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麓慧科技:自建IDM壯大射頻前端 砷化鎵銅柱倒裝打造高效能芯片

2024-07-26科技

射頻前端模組整合度越來越高,各類芯片需求持續增長,新興領域浪潮式發展催動射頻前端向前邁進。新一輪競爭中,中國各大廠商不斷深化布局,各細分賽道湧現一批強者。

上海麓慧科技有限公司(以下簡稱「麓慧科技」)即是其中的佼佼者,其「苦煉內功」、革新技術,結合IDM模式放大優勢,走出了一條與眾不同的全自主之路——極具創新地將砷化鎵銅柱倒裝技術引入射頻前端產線,為整個產業的壯大提供了新路徑、新思考。

2018年6月,麓慧科技成立,集研發、設計、封裝、測試、銷售等於一體,成為前端射頻領域優秀的集成電路垂直整合制造(IDM)公司。

打造核心競爭力,未來發展「兩大原則」

自成立以來,麓慧科技致力於射頻與高端模擬集成電路的研發,多個核心產品實作「從0到1」的重大突破,現擁有自主知識產權20余項,芯片產品可廣泛運用於無人機、企業級路由器、自動駕駛、VR眼鏡、智能電話、衛星GPS、物聯網、智慧城市等眾多無線通訊領域。截至2024年6月,麓慧科技產品出貨量約300萬顆。

麓慧科技CTO丁博士認為,麓慧科技的創業基因是其能夠快速發展的根本原因。他說:「公司由多位抱有愛國熱情的海歸博士及本土企業家創辦,核心研發團隊均來自海內外名校及半導體頭部公司,現有專業研發人員及生產工程師數量占比超過65%。他們具有豐富的研發經歷和實戰經驗,為高效能射頻前端產品的快速推進提供根本支持,幫助麓慧科技形成強大的市場競爭力。」

公開資料顯示,麓慧科技主要研發人員曾任職於美國Skyworks、Qorvo等公司,擁有超20年創新研發經歷。

Yole數據顯示,全球射頻前端市場將由2019年的152億美元增至2025年的253.98億美元,2020年—2025年復合年均增長率11%。但考慮到中國市場規模,以及細分賽道的競爭程度,一家企業的脫穎而出需要具備極大的智慧和實力。

丁博士表示,作為一家高新技術企業,應對競爭最核心的抓手肯定還是技術實力,這是立足的根本。而在企業前進的方向上,麓慧將遵循「與射頻芯片發展保持一致」「尋求差異化競爭」這兩大原則。

「什麽是保持一致?如果某些技術或者工藝在射頻芯片領域有望成為未來趨勢,我們一定迅速跟上,將技術優勢擴大;至於差異化競爭,首先摒棄去低端市場裏卷的思維,再尋找技術含量高、參與者少的賽道,主動地迎接挑戰,快速地響應市場需求,凸顯麓慧自身的特色。」丁苗富博士說。

IDM優勢顯著,攻克銅柱倒裝技術

Wi-Fi 6正逢其時,Wifi-7方興未艾。市場一片向好的同時,射頻芯片數量急劇增加,有限的空間要求高度整合化,必將進一步增大設計難度。

與此同時,中國射頻前端芯片廠商較長一段時間內主要以設計企業為主,代工環節相對薄弱。在產業浪潮的推動下,實力強大的部份廠商開啟自建或共建晶圓產線的路徑,向著IDM模式邁進。而麓慧科技早早實作轉型,相繼建立起射頻集成電路研發實驗室和萬級無塵封測中心,打造業界領先的自主設計研發及封測生產能力。

海量的技術和資金的投入,還帶來另一個意料之外的優勢。丁苗富博士表示,IDM模式使得企業不僅可以在設計上進行創新,在工藝、封裝、測試等方面都能有所突破,尤其是砷化鎵銅柱倒裝技術的跨越式進步。

采用銅柱(Cu)倒裝(Flip Chip)技術的必要性是?據悉,在高速高效能封裝設計領域,倒裝芯片封裝的出現,以顛覆性的設計理念和顯著的效能優勢,實作更小、更薄、更高功效與效能需求。近年來,物聯網、智能電話等穿戴領域的穩定增長,為WiFi射頻銅柱倒裝芯片產業發展提供了發展契機。

