近来，第 69 届世界电子器材大会（IEDM 2023）在美国旧金山举行。上海微体系所欧欣研究员课题组以口头陈述方式宣布了题为「Miniaturized Dual-Mode SAW Filters using 6-inch LiNbO3-on-SiC for 5G NR and WiFi 6」的最新研究成果，博士生郑鹏程、张师斌副研究员、华南理工大学徐金旭副教授为本论文一起榜首作，张师斌副研究员、欧欣研究员为论文一起通讯作者。IEDM 会议被誉为半导体范畴的「奥林匹克盛会」，是陈述半导体和电子器材技能、规划、制作、物理和建模等范畴的关键技能打破的顶尖论坛。

  本作业中，课题组根据自主研发的 6 英寸高质量 X-cut LiNbO3/SiC 异质集成衬底，在世界上首先提出面向 5G/6G、WiFi 6/7 使用的「双模鼓励，多频集成」的高性能、低成本的声表面波（SAW）滤波器技能。传统的 SAW滤波器通常在单一规划方向上激起单一的声波形式（例如瑞利波、水平剪切波 SH-SAW、纵向漏波 LL-SAW 等），且作业频率难以打破 3GHz，仅适合于传统 4G LTE 频段，难以在高频段与 FBAR、IPD 等技能抗衡。

  如图 1 所示，因为 X-cut LiNbO3 面内的强各向异性以及 SiC 衬底极高声速的特性，高机电耦合系数、高 Q 值的 LL-SAW 和 SH-SAW 形式可一起在 LiNbO3/SiC 异质衬底的不同面内方向上激起，即使用完全相同的器材规划，在不同面内方向上可分别得到高频、中频两种滤波器呼应。如图 2(a-b) 中，在 1.0~1.5μm 的波长下，SH-SAW 和 LL-SAW 谐振器分别在 3~4GHz 和 4.7~6.3GHz 的频率范围内展现出高机电耦合系数和高 Q 值。图 2(c) 中，两颗 SH-SAW 滤波器在 5G N77 频段展现出 495MHz 和 391MHz 的带宽以及1dB 的插损；图 2(d) 中，一组 LL-SAW 滤波器在 Wi-Fi 6 频段亦展现出大带宽和低损耗。

  为进一步验证双模态 SAW 技能在杂乱网络（如双工器、多工器等）中的使用远景，本作业中还规划了 5G N79 & Wi-Fi 6 和 5G N77 & 5G N79 的高性能双通带滤波器呼应（图 3），地图尺度1mm2。本作业从高质量异质晶圆、高频谐振器、高性能分立滤波器和双通带滤波器 4 个维度，全面验证了碳基 SAW 技能在 3~7GHz 频段的使用潜力，有望构成一条独具特色的高性能、低成本、高集成度射频滤波器解决方案。