基于GSAW技術(shù)的2.4GHz高性能濾波器

近日，偲百創(chuàng)（深圳）科技有限公司（Spectron）基于其新開發(fā)的GSAW（Guided Surface Acoustic Waves，歸導(dǎo)式聲表器件）技術(shù)推出了首款量產(chǎn)產(chǎn)品——符合WiFi 7標(biāo)準(zhǔn)的2.4GHz高性能濾波器SPT2442。與傳統(tǒng)的SAW或TCSAW（溫度補(bǔ)償SAW）器件不同，GSAW技術(shù)是利用轉(zhuǎn)移并結(jié)合在載體襯底上的單晶壓電薄膜來限制和歸導(dǎo)聲波在單晶薄膜內(nèi)的傳播。通過這樣的方式，GSAW技術(shù)可以在更廣泛的范圍內(nèi)達(dá)到更卓越的品質(zhì)因數(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高機(jī)電耦合（k2）和更低的溫漂系數(shù)（TCF, Temperature Coefficient of Frequency）。

隨著5G和WiFi的發(fā)展，市場對(duì)能夠滿足5G和WiFi相互共存的高性能、高頻濾波器的需求日益顯著。目前，BAW（Bulk Acoustic Wave，體聲波濾波器，包括FBAR）是2 GHz ~ 3 GHz頻率范圍內(nèi)高性能濾波器的代表。而隨著GSAW這一性能比肩BAW但工藝更簡化，且極具性價(jià)比技術(shù)的發(fā)布，相信未來將逐步打破BAW在2 GHz ~ 3 GHz頻率范圍高端產(chǎn)品的壟斷地位，給客戶提供更為多元化的技術(shù)解決方案！

SPT2442和B4雙工器實(shí)物對(duì)比圖

管腳分布圖

性能優(yōu)勢：

2.4 GHz WiFi濾波器，左邊帶與常用的LTE Band 40比鄰，右邊帶與5G N41頻段、LTE Band 7鄰近，因此其濾波器必須兼顧高滾降和高抑制的性能才能滿足WiFi與LTE/5G共存的要求。本次Spectron發(fā)布的基于完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)GSAW技術(shù)的WiFi濾波器，產(chǎn)品尺寸為：0.9mm x 0.7mm x 0.5mm，工作頻率為：2401 MHz ~ 2483 MHz。在達(dá)到低插損的同時(shí)，還兼顧對(duì)B40/N41/B7頻段的高抑制，帶內(nèi)插損、帶外抑制表現(xiàn)優(yōu)異。通帶插損典型值(25℃下通帶內(nèi)最大插損)小于1.8 dB，對(duì)帶外LTE Band 40(2300 MHz ~ 2370 MHz)的抑制超過45 dB，普通SAW產(chǎn)品在該處的抑制通常為25 ~ 30 dB，對(duì)帶外5G N41和LTE B7的抑制超過40 dB，普通SAW產(chǎn)品在該處的抑制通常為25 ~ 30 dB。該產(chǎn)品綜合性能已經(jīng)達(dá)到國際一流水準(zhǔn)。

實(shí)測插損和帶外抑制結(jié)果如下：

注釋1: 溫度為25℃情況下，S參數(shù)上任取18 MHz得到的算術(shù)平均值

注釋2：溫度為25℃時(shí)，S參數(shù)任取5 MHz得到的算術(shù)平均值

頻率響應(yīng)

通帶內(nèi)插損

對(duì)B40頻段的抑制

對(duì)N41和B7頻段的抑制

本次發(fā)布的GSAW產(chǎn)品與傳統(tǒng)SAW濾波器相比，具有以下優(yōu)勢：

1、品質(zhì)因數(shù)，傳統(tǒng)SAW工藝的品質(zhì)因數(shù)在2 GHz~3 GHz只能達(dá)到幾百到1000的水平，而GSAW的品質(zhì)因數(shù)達(dá)到了3500以上，使得產(chǎn)品能擁有更小的插損和更陡的滾降；

2、溫漂系數(shù)，傳統(tǒng)SAW的溫漂系數(shù)通常為- 40 ppm/K，在高頻時(shí)，隨著溫度的變化，頻率會(huì)產(chǎn)生非常大的漂移。而GSAW技術(shù)的實(shí)測溫漂值約為- 10 ppm/K，即使在溫度變化時(shí)，頻率波動(dòng)極小，最大程度的保證了最終產(chǎn)品的溫度穩(wěn)定性。

以上優(yōu)勢來源于GSAW器件結(jié)構(gòu)對(duì)聲波能量更好的歸導(dǎo)，讓能量泄露最小化，溫補(bǔ)效益最大化，并同時(shí)解決聲能限制在器件中帶來更多的雜散模式。所以，開發(fā)過程中需要仔細(xì)的抑制和優(yōu)化才能實(shí)現(xiàn)滿足客戶需求和達(dá)到應(yīng)用場景要求的產(chǎn)品。

GSAW的設(shè)計(jì)空間較傳統(tǒng)SAW和TC-SAW復(fù)雜很多，在材料切割、聲波傳播方向、材料堆疊定制，以及振模跟蹤和混用方面具有更廣的設(shè)計(jì)自由度和創(chuàng)新訣竅（knowhow）。

因此，基于這項(xiàng)新技術(shù)的產(chǎn)品研發(fā)也面臨其獨(dú)特的挑戰(zhàn)。Spectron利用其內(nèi)部開發(fā)的具有自動(dòng)優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)平臺(tái)來跟蹤和抑制雜散模式，實(shí)現(xiàn)了GSAW器件技術(shù)的最佳潛力，使2.4 GHz WiFi濾波器擁有了前所未有的優(yōu)異性能。SPT2442在插損、帶外抑制和尺寸方面能夠媲美甚至超越日本競爭對(duì)手花了幾十年時(shí)間創(chuàng)造并優(yōu)化出的最佳產(chǎn)品。

研發(fā) & 期待

Spectron開發(fā)的GSAW 2.4 GHz高性能濾波器目前是中國國內(nèi)市場的性能領(lǐng)導(dǎo)者，超過了國內(nèi)任何基于BAW或SAW的同類產(chǎn)品。作為濾波器前沿公司，Spectron通過長期對(duì)自主研發(fā)的大力投入，實(shí)現(xiàn)了在高端濾波器產(chǎn)品上的突破，推出了契合客戶使用需求的系列小型化產(chǎn)品，并在性能與集成度方面不斷提升。Spectron計(jì)劃將GSAW技術(shù)擴(kuò)展到中高頻段的高端產(chǎn)品應(yīng)用上，以滿足Spectron客戶對(duì)性價(jià)比的多樣化和全面需求。

審核編輯：湯梓紅