5G频段产品的大批量量产。基于自己的工艺基础和研发能力,同时在5G、物联网和等多个领域开展具有大规模应用的MEMS传感器件和MEMS通信芯片的研发,并尝试建立完整的生产线,完成包括滤波器、天线、功率放大器、低噪放和射频开关的多个单产品芯片研发,并开始研发高度集成了全部射频前端单芯片的射频模组,完善涵盖整个射频前端产品的战略布局。
芯片产业的进步源自持续奋斗,芯片创新的推进需要继往开来。现在我国芯片行业已经在各个局部领域突破了国外巨头的技术垄断,未来中国芯片行业必将继续打通行业领域及产业链壁垒。


参选产品

 / 产品名称:射频MEMS滤波器
 / 产品图片:

汉天下 | 射频MEMS滤波器


 / 产品介绍:

1、产品性能:
更高的品质因数、更低的插入损耗以及更高的带外抑制值都是衡量滤波器性能的重要指标。汉天下研发的射频MEMS滤波器,产品性能经测试验证,产品性能已经完全超越国内同类产品,并且与国外巨头同类产品比肩。
目前国内大部分同类产品的插入损耗维持在1.5dB以上,而汉天下研发的射频MEMS滤波器可以达到更低的1.2dB,在本已趋近于性能极限的插损中再次取得突破,对比同类型竞争对手性能有较大提升,即使面对垄断滤波器市场之一的美国公司Qorvo,汉天下滤波器的插入损耗也达到了与其同类产品一致;而对于WiFi频段的抑制值,汉天下所研发的产品可以达到50dB,优于Qorvo公司同类产品;同时该产品对于二次谐波的抑制值也可以达到45dB,同样优于Qorvo公司同类产品的40dB。
2、价格竞争力:
目前整个射频滤波器行业内的价格呈两极分化态势。两家掌握核心技术的美国企业(Avago及Qorvo)牢牢占据高端市场,其具备的性能优势使之价格高居不下,且在市场内处于垄断地位,处于下游的采购端完全没有议价空间。同时小部分低端滤波器却在价格上做到极致低价以迅速抢占低端市场,进一步挤压本就不多的市场份额,虽然这一部分制造商的产品性能不足,但其低廉的价格仍旧为其争取了一定的市场。
汉天下所研发的滤波器正是凭借其优质的产品性能及其更有竞争力的价格定位,锁定了介于高端市场与低端市场中间广阔的空白地带。在达到近乎相同性能的前提下,汉天下产品的价格较之进口的射频MEMS滤波器低20%以上,为公司争取到了更为广大的客户群体;同时在与进口的TC SAW工艺滤波器相比时,汉天下可以与竞争对手做到价格相当,但是在产品性能方面的优势显而易见。
3、技术创新:
1) 射频MEMS滤波器的研发是一个工艺与设计以及建模联调的迭代过程。在设计和建模方面,公司一直采用业界主流软件,同时根据积累的丰富经验开发出一套全自动设计平台,一键导入脚本即可实现从版图到仿真验证的所有准备工作,大大提高了效率,同时也避免了因手动修改而带来的失误。
2) 品质因数是射频MEMS滤波器的重要性能指标之一。汉天下产品采用空腔型薄膜体声波谐振器技术,谐振器下方为空腔结构,有利于达到更高的品质因数。空腔制备则采用了直充牺牲层再释放的工艺方法,可操作性强,工艺可靠性高。
3) 通过将底电极的侧壁修整成为小角度斜坡,可保证其附近压电层薄膜的生长质量,防止压电层由陡峭侧壁导致的薄膜内部孔洞,从而保证了谐振器的器件性能。通过在顶电极上制作一个延伸边界,减小了器件边界的声波泄露,从而提高了谐振器的品质因数。
4) 应用在无线通信领域中的射频滤波器需要非常高的频率精度,而工艺的误差对频率的精度有极大影响,会使晶圆上大量的滤波器偏离预先设计的频率无法正常工作。汉天下经过不断试产、试制并反复测试,已研发出成熟的频率修正技术,可以弥补由于工艺的误差而带来的频率偏差,对于提高产品良率具有决定性的意义。

5) 产品采用晶圆级键合封装设计,大幅减低了封装成本;通过制作硅栏栅,减小键合区域面积,故降低对键合压力需求,从而提高封装良率。

4、客户服务:

汉天下拥有一支经验丰富、专业高效的销售及技术支持团队,能够迅速响应客户需求并高效排除问题。当前移动通信背景下LTE(移动通信)和WiFi(无线网络)共存时,整体射频前端的性能都会受到较大影响,而汉天下为客户提供的产品,经由技术支持团队根据客户需求调试后,可以使客户WiFi灵敏度有显著改善的提升;同时汉天下提供的产品可以使客户WiFi的吞吐速率提高约35%。在与客户长期稳定的合作关系中,汉天下逐渐摸索出不同客户群体对于性能需求的不同侧重点,并且根据客户需求开发更具针对性的产品,同时汉天下始终保持前进动力,不断完善针对客户的专属技术支持方案。

5、市场销量:
滤波器的整体销售模式需要先经过前期客户测试,然后小批量试产并进行交付,在此过程中保持与客户长期紧密的合作,彻底通过客户市场验证后再进行大批量铺货。汉天下首先从潜在客户中精选能长期合作的几家进行合作,并且于2019年Q4开始进入小批量交付阶段,目前已出货2KK颗,且已基本完成了客户方的市场验证工作,产品可靠性高,性能优良;计划2020正式进入大批量出货阶段,年将出货将达70KK到100KK,实现50倍的销量增长,快速抢占国内及全球滤波器市场份额。


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