經過數年鉆研,麓慧科技透過自主創新,順利攻克砷化鎵銅柱倒裝工藝的技術難關,在射頻芯片封裝工藝技術關鍵領域填補了國內空白。2022年6月,經業內專家組評定,該技術具有新穎性,綜合技術達到並優於國際先進水平,打破該技術在國際上的唯一壟斷局面。

2023年10月,麓慧科技釋出國內首顆以砷化鎵銅柱倒裝工藝封裝的2x2mm小尺寸芯片「LH67228」,是當時同類產品封裝中最小(兩粒芝麻大小)。該產品屬於WiFi6e射頻前端模組(FEM),可廣泛套用於智能電話、平板電腦、Mi-Fi等智能終端,在技術層面實作了「以小博大」的構想。

「砷化鎵銅柱倒裝工藝技術在射頻前端芯片上的實踐,相較於傳統工藝技術而言,具有效能、成本等方面無可比擬的巨大優勢。」丁苗富博士表示,銅柱倒裝芯片比傳統引線鍵合封裝具有多種優勢,譬如芯片整合度大幅提高帶來更小的外形尺寸,可使芯片面積減少30%以上;同時,銅柱倒裝金屬材料的特性使得散熱問題迎刃而解,訊號也更穩定(如下圖所示)。

傳統引線鍵合封裝散熱主要途徑為砷化鎵,熱傳導能力 46W/mK,而銅柱倒裝技術的主要熱傳導途徑為銅柱,其熱傳導能力為砷化鎵的4~5倍數。如圖所示,在同樣垂直傳導路徑條件下,銅柱倒裝對砷化鎵半導體 PN 節的散熱能力( PN 節溫度)在高功率密度條件下大有改善,使得砷化鎵芯片工作在175℃(正常砷化鎵芯片的最高 PN 節工作溫度)以下,從而大大提高了芯片的可靠性、提升其最大發射功率。

Wi-Fi FEM賽道爭先,產品加速叠代

從行業發展趨勢來看,射頻前端模組化將是長期方向。

WIFI FEM芯片作為決定WIFI訊號傳輸質素的關鍵一環,其市場需求得到爆發式增長。Yole預測,2025年Wi-Fi FEM市場規模將超30億美元(折合人民幣約200億)。目前,70%以上的WiFi FEM市場份額屬於Skyworks、Qorvo,甚至是Richwave,國內企業在突破技術壁壘的同時,還面臨著激烈的市場廝殺。

麓慧官網介紹,目前公司「產品家族」共有5條產品線,即「Wifi-7–Ultra HiE FEM、Cellular/VR Wifi-6+6E FEM、Wifi-6 High Power FEM、Wifi-6 Mid-High Power FEM、Wifi-5 FEM」,覆蓋LH7528、LH7228、LH76350Q、LH72350Q等近30款產品,在實際測試中產品各項主要技術指標均達到國內外領先或先進水平。

丁苗富博士表示:「麓慧網通WiFi產品優勢在於「高功率」,適合企業級、高穿墻力或者室外遠距離的套用場景;同時還打造了穿戴WiFi高性價比的以及砷化鎵銅柱倒裝的中低功率產品,產品效能優越可靠穩定,面向不同的市場需求。」

2022年,麓慧科技圍繞 WiFi 7展開研發工作;2023年12月,麓慧科技交出了在無線通訊技術領域的重要「戰果」——Wi-Fi 7 FEM套片LH7528、LH7228兩款芯片正式釋出,它們在工藝上采用緊湊的16針3x3mm封裝,可提供更快速、更穩定的無線連線,滿足各領域日益增長的數據傳輸需求。「上述兩款產品已進入量產階段,憑借優異的效能,收到了客戶訂單。」丁苗富博士說。

當前,麓慧科技用於6G頻段的Wifi 7 FEM產品也已處於研發行程,預計在今年晚些時候問世,為麓慧科技在Wifi 7 FEM領域補上最後一塊「拼圖」,為使用者帶來更快速、更穩定、更安全的無線連線體驗。

需要特別指出的是,手機Wi-Fi FEM市場正變得越來越重要,逐漸成為智能電話中的增量芯片,為傳統射頻前端芯片廠商開拓新市場。尤其在自主可控要求下,該領域成為國內廠商與國際巨頭「掰手腕」的新戰場。據了解,麓慧科技積極開展全球化合作,目前已與某海外最大移動營運商達成合作意向,市場前景廣闊。