大家好，這里是射頻學(xué)堂，今天我們繼續(xù)《芯片濾波器設(shè)計入門》的課程，我們從BAW諧振器開始，熟悉了芯片濾波器的基本概念和基本結(jié)構(gòu)。然后在上一節(jié)講義中，我們學(xué)習(xí)了一下壓電效應(yīng)和壓電材料基礎(chǔ)。材料是科技發(fā)展的基礎(chǔ)，這個來源于居里夫婦的偉大發(fā)明，在今天這個無線時代終于又大放異彩。

聲波諧振器的發(fā)展史

貝爾實驗室在電子和通信領(lǐng)域的貢獻毋庸置疑，第一代聲波諧振器的應(yīng)用也是1960年始于貝爾實驗室。當(dāng)時主要是應(yīng)用石英晶體和壓電陶瓷材料來做一些聲波諧振器，受限于當(dāng)時工藝的限制，石英晶體薄膜的厚度大約是25微米，其對應(yīng)的諧振頻率約為60MHz。如何制造出更薄的壓電薄膜來提升諧振器的工作頻率是當(dāng)時科學(xué)家的主要任務(wù)。

在20世紀70年代的時候，科學(xué)家們改變了思路，通過把壓電層放置到一個基板上去替代單單降低壓電層的厚度去實現(xiàn)更高的頻率，其中Sliker 和 Robert 通過把壓電材料 CdS 濺射到一個石英晶圓上實現(xiàn)了工作頻率在279MHz的聲波諧振器，其品質(zhì)因數(shù)Q0可達5000？. 在1968年的時候， Page 把石英晶圓換成了硅晶圓。 這種基于芯片工藝的制成，促成了聲波器件的飛速發(fā)展。

在20世紀80年代，K. M. Lakin 和 J.S. Wang 利用ZnO 薄膜濺射到水晶膜片上，將聲波諧振器的工作頻率提升到了500MHz，并且將品質(zhì)因數(shù)Q0提高到了9000.  同時，Grudkowski 也利用ZnO 薄膜放置在硅基片上實現(xiàn)了一個諧振頻率在200MHz至500MHz的高Q0 的諧振器，也就是第一款空腔型體聲波諧振器FBAR。在1990年，美國的westinghouse 研發(fā)中心第一次把FBAR 諧振器的工作頻率提高到了GHz。

在1995年，Lakin 應(yīng)用ALN薄膜制作了一款基于布拉格反射器的體聲波諧振器 SMR，其工作頻率高達1.6GHz。

但是第一款量產(chǎn)應(yīng)用的聲波濾波器來自于安捷倫公司，就職于安捷倫公司的Ruby于1994年開始研究體聲波技術(shù)，并于1999年首次研發(fā)處工作于PCS1900MHz的FBAR雙工器，并于2001年正式開始量產(chǎn)。隨后NXP研發(fā)推出了2.3GHz 和1.9GHz 的FBAR產(chǎn)品。Skyworks， Triquint， 以及后來的Avago 都在聲波濾波器方面有著較深的研究和產(chǎn)出。其中Avago 依然是這個領(lǐng)域的老大，在早期的一份市場報告中，Avago的聲波濾波器占到65%， Triquint 占約26.4% ，而其他的僅占8.5% 左右。

聲波諧振器的發(fā)展趨勢