고성능 이종 기판을 이용한 RF 음향 소자 개발 (LNOSiC)
상세도
제품 개요
RF 프런트엔드 모듈은 최신 이동통신 시스템의 핵심 구성 요소이며, RF 필터는 그중에서도 가장 중요한 구성 요소 중 하나입니다. RF 필터의 성능은 주파수 활용 효율, 신호 무결성, 전력 소비 및 시스템 전반의 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 5G NR 주파수 대역의 도입과 미래 무선 표준으로의 지속적인 발전으로 인해 RF 필터는 더욱 높은 성능과 효율성을 요구받고 있습니다.더 높은 주파수, 더 넓은 대역폭, 더 높은 출력, 그리고 향상된 열 안정성.
현재 고성능 RF 음향 필터는 수입 기술에 크게 의존하고 있으며, 소재, 소자 구조 및 제조 공정 분야의 국내 개발은 상대적으로 미흡한 실정입니다. 따라서 고성능, 확장성, 비용 효율성을 갖춘 RF 필터 솔루션을 개발하는 것은 전략적으로 매우 중요합니다.
산업 배경 및 기술적 과제
표면 음향파(SAW) 필터와 벌크 음향파(BAW) 필터는 우수한 주파수 선택성, 높은 품질 계수(Q), 낮은 삽입 손실 덕분에 모바일 RF 프런트엔드 애플리케이션에서 널리 사용되는 두 가지 주요 기술입니다. 그중에서도 SAW 필터는 다음과 같은 분명한 장점을 제공합니다.비용, 공정 성숙도 및 대규모 생산 가능성그 결과, 국내 RF 필터 산업에서 주류 솔루션으로 자리 잡았습니다.
하지만 기존의 SAW 필터는 다음과 같은 첨단 4G 및 5G 통신 시스템에 적용할 때 본질적인 한계에 직면합니다.
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제한된 중심 주파수로 인해 중대역 및 고대역 5G NR 스펙트럼의 적용 범위가 제한됩니다.
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Q 인자가 부족하여 대역폭과 시스템 성능이 제한됨
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뚜렷한 온도 변화
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제한된 전력 처리 능력
SAW 기술의 구조적 및 공정적 이점을 유지하면서 이러한 제약을 극복하는 것은 차세대 RF 음향 장치에 있어 핵심적인 기술적 과제입니다.
설계 철학 및 기술적 접근 방식
물리적인 관점에서 보면:
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더 높은 작동 주파수동일한 파장 조건에서 더 높은 위상 속도를 갖는 음향 모드가 필요합니다.
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더 넓은 대역폭더 큰 전기기계적 결합 계수를 요구합니다.
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더 높은 전력 처리 능력우수한 열전도율, 기계적 강도 및 낮은 음향 손실을 갖춘 기판에 따라 달라집니다.
이러한 이해를 바탕으로,저희 엔지니어링 팀본 연구에서는 여러 이종 통합 방식을 결합하여 새로운 통합 접근법을 개발했습니다.단결정 리튬 니오베이트(LiNbO₃, LN) 압전 박막~와 함께높은 음속, 높은 열전도율을 갖는 지지 기판예를 들어 탄화규소(SiC)와 같은 물질이 있습니다. 이러한 통합 구조를 라고 합니다.LNOSiC.
핵심 기술: LNOSiC 이종 기판
LNOSiC 플랫폼은 소재와 구조의 공동 설계를 통해 시너지 효과를 내는 성능 이점을 제공합니다.
높은 전기기계적 결합
단결정 LN 박막은 우수한 압전 특성을 나타내어 큰 전기기계적 결합 계수를 갖는 표면 음향파(SAW) 및 람파의 효율적인 여기를 가능하게 하므로 광대역 RF 필터 설계에 적합합니다.
고주파 및 고Q 성능
지지 기판의 높은 음속은 더 높은 작동 주파수를 가능하게 하는 동시에 음향 에너지 누출을 효과적으로 억제하여 품질 요소를 향상시킵니다.
