“濾波器是移動通信射頻前端的核心部件之一，主要應用于無線通信領域，其中手機占據著約70%的需求。我們以很低的成本，實現了高頻濾波器的國產化，在打破國外壟斷的同時，有望推動濾波器芯片價格大幅下降。”

       全球高頻濾波器領域迎來“中國玩家”，“中國智造”故事又多了一位“續寫者”。

       “我們以很低的成本，實現了高頻濾波器的國產化，在打破國外壟斷的同時，有望推動濾波器芯片價格大幅下降。”7月15日，在新鄉經開區，河南科之誠第三代半導體碳基芯片有限公司負責人謝波瑋說，由該公司研發的金剛石基2GHz-10GHz高頻射頻濾波器已經完成核心技術攻關，即將實現量產。

       全新技術路線

　　國產高頻濾波器從無到有

       濾波器是移動通信射頻前端的核心部件之一，主要應用于無線通信領域，其中手機占據著約70%的需求。

       濾波器有什么用？

       “好比身處一個嘈雜的菜市場內，我只想聽到你說的話，就需要過濾掉其他雜音，這就是濾波器的作用。”謝波瑋解釋說。

       據介紹，我國每年大約需要200億顆濾波器芯片，其中低頻濾波器90%以上從國外進口，價格更高的高頻濾波器更是無法自主生產。

       “之所以會這樣，主要源于材料和專利的限制。”謝波瑋說，一方面，國內目前無法大規模生產制造濾波器芯片的材料——高品質電子級鈮酸鋰、鉭酸鋰單晶；另一方面，國外長期的發展已經形成了明確的專利壁壘。

       也就是說，高頻濾波器要真正實現國產，必須在芯片基礎材料和技術專利上雙雙取得突破。

       科之誠公司與中國科學院電工研究所經過8年的聯合攻關，在基礎材料領域提出了“金剛石+氮化鋁”的材料體系，在電路設計方面全新設計了“螺旋結構的IDT換能電路”，最終推出了高頻金剛石基射頻濾波器產品，繞過了傳統技術路線的專利限制，打破了國外在高頻濾波器領域的壟斷，填補了國內空白。

       今年年初，該項目從全國2800多個技術項目中脫穎而出，獲得了由科技部主辦的2022年全國顛覆性技術創新大賽總決賽最高獎——優勝獎，并被推薦進入科技部顛覆性技術備選庫。

       從1000元到1毛錢

　　產業化的關鍵在成本

       “我們這項技術創新最大的亮點是通過材料創新，以更低成本的工藝實現了高頻性能，可謂是物美價廉。”謝波瑋說。

       事實上，用金剛石晶片制造濾波器芯片早有前人嘗試，雖然產品性能非常好，但單顆芯片成本在1000元以上，只在軍工等特殊領域應用，無法實現產業化。

       科之誠公司的思路是，不完全采用金剛石作為基礎材料，而是依然以硅基晶圓片為支撐層，讓金剛石以薄膜的形式“生長”在上面，作為功能層再進行電路設計。

       在實際攻關中，該公司突破了“大面積、高平整度金剛石薄膜沉積”“氮化鋁多元素共摻雜、高平整度C軸擇優取向薄膜”等技術難點，成功將一塊芯片的金剛石使用成本從1000元降到了0.1元。

       目前，科之誠公司已申請了多項專利，掌握了2英寸至6英寸硅基金剛石薄膜制備工藝、2英寸至6英寸取向壓電薄膜制備工藝，以及金剛石基射頻濾波器芯片的設計、半導體工藝、封裝、檢測技術，并完成全工藝流片驗證，將高頻濾波器芯片的總體成本控制在0.6元左右，形成了巨大的價格優勢。

　　高端成果為何落戶河南

       一項國際前沿的技術成果，為何最終選擇落戶河南、在新鄉進行轉化？

       “剛剛我們提到的1000元，其實還是采用‘電子級人造金剛石晶片’生產芯片的成本，如果是天然鉆石，每一顆芯片的成本可能要高達上萬元。”謝波瑋的這句話，道出了其中玄機。

       世界超硬材料看中國，中國超硬材料看河南。我省超硬材料產量占全球的70%以上，人造金剛石產量占全國的80%，得天獨厚的產業基礎和政策支持，成了科之誠公司落戶新鄉的主要原因。同時，新鄉經開區在用地、融資等方面同樣給予了大量幫助。

       業內專家評價，科之誠公司的這項技術將拓展金剛石在新領域的應用，進一步鞏固河南在人造金剛石領域的引領地位，未來有望在國內打造一個產值數百億元的涵蓋金剛石基多層膜晶圓、濾波器芯片制造、封裝測試的第三代半導體產業集群。