聲表面濾波器的發(fā)展趨勢
來源：http://www.mingdakt.cn 作者：konuaer 2012年10月02
聲表面濾波器是一種利用聲表面波（SAW）效應和諧振特性制成的對頻率有選擇作用的器件。在四端網(wǎng)絡理論中，它是一種對頻率有選擇的電路，其作用是允許某一頻帶的信號通過而阻止其它頻率信號通過。其具體工作原理是由輸入IDT（叉指換能器）經(jīng)逆壓電變換將電信號轉換成聲信號，聲信號沿壓電晶體表面?zhèn)鞑ィ儆奢敵鯥DT將接受到的聲信號經(jīng)壓電變換轉變成電信號輸出，它對電信號的處理是在這兩次變換中完成的。
SAWF具有體積小（與陶瓷濾波器相比僅為后者的1/40）、重量輕（與陶瓷介質濾波器相比僅為后者的1/30）、能對信號實時處理、模擬/數(shù)字兼容、抗電磁干擾性能好、損耗低和頻率選擇性好等特點。因此聲表面波技術至20世紀60年代實用化以來，已得到極大的發(fā)展，在40年的時間里SAWF已發(fā)展了四代產(chǎn)品，它們是：第一代，高損耗SAWF；第二代，單相單向換能器型SAWF；第三代，射頻低損耗SAWF；第四代，寬帶低損耗SAWF。這些SAWF都已廣泛應用于雷達、軍用通訊系統(tǒng)、敵我識別、電子對抗、測距、定位、導航、遙測遙控等軍事裝備領域以及廣播、電視、VCD、錄音、錄象、儀器儀表、移動電話、無繩電話可視電話等民用領域。現(xiàn)在，SAWF的主要民用途徑已從電視轉向通訊，尤其是移動通訊。隨著移動通訊的不斷發(fā)展，新興的技術應用對SAWF提出了越來越高的要求，當今世界范圍內SAWF的發(fā)展趨勢是：1.小型化，1989-1995年日本SAWF的體積縮小了90%，這使得移動電話體積大大縮小，目前日本富士通公司推出的最小的SAWF，尺寸僅為2.5*2cm2,重22mg；2.高頻化，RF類SAWF是世界通訊市場大量和急需的濾波器產(chǎn)品；3.高性能化，要求插入損耗盡可能低；4.片狀化，表面貼裝（SMD）的SAWF是近年來聲表面波技術發(fā)展的熱點；5.低價格，需要采用半導體平面工藝進行規(guī)模生產(chǎn)。正是基于SAW技術以上幾個方面的發(fā)展趨勢，近年來的新材料（如KNbO3），新工藝(如不斷向聲表領域引入新的封裝技術)以及新的設計理念都不斷出現(xiàn)，從而極大的促進了聲表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
中國的SAW研究始于1972年，四川壓電與聲光技術研究所、南京大學以及中科院聲學所是中國SAW方面的三家主要科研機構。至今，他們仍是中國SAW技術領域的三大主力。在1972年以來的大約30年間，中國SAW技術的研制和開發(fā)主要是圍繞軍用產(chǎn)品展開的，但其中也不乏一些典型的民用化推進事例，如26所曾為彩電國產(chǎn)化作了大量工作，并因此多次受到電子工業(yè)部的表彰，同時目前國內電視用聲表面諧振器的生產(chǎn)已基本能滿足國內TV生產(chǎn)企業(yè)的需要。近年來移動通訊的飛速發(fā)展為SAW產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了前所未有的發(fā)展機遇，但中國移動通訊用SAW器件的發(fā)展與市場需求不符，突出體現(xiàn)在大多數(shù)國內的SAW從業(yè)機構的設備不適合于高頻SAW器件的批量生產(chǎn)和缺乏表面貼裝設備以及相關工藝技術基礎。
四川壓電與聲光技術研究所作為國內在SAW技術領域實力最強的機構無疑使之成為國內聲表產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領頭羊。同時南京大學和中科院聲學所也為SAW技術在中國的普及和發(fā)展作出了很大的貢獻。
2．2市場概況
SAW工業(yè)受益于近年來無線技術對SAW器件的大量應用，且因為SAW技術所獨有的優(yōu)勢，估計今后的幾年是SAW市場飛速發(fā)展的時期。預計2002年全球SAW市場的總產(chǎn)值將達4億美圓，其中手機用RF占56%，達2.24億美圓；手機用IF占11%，達0.44億美圓；基站占1%，達0.04億美圓；消費類電子占27%，達1.08億美圓；單邊式雙工器占5%，達0.2億美圓。2000年全球SAW主要生產(chǎn)公司為德國EPCOS(西門子)公司，日本村田公司，日本富士通公司，美國Sawtek公司，其中EPCOS公司產(chǎn)品占全球SAW市場份額的38%，村田公司占20%，富士通公司占14%，Sawtek公司占3%，其它公司占25%。