탁월한 열 관리
SiC와 같은 지지 기판은 탁월한 열전도율을 제공하여 고 RF 전력 조건에서 전력 처리 능력과 장기적인 작동 안정성을 크게 향상시킵니다.
프로세스 호환성 및 확장성
이종 기판은 기존 SAW 제조 공정과 완벽하게 호환되므로 원활한 기술 이전, 확장 가능한 제조 및 비용 효율적인 생산이 가능합니다.
기기 호환성 및 시스템 수준의 이점
LNOSiC 이종 기판은 단일 소재 플랫폼에서 다음과 같은 다양한 RF 음향 장치 아키텍처를 지원합니다.
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기존 SAW 필터
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온도 보상형 표면 탄성파(TC-SAW) 장치
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절연체 강화 고성능 SAW(IHP-SAW) 장치
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고주파 램파 음향 공명기
원칙적으로 단일 LNOSiC 웨이퍼는 다음을 지원할 수 있습니다.3G, 4G 및 5G 애플리케이션을 지원하는 멀티밴드 RF 필터 어레이진정한 것을 제공합니다"올인원" RF 음향 기판 솔루션이러한 접근 방식은 시스템 복잡성을 줄이는 동시에 더 높은 성능과 더 높은 통합 밀도를 가능하게 합니다.
전략적 가치 및 산업적 영향
SAW 기술의 비용 및 공정상의 이점을 유지하면서 성능을 크게 향상시킨 LNOSiC 이종 기판은 다음과 같은 이점을 제공합니다.실용적이고, 제조 가능하며, 확장 가능한 경로고급 RF 음향 장치 분야로.
이 솔루션은 4G 및 5G 통신 시스템의 대규모 적용을 지원할 뿐만 아니라, 향후 고주파 및 고출력 RF 음향 장치를 위한 견고한 소재 및 기술 기반을 구축합니다. 이는 고성능 RF 필터의 국내 대체 및 장기적인 기술 자립을 향한 중요한 발걸음입니다.
LNOSIC FAQ
Q1: LNOSiC는 기존 SAW 기판과 어떻게 다른가요?
A:기존의 SAW 소자는 일반적으로 벌크 압전 기판 위에 제작되므로 주파수, Q 인자 및 전력 처리 능력이 제한됩니다. LNOSiC는 고속 및 고열전도성 기판에 단결정 LN 박막을 통합하여 SAW 공정 호환성을 유지하면서 더 높은 주파수 동작, 더 넓은 대역폭 및 크게 향상된 전력 처리 능력을 제공합니다.
Q2: LNOSiC는 BAW/FBAR 기술과 어떻게 비교됩니까?
A:BAW 필터는 초고주파수 대역에서 탁월한 성능을 발휘하지만, 복잡한 제조 공정이 필요하고 비용이 높습니다. LNOSiC는 SAW 기술을 더 높은 주파수 대역으로 확장하여 비용을 절감하고, 공정 성숙도를 높이며, 다중 대역 통합을 위한 유연성을 향상시킨 보완 솔루션을 제공합니다.
Q3: LNOSiC는 5G NR 애플리케이션에 적합한가요?
A:예. LNOSiC는 높은 음속, 큰 전기기계적 결합, 그리고 우수한 열 관리 기능을 갖추고 있어 광대역 및 고전력 처리가 요구되는 애플리케이션을 포함한 중대역 및 고대역 5G NR 필터에 매우 적합합니다.
회사 소개
XKH는 특수 광학 유리 및 신형 결정 소재의 첨단 개발, 생산 및 판매 전문 기업입니다. 당사의 제품은 광전자, 소비자 가전 및 군사 분야에 사용됩니다. 사파이어 광학 부품, 휴대폰 렌즈 커버, 세라믹, LT, 탄화규소(SIC), 석영 및 반도체 결정 웨이퍼 등을 제공합니다. 숙련된 전문가와 최첨단 설비를 바탕으로 비표준 제품 가공에 탁월한 역량을 발휘하며, 광전자 소재 분야의 선도적인 첨단 기술 기업으로 성장하는 것을 목표로 합니다.
