当下5G时代的帘幕已然被揭开,万物智能互联的时代来临,无人驾驶、虚拟现实、智慧城市、物联网已经成为了我们日常生活中常见的词语。就拿我们手边的手机来说,通讯性能作为手机的重要指标之一,已经成为中国手机制造商提升产品竞争力的重要突破口。(文/王敬怡 图/姜晓龙 设计/陈楚)
声音要传到千里之外,得先转化成高频的射频电波。信息编码成一秒钟几十亿波峰的正弦电波,对方手机接收和还原,纹丝不乱,这就是射频器件的本事。而在射频前端模块中,未来发展最快的,也最关键的器件之一就是射频滤波芯片。
射频滤波芯片因设计、工艺难度高,被视为芯片行业“皇冠上的明珠”是现代无线通信、5G、物联网、人工智能等诸多行业的核心与基石。
“高端滤波芯片的市场份额长期都被欧美大厂所垄断,直到诺思微系统的出现,具有自主技术的国产厂商才占据一席之地,开始进入市场并逐步具备竞争力。”诺思(天津)微系统有限责任公司副总经理张冠杰介绍说,诺思是中国射频前端和声学MEMS芯片领域的开拓者, “在所有涉及射频信号发射和接收的应用场景下,都有机会使用到诺思的芯片。”
2011年,一批海外归国人员创办了中国首家薄膜体声波谐振滤波芯片制造企业——诺思(天津)微系统有限责任公司。这批归国博士放弃了国外半导体巨头企业优渥的待遇,踌躇满志,励志学成归来,报效祖国,势必要为中国半导体事业做出贡献。他们将个人梦想与国家发展统一,愿为中国半导体自立图强贡献毕生力量。
据了解,一颗高端滤波芯片的制造工艺非常复杂,一条生产线大约涉及50多种精密设备、300多道工艺步骤。诺思微系统的滨海工厂位于天津市经济技术开发区,2017年第三季度正式通线,厂房和研发中心总占地面积2.7万平方米,目前该工厂月生产能力已达到3000万颗。
从2017年中,诺思微系统的滨海产线竣工,到首批6英寸晶圆下线,向众多行业知名企业出货,诺思只用了短短一年的时间。
诺思的整座晶圆厂是一个高标准的无尘室,为了保持生产环境的绝对洁净,外来的空气必须先经过精细的高效过滤,将比头发丝小50倍的0.1微米的颗粒都挡在洁净室外。无尘室中的温度、湿度、静电、压力、磁场以及震动等都需要严格控制,而制造芯片所需要的纯水、化学品与气体等,则是从无尘室外围透过纵横分布的管道,直接输送到各类制造设备上。在制作环节上主要分为:光刻区、薄膜区、刻蚀区、减薄区、晶圆测试区等,“我们的生产基本上摆脱了对人工操作的依赖,在生产线上可以达到80%以上的自动化。”张冠杰介绍说。
诺思从建厂之初就意识到数字化和自动化重要性,结合智能制造的典型应用场景,建立从设计研发、生产制造、质量管控、采购销售等多环节的线上管理系统,人力成本减少近40%,年产能提升1.5倍,同时库存下降70%。张冠杰解释说:“诺思先进的制程技术和工艺设备保证了产品的高性能和高品质,MES生产制造执行系统能够对工艺、设备、产品等进行全面管理,保证了产品性能的一致性和可追溯性。”
如今,公司参与研发人员近百人,在体声波滤波领域已申请的国内发明专利达320项,国际PCT专利130项,在滤波器设计、器件结构、工艺、封装等多方面建立起强有力的技术壁垒。今年三月,作为国内唯一具备大规模量产交付能力的平台,诺思牵头国家重点研发计划“制造基础技术与关键部件”专项项目“硅基MEMS压电薄膜及器件关键技术与平台”正式启动,未来3年内诺思的量产产线将力争达到年产20亿颗芯片的产能规模,为解决高端射频滤波芯片的国产供应提供保障。
结合芯片行业的特点,唯有在新技术、新产品等方面持续投入,构建具有自主发展能力和核心竞争力的产业链,才能逐步缩减与国际领先企业的距离,“在2018年末,我们的晶圆良率已经提升到了95%以上,这也支撑了多产品线的量产。”诺思从最初的仅有几款主推产品,现已扩充到产品种类达五十款以上,可支持移动终端、小基站、5G模组及定制产品等多元化的丰富产品线。
“诺思公司在天津落地生根,未来更要进一步做大做强,我们要始终保持技术的领先性以及对标国际一流厂商的竞争性,彻底解决高端芯片‘卡脖子’问题,实现规模化国产替代。”张冠杰说,点亮中国“芯”,抢占技术高地,实现我国科技的伟大复兴便是诺思全体员工的初心与使命。