集成無源器件IPD平臺——一種實現(xiàn)射頻前端模塊中無源器件的新途徑

“全球知名半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研究機構(gòu)Yole Développement，一直以來因其對射頻前端市場的權(quán)威研究和預(yù)測，成為引領(lǐng)行業(yè)的風向標。最近幾年，Yole對芯和半導(dǎo)體的關(guān)注持續(xù)升溫：

2019年Yole在“5G‘s Impact on RF Front-End Module and Connectivity for Cell Phones 2019“ 報告中首次把芯和定位為全球IPD濾波器領(lǐng)先供應(yīng)商；

2020年在”Thin-Film Integrated Passive Devices“報告中關(guān)注了芯和創(chuàng)新的定制IPD設(shè)計；

2021新年伊始，隨著5G的不斷發(fā)展，Yole就芯和打造的射頻前端無源器件新形態(tài)對芯和進行了專訪，雙方就芯和創(chuàng)新的IPD設(shè)計平臺、IPD相對LTCC的優(yōu)勢和發(fā)展趨勢、快速發(fā)展的中國生態(tài)圈以及芯和在其中的重要作用等方面進行了深入的探討?！?/p>

集成無源器件IPD平臺——一種實現(xiàn)射頻前端模塊中無源器件的新途徑

盡管薄膜集成無源器件（IPD）進入市場較晚，但在過去十年中，它已經(jīng)成功滲透進了不少無源應(yīng)用，并找到了增長動力：現(xiàn)在顯示出強勁增長的主要市場是射頻模塊中的定制化射頻IPD，尤其是針對5G應(yīng)用，它包括用于寬帶的濾波器和用于阻抗匹配的離散器件電路。 從2019年到2025年，該市場的復(fù)合年增長率（CAGR）預(yù)計將達到8.2％，到2025年市場總值將超過3.6億美元。另一個高價值市場是用于屏蔽電磁干擾（EMI）的貨架IPD，它適用于各種嚴苛的應(yīng)用或者基礎(chǔ)的射頻功能，例如巴倫或濾波器等。 如Yole Développement的《IPD 2020年報告》所述，到2025年，該市場的價值將達到1.95億美元，從2019-2025年的復(fù)合年增長率為3.15％。

在這種發(fā)展背景下，一些創(chuàng)新型公司正在開發(fā)新的解決方案，以擁抱IPD的增長和5G機遇。 Yole Dévelopement采訪了其中一家這樣的公司——芯和半導(dǎo)體，射頻前端模塊IPD的領(lǐng)先供應(yīng)商。Yole Dévelopement射頻器件和技術(shù)部的市場分析師Antoine Bonnabel采訪了他們的創(chuàng)始人和CEO凌峰博士。

Yole： 請您給我們的讀者介紹一下芯和半導(dǎo)體的定位和使命？

芯和： 我是芯和半導(dǎo)體的創(chuàng)始人和CEO凌峰。芯和的公司使命是通過我們顛覆性的電子設(shè)計自動化（EDA）解決方案來加速芯片、封裝和系統(tǒng)設(shè)計。 在射頻前端（RFFE）設(shè)計領(lǐng)域，芯和不僅向市場提供EDA解決方案，而且還直接向RFFE模塊客戶提供IPD濾波器。

Yole： Can you please introduce Xpeedic’s EDA solution for IPD development？

芯和： 芯和用于IPD開發(fā)的EDA解決方案始于我們用于片上無源和互連的電磁（EM）求解器IRIS的開發(fā)。 隨著IRIS已獲得眾多IPD晶圓廠的認證，我們又通過添加工藝設(shè)計套件（PDK）模型生成和綜合工具iModeler、原理圖級優(yōu)化、良率分析、實驗設(shè)計（DoE）分析以及 芯片封裝協(xié)同仿真，最終形成了這套專用于IPD開發(fā)的設(shè)計平臺。 基于這個設(shè)計平臺，再加上我們內(nèi)置的多款濾波器、耦合器和雙工器的模板，我們可以快速實現(xiàn)IPD從規(guī)格到批量生產(chǎn)的整個開發(fā)流程。

Yole： 您的EDA解決方案是面向晶圓服務(wù)提供商的，而IPD解決方案能為他們的客戶帶來哪些吸引人的功能？

芯和：我們的IPD解決方案最吸引人的是它們具有實現(xiàn)“一次流片成功”的能力，這對于我們那些常年受設(shè)計周期所困的移動行業(yè)客戶而言至關(guān)重要。

Yole： 用于5G頻段和匹配電路的IPD濾波器的主要優(yōu)點是什么？

芯和：與用于5G頻段和匹配電路的低溫共燒陶瓷（LTCC）和表面安裝器件（SMD）組件相比，芯和基于高電阻硅（HRSi）的IPD具有體積緊湊、外形小巧且易于封裝的優(yōu)勢，其獨有的帶寬優(yōu)勢也有助于IPD在5G NR和WiFi 6中扮演重要角色。

