汉天下推出高性能B1+B3四工器 为本土射频前端模组化筑地基
天天IC 2022-10-10 11:30 发表于上海
作为深耕滤波器领域已逾十年的本土射频厂商，日前，汉天下正式推出自主研发的B1+B3四工器HSQP1213，为射频前端国产化打开新局面。这款产品由四颗BAW滤波器集成打造，不论收发通路之间的隔离度水平，还是B1与B3频段之间的交叉隔离度均达到业界一线水准。
作者｜王小方 校对｜爱集微
集微网报道 进入2022年后，全球消费电子市场持续低迷，市场空间进一步收缩，本土射频前端行业深陷低端化内卷的竞争泥淖，向模组化、高端化市场进阶的需求日益迫切。随着本土射频厂商在高性能滤波器、双工器/多工器上取得突破，突围的曙光正愈加清晰。
这款四工器HSQP1213的面世，不仅代表汉天下在研发与市场拓展上向前迈出了坚实一步，也为国产射频厂商向高端化、模组化进阶带来了有力的支持。
1.助力本土射频前端向模组化进阶
随着5G的快速普及，日常通信所需的频段数量大幅增加，为了充分发挥频段间的协同优势，载波聚合成为实现5G速率提升的关键方式。在载波聚合方式被普遍采用后，射频前端对多工器件的需求获得大量释放。在射频前端中，每个多工器通常由多个不同频率的滤波器构成，需要配以更陡峭的通带边缘滚降，更深和更多的频段间的相互抑制，这既给射频厂商更广阔的市场机会，也在产品研发上带来了极大挑战。
在智能手机终端中，B1+B3频段是最常用的载波聚合组合之一，B1+B3四工器则是其核心的组网元器件。
从全球范围来看，共有25家运营商正在大规模使用B1和B3频段，包括中国大陆、澳大利亚、欧洲部分国家，以及阿拉伯地区等，覆盖了无比庞大的用户规模。相较于n41、n77、n79这些常用频段，B1和B3频段的网络覆盖面更加广阔，是不可多得的优质频段。
为了保障良好的通信能力，在一些中高端智能手机中，运营商在协议标准中明确要求使用B1+B3四工器。就射频前端方案配置而言，四工器既能在智能手机的中高端离散方案中直接使用，也能为本土射频厂商未来的L-PAMiD模组开发打下坚实地基。
由于BAW滤波器本身具有低插损、高抑制和低温漂系数的特点，这款由四颗BAW滤波器集成打造的四工器HSQP1213产品性能表现十分出色。经全面测试，其插入损耗均在2dB左右，如图一所示。此外，不论是B1和B3的隔离度，还是两者之间的交叉隔离度均能保持在60dB，如图二所示，将发射通路对接收通路的影响降低到最低，信号收发灵敏度达到优秀水准。 
图一 四工器HSQP1213所有通带内插入损耗达到2.0dB左右
图二 四工器HSQP1213的隔离度达到60dB
目前，在高端智能手机中，模组化方案已成为主流，四工器也成为其中的必备器件。长期以来，由于高度的设计仿真复杂性，四工器一度被国际少数顶级射频器件供应商垄断。如今，汉天下成功推出的这款高性能四工器HSQP1213整体性能已达到一线水准，对射频前端国产自主化有着举足轻重的意义。
近年来，随着射频前端模组化程度的不断提高，本土射频厂商迈向高端市场的压力越来越大。而在射频前端模组化的突围上，最关键的短板便是缺乏高性能、高品质的滤波器资源。不论对分集接收模组，还是主集模组而言，滤波器都是高端模组中最核心、难度最大的器件。
相较于PA产品的研发，滤波器没有成熟的代工产业链可供使用。因此，滤波器厂商不仅需要在设计上下功夫，还必须兼顾工艺和模型。对体声波滤波器而言，需要设计、工艺和物理模型三者之间不断迭代才能达到预期的性能指标。
相较于SAW滤波器，BAW滤波器具有更高稳定性、更高Q值、更低的插入损耗和耐高功率等特性，能够在中高频通讯市场发挥重要作用。从应用层面来看，基于MEMS工艺的BAW滤波器具备更强大的性能优势，适合要求苛刻的4G应用（包括载波聚合以及VoLTE等），甚至采用更高频率的5G Sub-6GHz应用。
就单颗滤波器而言，最关键的指标有带内插损、带外抑制等。在此基础上，四工器还需要面对许多更为复杂的问题，最核心的便是干扰问题，既包括同一频段发射与接收通路之间的隔离度，也包括不同频段相互之间的交叉隔离度。
据汉天下CTO赖志国介绍，在滤波器的研发设计中，谐振器是最核心的基本单元结构，其品质因素直接决定了滤波器芯片的整体性能。另外，由于四工器集成了四个滤波器，在仿真和优化上面临的挑战极大，电脑在内存、CPU上的消耗大幅升高，其复杂程度往往达到单颗滤波器的十倍以上。在设计调整的过程中，通常需要应对几十个参数的同步优化。
为了顺利打造这颗四工器，汉天下在前期作了大量投入。一方面，汉天下在工艺平台升级上作了很大投入，使得谐振器的性能得到大幅提升，在Q值和机电耦合系数等方面均得到明显提升。另一方面，汉天下对仿真设计平台作了迭代升级，以确保高效、高精度的仿真效果。此外，为了更好地适应不同器件的耦合关系，汉天下在版图上作了很多精心的设计和调整，以确保电路设计结果与版图设计结果尽量接近。
3.力争成为全系列射频前端芯片供应商由于研发壁垒太高，介入BAW滤波器领域的本土厂商并不多，历经逾十年技术和经验的积淀后，汉天下已成为国内率先全面掌握BAW滤波器量产技术的企业之一。截至2021年末，汉天下已累计出货芯片近2亿颗，是目前国内出货量最大的射频滤波器芯片厂商之一。
作为国内为数不多的射频IDM厂商之一，汉天下COO殷毅敏表示，汉天下的一大核心优势在于自有晶圆厂，使得其在研发、设计、工艺、模型上能够实现高度协同、相互推动，给产品研发带来了极大好处，包括更快的研发进度、更及时的量产进度以及更高效的产品迭代。
在高端手机智能方案中，射频器件的共存是基本要求，四工器则是必备产品。汉天下产品应用总监李红波表示，汉天下推出这款四工器HSQP1213完成的是从0到1的突破。目前，公司有源团队正在开发PA模块，根据客户面向中高端的实际需求，以及L-PAMiD在中国的市场需求，汉天下将针对性地开发更多适应需求的产品。
就长远发展而言，汉天下的目标是成为一家国内极具竞争力和颇具影响力的射频芯片供应商。公司近年来不断加强有源芯片团队的建设，团队成员主要来自于世界顶尖的射频芯片公司，主持设计生产的多款PA产品被广泛应用于iPhone、Galaxy等主流智能手机。自此，汉天下产品线得以完整覆盖射频前端无源（以滤波器为代表）和有源（以PA为代表）两大核心模块，产品系列从滤波器向更复杂的高端模组进军，力争成为全系列射频前端芯片供应商。
从产业发展路径上看，本土射频芯片厂商基本都是从相对成熟的分立射频芯片起步，抓住5G发展的窗口期，逐步实现中低端机型射频前端的进口替代，同时积累模组能力，逐步走向射频前端全品类供应。在射频前端向高端化、模组化进阶的过程中，以汉天下为代表的国产射频厂商勇于打破国外垄断，解决射频“卡脖子”难题，为射频前端自主化注入了强劲动能。