瑞宏发布业界最小尺寸B1+B3+B66四工器,三大突破重新定义“小而强”

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B1+B3:全球最主流的载波聚合方案,射频前端的核心

在5G通信时代,载波聚合(Carrier Aggregation)技术已成为提升传输速率的核心手段。其中,Band1 + Band3频段组合是全球部署最广泛、终端支持量最大的载波聚合方案之一,被欧洲、亚洲、澳洲等全球20余家主流运营商大规模采用,更是国内 4G/5G NSA 组网的标配频段组合。另外,在B1+B3基础上增加对Band66频段的兼容支持,实现了“一颗芯片、三频联动”的广域覆盖能力。

▸ Band1频段:TX 1920-1980MHz / RX 2110-2170MHz(支持B66RX 2110-2200 MHz)

▸ Band3频段:TX 1710-1785MHz / RX 1805-1880MHz

B1+B3+B66四工器作为该载波聚合方案的核心器件,需要在极小的空间内集成4个高性能滤波器,同时满足严格的插入损耗、交叉隔离度和功率容量要求。因其设计难度极大,该四工器长期被国际巨头垄断,是国产滤波器厂商重点攻关的产品。

小型化演进趋势与业界现状:“做小”易,“做强”难

随着智能手机轻薄化、全面屏化及内部功能模块持续增加,射频前端可用空间愈发紧张。SAW滤波器作为射频前端中数量最多的器件(一部5G手机通常需30-50颗),其尺寸直接决定了射频模组整体占位面积。小型化已成为行业刚需——每一代封装尺寸的缩小都意味着单位面积可以容纳更多滤波器,这是实现5G全频段覆盖、多载波聚合的物理基础。小型化不是简单的"比例缩放",而是在芯片面积、功率容量和电性能之间寻求极致平衡的系统工程。

全球SAW滤波器市场由日美企业主导,他们占据全球高端 B1+B3 四工器90% 以上份额。2025年,Qualcomm RF360实现1.6×1.2mm(1612)封装B1+B3 四工器量产,该尺寸为目前业内最小量产规格。

将B1+B3四工器做到1612封装,并保持与降尺寸前同级的性能,需要突破以下三大技术难关:

  • 产品尺寸与功率容量的矛盾:芯片面积减小意味着IDT叉指电极的有效布线面积大幅减少,必须有谐振器牺牲自身电容或者级联数量,导致单位面积电流密度显著增大。同时,封装和芯片小型化后散热面积骤减。在高功率下,更容易发生功率烧毁,直接威胁器件可靠性。SAW滤波器的功率烧毁是声迁移、热效应与电效应三者相互耦合、共同作用的结果,呈现非线性加速特征,需要从三个维度全面优化提升并结合具体烧毁模式进行差异化设计。

声迁移:机械应力驱动下电极材料的渐进式质量再分布,声学叉指形成凸起和空洞。

热效应:温度-频率正反馈导致的频率偏移乃至热失控1)

电效应:电场强度突破介质击穿阈值时突发性放电灾难

  • 产品尺寸与插损的矛盾:小型化后,电极电容和声波路径受限,往往导致插损增大。插损恶化对接收通路会降低接收灵敏度,造成信号不稳、网速下降;对发射通路则会削弱上行发射功率、增加整机功耗与发热,同时提升射频器件长期工作的失效风险。因此,小型化必须与低插损同步实现,这对材料、工艺和产品设计提出了极高要求。

  • 四路信号交叉隔离度挑战:四工器内部集成4个滤波器,且B1/B3/B66 频段间距较窄,小型化后各通道间的电磁寄生耦合增强。发射通道与接收通道之间需保持>55dB的隔离度。在更小的芯片面积内实现这一指标,对电磁屏蔽和接地设计提出了极大挑战。

瑞宏发布:业界最小尺寸B1+B3+B66四工器,做小做强

面对上述三大技术难关,瑞宏团队经过多年攻关,成功推出TF-SAW高性能B1+3+B66四工器,芯片尺寸仅为1309(1.3×0.9mm)——这是目前业界最小的四工器芯片尺寸,可兼容1612和1511两种封装。更为难得的是,该芯片在85°C高温条件下破坏功率达35dBm,相比5G手机常规发射功率留有足够的安全裕量,打破了“越小越不耐功率”的行业困境。

三大突破,重新定义“小而强”

突破一:业界最小芯片尺寸1309——兼容1612/1511两种封装 

   瑞宏B1+B3+B66四工器的芯片尺寸仅为1309(1.3mm×0.9mm),这是目前业界最小的B1+B3+B66四工器芯片尺寸。该芯片可兼容两种封装尺寸:1612(1.6mm×1.2mm)为B1+3+B66四工器业界最主流的先进小型化封装尺寸;1511(1.5mm×1.1mm)则突破1612,成为业界最小的四工器封装尺寸,且1511 Pin脚兼容1612焊盘,客户可灵活选择两种封装方案。国产四工器首次在最小封装规格上,实现了与国际巨头并跑和跨越。

突破二:85°C破坏功率35dBm,高可靠性保障

瑞宏B1+B3+B66四工器在85°C 高温条件下,破坏功率达到35dBm,意味着在长时间高功率发射,器件依然能保持稳定可靠的工作状态,这一功率指标是在业界最小芯片尺寸1309上实现尤为难得。在射频滤波器设计中,小型化与功率通常是一对矛盾体——更小的芯片面积意味着IDT单位面积承受的功率密度更大,高温下的声迁移和热聚集效应会显著增强,功率容量往往随之下降。

瑞宏通过1.通过Cu掺杂Al电极、Ti底层诱导和采用叠层电极结构来提高晶粒织构质量、减少大角度晶界比例,从而提升功率容量;2. 优化系统散热路径,即实现芯片到封装底部的低热阻传导通道; 3.  声学设计上借助功率仿真和烧毁模式分析,针对性优化谐振器频率和电容,在电性能和功率之间寻找平衡;成功打破了"越小越不耐功率"的行业规律。

突破三:S参数性能对标国际一线

在高功率高可靠性的保驾护航下,借助瑞宏自主开发的产品设计平台,完成从声学建模→电磁仿真→多物理场耦合分析的全链路优化设计。经测试验证,瑞宏B1+B3+B66四工器在插入损耗、隔离度、带外抑制、温漂系数等核心指标上,均达到与Qualcomm RF360 1612同级产品的水准。

▸ 低插损: 1.55dB@1710-1785MHz,2.1dB@1805-1880MHz,1.4dB@1920-1980MHz,1.3dB@2110-2200MHz

▸ 高隔离:各端口隔离度>55dB

▸ 优异温漂:温漂系数~-10ppm/°C

▸ 高抑制:带外抑制深度满足运营商规范要求


参考文献:

[1] J. Costa, S. McHugh, N. Rice, P. J. Turner, B. A. Willemsen, N. O. Fenzi, R. B. Hammond, J. D. Ha, C. H. Lee, and T. Sato, "Design and characterization of SAW filters for high power performance," in Proc. IEEE Int. Ultrason. Symp. (IUS), Glasgow, UK, Oct. 2019, pp. 1578-1581.

责编: 爱集微
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