就國內情況來看，一個勿庸質疑的事實是：中國正迅速發(fā)展成為全球最大的通訊產(chǎn)品消費市場。根據(jù)中國信息產(chǎn)業(yè)部電信管理局2000年公布的數(shù)據(jù)，中國當時已有5000萬移動電話用戶，并且該機構還預計在2000年末將達7500萬戶。如果按照一部手機平均采用3只SAW器件(其中接收/發(fā)射用雙工器一只，第一中頻濾波器一只，第二中頻濾波器一只)計算，則這新增的2500萬移動電話用戶將直接需7500萬只SAW類器件的支撐，其中還沒有考慮如移動通訊基站、直放站等對SAWF的強烈的需求。目前國外通信公司在我國設立的獨資及合資生產(chǎn)移動通訊設備的機構已達16家；國內品牌，如康佳、海爾、南方高科、中興、東方通訊、波導、科健、TCL、大唐電信等國內通訊產(chǎn)業(yè)從業(yè)企業(yè)也都在國家以及地方政府的鼓勵和積極引導下奮起直追（國內移動通訊產(chǎn)品系統(tǒng)設備及終端的市場銷售額近千億元），希望在有效占領國內移動通訊產(chǎn)品市場的前提下進一步打入國際市場并與國外大企業(yè)展開競爭。可以說，中國通訊產(chǎn)業(yè)尤其是移動通訊產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展已經(jīng)成為中國SAW產(chǎn)業(yè)發(fā)展強大的推動力。在前面我們已經(jīng)提到國內聲表器件的現(xiàn)狀及發(fā)展與市場需求不符。突出表現(xiàn)在大多數(shù)公司的設備不適合于高頻SAW器件的批量生產(chǎn)以及缺乏表面貼裝設備以及相關工藝技術基礎。這一現(xiàn)狀直接導致目前整個國內SAW行業(yè)難以與世界范圍內聲表業(yè)界的大公司形成競爭。考慮到26所已具備年產(chǎn)2.5億只各類聲表面波器件用管芯的前工序生產(chǎn)能力且其后工序生產(chǎn)能力明顯與前工序生產(chǎn)不配套，因此26所在“移動通訊用聲表面濾波器生產(chǎn)線”招商項目中的立足點和出發(fā)點是：“尋求資金投資興建新的移動通訊用聲表面波器件后工序生產(chǎn)線”。
作者—康華爾電子
SAWF具有體積小（與陶瓷濾波器相比僅為后者的1/40）、重量輕（與陶瓷介質濾波器相比僅為后者的1/30）、能對信號實時處理、模擬/數(shù)字兼容、抗電磁干擾性能好、損耗低和頻率選擇性好等特點。因此聲表面波技術至20世紀60年代實用化以來，已得到極大的發(fā)展，在40年的時間里SAWF已發(fā)展了四代產(chǎn)品，它們是：第一代，高損耗SAWF；第二代，單相單向換能器型SAWF；第三代，射頻低損耗SAWF；第四代，寬帶低損耗SAWF。這些SAWF都已廣泛應用于雷達、軍用通訊系統(tǒng)、敵我識別、電子對抗、測距、定位、導航、遙測遙控等軍事裝備領域以及廣播、電視、VCD、錄音、錄象、儀器儀表、移動電話、無繩電話可視電話等民用領域。現(xiàn)在，SAWF的主要民用途徑已從電視轉向通訊，尤其是移動通訊。隨著移動通訊的不斷發(fā)展，新興的技術應用對SAWF提出了越來越高的要求，當今世界范圍內SAWF的發(fā)展趨勢是：1.小型化，1989-1995年日本SAWF的體積縮小了90%，這使得移動電話體積大大縮小，目前日本富士通公司推出的最小的SAWF，尺寸僅為2.5*2cm2,重22mg；2.高頻化，RF類SAWF是世界通訊市場大量和急需的濾波器產(chǎn)品；3.高性能化，要求插入損耗盡可能低；4.片狀化，表面貼裝（SMD）的SAWF是近年來聲表面波技術發(fā)展的熱點；5.低價格，需要采用半導體平面工藝進行規(guī)模生產(chǎn)。正是基于SAW技術以上幾個方面的發(fā)展趨勢，近年來的新材料（如KNbO3），新工藝(如不斷向聲表領域引入新的封裝技術)以及新的設計理念都不斷出現(xiàn)，從而極大的促進了聲表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
