新時(shí)代 新征程 新偉業(yè)丨 打破技術(shù)壟斷 國(guó)產(chǎn)高頻濾波器即將在新鄉(xiāng)量產(chǎn)
更新時(shí)間：2023-7-18 11:44:33 來源：大河網(wǎng)-河南日?qǐng)?bào)
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時(shí)政要聞
“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,。”
河南日?qǐng)?bào)記者 趙振杰 河南日?qǐng)?bào)社全媒體記者 袁楠 通訊員 劉陽 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,。”7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,。”謝波瑋解釋說,。
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,�,！敝x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。
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)上萬元,。”謝波瑋的這句話,，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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“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,。”
河南日?qǐng)?bào)記者 趙振杰 河南日?qǐng)?bào)社全媒體記者 袁楠 通訊員 劉陽 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。”7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�,！敝x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。
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)上萬元,。”謝波瑋的這句話,，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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