Yole：請談?wù)勜S富的EDA解決方案以及與晶圓廠的緊密合作關(guān)系，如何能為基于IPD的集總電路或濾波器解決方案減少開發(fā)時間和潛在成本？

芯和：這里的關(guān)鍵是要有一個經(jīng)過晶圓廠驗證的EM仿真器，該仿真器不僅可以生成用于原理圖級優(yōu)化的精確PDK模型，而且可以仿真整個濾波器（甚至包含了封裝）。 這樣，我們就可以實現(xiàn)“一次流片成功”的設(shè)計。

Yole： 您能否分享一下在N77頻段上，IPD濾波器的性能表現(xiàn)，例如插損、帶外抑制等

芯和：一個典型的IPD N77濾波器可在0.5mm2的裸片尺寸內(nèi)實現(xiàn)1.5dB的插損和30dB的抑制。同時，IPD匹配濾波器和雙濾波器也能很好地應(yīng)用在許多前端模塊中，以實現(xiàn)更進一步的集成。

Yole： 當前，大多數(shù)無源解決方案是基于低溫共燒陶瓷（LTCC）和標準表面貼裝器件（SMD）組件的。 您認為IPD是這些技術(shù)的補充嗎？或者將來是否會占據(jù)他們的市場份額？

芯和：復(fù)雜的射頻前端毫無疑問需要更多集成的無源解決方案。 薄膜IPD器件為前端模塊帶來了緊湊、薄型和易于封裝的替代方案。 從技術(shù)和物料清單（BOM）管理的角度來看，我們認為IPD肯定會在將來占據(jù)一定的市場份額。

Yole： 在接下來的幾年中，什么將推動IPD市場的大規(guī)模增長？

芯和：其一、與LTCC和SMD組件相比，IPD具有緊湊且易于封裝的優(yōu)勢；其二、通過芯和與晶圓廠緊密的合作伙伴關(guān)系，可以輕松實現(xiàn)定制化的IPD濾波器。 所有這些因素將在未來幾年推動IPD市場的大規(guī)模增長。

Yole： 芯和已經(jīng)很好地融入了中國半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)。 您是否看到中國正朝著使用這些集成平臺的趨勢發(fā)展？

芯和：我們已經(jīng)看到，隨著5G的強勁需求，中國IPD的采用正在不斷增長。 芯和能夠為那些射頻前端模塊公司提供具有快速周轉(zhuǎn)優(yōu)勢的IPD濾波器的能力為我們帶來了許多design wins。 中美之間的地緣政治緊張局勢進一步加速了芯和IPD以及國內(nèi)供應(yīng)鏈在中國半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)中的采用。

Yole： 您是否有發(fā)現(xiàn)“中國”與“西方和非中國東亞地區(qū)” 在生態(tài)系統(tǒng)的需求方面有什么區(qū)別嗎？

芯和：中國的生態(tài)系統(tǒng)非?；钴S且多樣化。 在“西方和非中國的東亞地區(qū)”的生態(tài)系統(tǒng)中，像Skyworks，Qorvo和Murata這樣的大公司擁有完整的供應(yīng)鏈和濾波器設(shè)計能力，可以制造自己的射頻前端模塊。與這種IDM的模式不同的是，中國的生態(tài)系統(tǒng)非常細分，其中許多相對較小但發(fā)展迅速的參與者依賴像芯和這樣的公司作為合作伙伴來滿足濾波器的需求。

采訪對象

凌峰博士

芯和半導(dǎo)體創(chuàng)始人、CEO

凌峰博士在EDA、射頻前端及系統(tǒng)級封裝領(lǐng)域有超過20年的從業(yè)經(jīng)驗：

· 2000年獲美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校博士

· 曾任Physware聯(lián)合創(chuàng)始人和副總裁，2014年被Mentor Graphics收購

· 曾任Neolinear射頻部技術(shù)主管，2004年被Cadence收購

· 曾任華盛頓大學(xué)電機工程系兼職副教授

· 曾任南京理工大學(xué)紫金學(xué)者特聘教授

· IEEE高級會員，擁有專著章節(jié)2部，美國專利5項和國際核心期刊和會議文章60多篇

采訪人

Antoine Bonnabel

Technology & Market Analyst

He carries out technical， marketing and strategic analyses focused on RF devices， related technologies and markets.

· was R&D Program Manager for DelfMEMS （FR）， a company specializing in RF switches and supervised Intellectual Property and Business Intelligence activities of this company

· has co-authored several market reports and is co-inventor of three patents in RF MEMS design

· holds a M.Sc. in Microelectronics from Grenoble Institute of Technologies （France） and a M.Sc. in Management from Grenoble Graduate School of Business （France）