中國的SAW研究始于1972年，四川壓電與聲光技術研究所、南京大學以及中科院聲學所是中國SAW方面的三家主要科研機構。至今，他們仍是中國SAW技術領域的三大主力。在1972年以來的大約30年間，中國SAW技術的研制和開發(fā)主要是圍繞軍用產(chǎn)品展開的，但其中也不乏一些典型的民用化推進事例，如26所曾為彩電國產(chǎn)化作了大量工作，并因此多次受到電子工業(yè)部的表彰，同時目前國內電視用聲表面諧振器的生產(chǎn)已基本能滿足國內TV生產(chǎn)企業(yè)的需要。近年來移動通訊的飛速發(fā)展為SAW產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了前所未有的發(fā)展機遇，但中國移動通訊用SAW器件的發(fā)展與市場需求不符，突出體現(xiàn)在大多數(shù)國內的SAW從業(yè)機構的設備不適合于高頻SAW器件的批量生產(chǎn)和缺乏表面貼裝設備以及相關工藝技術基礎。
四川壓電與聲光技術研究所作為國內在SAW技術領域實力最強的機構無疑使之成為國內聲表產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領頭羊。同時南京大學和中科院聲學所也為SAW技術在中國的普及和發(fā)展作出了很大的貢獻。
2．2市場概況
SAW工業(yè)受益于近年來無線技術對SAW器件的大量應用，且因為SAW技術所獨有的優(yōu)勢，估計今后的幾年是SAW市場飛速發(fā)展的時期。預計2002年全球SAW市場的總產(chǎn)值將達4億美圓，其中手機用RF占56%，達2.24億美圓；手機用IF占11%，達0.44億美圓；基站占1%，達0.04億美圓；消費類電子占27%，達1.08億美圓；單邊式雙工器占5%，達0.2億美圓。2000年全球SAW主要生產(chǎn)公司為德國EPCOS(西門子)公司，日本村田公司，日本富士通公司，美國Sawtek公司，其中EPCOS公司產(chǎn)品占全球SAW市場份額的38%，村田公司占20%，富士通公司占14%，Sawtek公司占3%，其它公司占25%。
就國內情況來看，一個勿庸質疑的事實是：中國正迅速發(fā)展成為全球最大的通訊產(chǎn)品消費市場。根據(jù)中國信息產(chǎn)業(yè)部電信管理局2000年公布的數(shù)據(jù)，中國當時已有5000萬移動電話用戶，并且該機構還預計在2000年末將達7500萬戶。如果按照一部手機平均采用3只SAW器件(其中接收/發(fā)射用雙工器一只，第一中頻濾波器一只，第二中頻濾波器一只)計算，則這新增的2500萬移動電話用戶將直接需7500萬只SAW類器件的支撐，其中還沒有考慮如移動通訊基站、直放站等對SAWF的強烈的需求。目前國外通信公司在我國設立的獨資及合資生產(chǎn)移動通訊設備的機構已達16家；國內品牌，如康佳、海爾、南方高科、中興、東方通訊、波導、科健、TCL、大唐電信等國內通訊產(chǎn)業(yè)從業(yè)企業(yè)也都在國家以及地方政府的鼓勵和積極引導下奮起直追（國內移動通訊產(chǎn)品系統(tǒng)設備及終端的市場銷售額近千億元），希望在有效占領國內移動通訊產(chǎn)品市場的前提下進一步打入國際市場并與國外大企業(yè)展開競爭。可以說，中國通訊產(chǎn)業(yè)尤其是移動通訊產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展已經(jīng)成為中國SAW產(chǎn)業(yè)發(fā)展強大的推動力。在前面我們已經(jīng)提到國內聲表器件的現(xiàn)狀及發(fā)展與市場需求不符。突出表現(xiàn)在大多數(shù)公司的設備不適合于高頻SAW器件的批量生產(chǎn)以及缺乏表面貼裝設備以及相關工藝技術基礎。這一現(xiàn)狀直接導致目前整個國內SAW行業(yè)難以與世界范圍內聲表業(yè)界的大公司形成競爭。考慮到26所已具備年產(chǎn)2.5億只各類聲表面波器件用管芯的前工序生產(chǎn)能力且其后工序生產(chǎn)能力明顯與前工序生產(chǎn)不配套，因此26所在“移動通訊用聲表面濾波器生產(chǎn)線”招商項目中的立足點和出發(fā)點是：“尋求資金投資興建新的移動通訊用聲表面波器件后工序生產(chǎn)線”。
作者—康華爾電子
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