隨著5G技術的高速發(fā)展，5G應用從移動通信向自動駕駛、VR/AR等多行業(yè)領域延伸，5G頻段不斷增加，給射頻前端帶來新的產(chǎn)業(yè)增長需求。5G射頻前端中，濾波器占據(jù)了市場的最大份額。手機中濾波器的數(shù)量呈現(xiàn)倍數(shù)的增加，每部5G手機中濾波器數(shù)量至少50只以上。面對5G需求數(shù)量的增加，濾波器發(fā)展趨勢向小型化、集成化、高頻帶寬，技術難度不斷增大。

據(jù)Yole Dveloppement (Yole)機構預測，從2017年到2023年，濾波器市場將從80億美元增長至225億美元，年復合增長率達19%。憑借對工藝和專利的掌控，日美幾大國際廠商的壟斷格局已成。SAW濾波器主要供應商為Murata、TDK、太陽誘電等幾家日本廠商，而BAW濾波器則為Avago以及Qorvo占據(jù)幾乎全球超過95%以上份額，國產(chǎn)化需求迫切。面對國內有海量市場而國產(chǎn)率很低的窘境，打破國外技術封鎖與市場壁壘，加快濾波器國產(chǎn)化的進程刻不容緩。云天半導體團隊經(jīng)多年研發(fā)，結合先進封裝技術經(jīng)驗，為濾波器封裝提供多種的方案支持。

圖一：2017-2023年5G射頻前端模塊的市場規(guī)模發(fā)展趨勢（來源：Yole）

云天半導體濾波器封裝技術，包含晶圓級三維封裝（WLP）、晶圓級扇出集成（Fan-out）、基于玻璃襯底IPD集成等多種方案，滿足單芯片、多芯片封裝以及模塊化集成需求。

晶圓級三維封裝（WLP）：針對濾波器頻段特點，開發(fā)了雙干膜和玻璃蓋板兩種方案。雙干膜的方案適用于中低頻段的濾波器器件，在晶圓表面做好圍堰（Wall）和蓋板(Roof)，將IDT芯片上的工作區(qū)域保護起來，在焊盤上介質開孔內填充金屬，完成濾波器器件的封裝。WLP封裝出的SAW芯片，封裝后的尺寸與芯片一致，無需基板，可直接與PCB板連接，實現(xiàn)高效率低成本。目前云天的WLP雙干膜技術已具備量產(chǎn)能力，產(chǎn)能超過8000片/月。另外，云天的玻璃蓋板技術方案能使中高頻段濾波器在性能上表現(xiàn)更為優(yōu)越，玻璃蓋板基于云天特色的TGV技術，解決了雙干膜方案出現(xiàn)的頻偏及空腔尺寸問題，無需考慮空腔塌陷，使得芯片功能區(qū)設計更加自由，工藝流程簡單，封裝安全可靠，經(jīng)過云天團隊多年的研發(fā)驗證，已通過可靠性測試。

圖二：SAW玻璃蓋板方案封裝芯片

云天晶圓級扇出集成（Fan-out）可提供兩種方案：一是采用EMC材料，實現(xiàn)多顆濾波器芯片的封裝集成，使不同器件間性能更加耦合，解決了制造過程差異帶來的器件不匹配，有效降低成本、提升性能和縮小體積。另一種方法，云天開發(fā)了埋入玻璃基板扇出型封裝技術eGFO（embedded Glass Fan-out）。eGFO使用玻璃基板為載體，將芯片埋入到TGV開出的槽體內而后做扇出封裝。eGFO技術具有如下優(yōu)點：1)空腔易于制作，可以實現(xiàn)多芯片系統(tǒng)集成SiP，易于實現(xiàn)芯片異質集成；2)滿足超薄、超小芯片封裝要求和細節(jié)距焊盤芯片集成； 3)工藝簡單，無需基板； 4)可集成天線，實現(xiàn)高密度三維集成。

圖片三：Molding扇出集成芯片及SEM

基于玻璃襯底IPD集成是通過半導體工藝將電阻、電感和電容等無源器件從原來的分離元件集成在玻璃襯底上，將濾波器、耦合器和天線等射頻無源器件也集成在玻璃襯底上，是SiP技術小型化、高性能和低價格的有效路徑之一。在國際上，IPD技術成為各大公司射頻器件的核心技術。云天半導體采用玻璃襯底和射頻電路設計相結合，突破了原來的硅基射頻器件思路，率先開發(fā)了基于玻璃基板的IPD集成技術（WL-IPD），開展了高Q值電感、微帶濾波器、天線、變壓器等一系列射頻器件研發(fā)，具有低成本，高性能，易于三維集成等突出優(yōu)點。云天具備為客戶提供IPD產(chǎn)品仿真和批量工藝制造服務能力。

圖四：基于玻璃襯底IPD 3D集成示意圖

云天半導體簡介：

廈門云天半導體科技有限公司成立于2018年7月，公司致力于5G射頻器件封裝與系統(tǒng)集成，主營業(yè)務主要包含濾波器晶圓級三維封裝，高頻毫米波芯片集成，IPD無源器件制造與封測，射頻模塊集成。可以提供Bumping/WLCSP/TGV/Fan-out等技術。云天可以為客戶提供從產(chǎn)品協(xié)同設計、工藝研發(fā)到批量生產(chǎn)的全流程解決方案。云天總部位于廈門海滄區(qū)，一期工廠建筑面積4500平米，具備8000片/月的4寸、6寸WLP產(chǎn)能，現(xiàn)已投入量產(chǎn)；二期35000平米廠房預計2022年Q2投入使用，屆時公司將具備從4寸、6寸到8寸、12寸全系列晶圓級封裝能力。公司愿景為面向5G的領先晶圓級系統(tǒng)集成創(chuàng)新企業(yè)。公司信奉“創(chuàng)新、卓越、合作、奮斗”的精神，致力于為客戶及合作伙伴提供優(yōu)質服務。