2020年12月18日 | 5G时代对BAW需求大增，Akoustis进入收获期

体声波（BAW）高频段RF滤波器的集成设备制造商（IDM）Akoustis Technologies，日前宣布它已从5G射频解决方案Tier1供应商处获得了两份订单，用于为5G移动设备市场开发两种新型XBAW滤波器。

新的XBAW滤波器开发将解决中高频段的5G / WiFi共存。 Akoustis的目标是在2021年下半年交付样品，以用于5G智能手机，平板电脑和其他移动设备的滤波器模块。

这是Akoustis宣布的第三个5G移动客户。该公司目前正在与另外两个RF前端客户合作开发5G，WiFi和超高频5G / WiFi共存滤波器。

Akoustis的创始人兼首席执行官Jeff Shealy在一份公告中表示：“尽管我们继续专注于在WiFi CPE和5G网络基础设施市场取得不断增长的成功，但我们对获得专利的XBAW滤波器技术在5G移动设备中日益增长感到非常兴奋。5G移动市场是Akoustis前进的最大机会。我们从Tier1和Tier2公司获得的5G滤波器的早期客户订单证明了我们不断增长的XBAW滤波器产品组合的实力。”

随着公司在2020进入多个市场，包括5G网络基础设施，高频段WiFi和相控阵雷达应用，Akoustis的高频，高性能XBAW工艺和滤波器受到越来越多的关注。

Akoustis已在其产品目录中增加了15个滤波器，包括5.6 GHz WiFi滤波器，5.2 GHz WiFi滤波器，5.5 GHz WiFi-6E滤波器，6.5 GHz WiFi 6E滤波器，三个小型5G网络基础设施滤波器，其中包括两个Band n77滤波器和一个为国防相控阵雷达应用的Band n79滤波器，一个3.8 GHz滤波器和五个S波段滤波器，面向CBRS 5G基础设施市场的3.6 GHz滤波器和面向无人机系统（UAS）的C波段滤波器。该公司还针对低于5 GHz的移动设备，网络基础设施，WiFi CPE和国防市场针对7 GHz以下频段开发了几种新型滤波器。

以下是几天前，Microwavejournal采访Jeff Shealy的访谈实录

向我们简要介绍Akoustis Technologies的历史以及促使您创办公司的原因。

Jeff ShealyJeff Shealy：公司的历史可以追溯到我在加州大学圣塔芭芭拉分校所从事的研究工作，该研究涉及新颖的III类氮化物材料。

我作为企业家的第一次创业尝试是从第一家公司RF Nitro开始的，这是大约20年前开发50 V GaN RF晶体管的首批公司之一。在18个月内，RF Micro Devices（RFMD）（现为Qorvo）以6倍的投资本金收购了RF Nitro。在创立Akoustis之前，我在RFMD工作了13年。

Akoustis的想法是使用高纯度和单晶压电材料来构建用于超高频段（UHB）频率的体声波（BAW）滤波器，而另外两家主要BAW滤波器公司致力于使用多晶技术。

我曾在加州大学圣塔芭芭拉分校工作的时候接触过单晶材料，并相信他们将能够处理更高的频率，更宽带宽和更高功率的BAW滤波器，因此，当我们过渡到5G和高频Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E时，单晶将可以制造出更好的产品。

无线技术（主要是蜂窝和Wi-Fi）的发展导致频段从400 MHz激增到现在的7 GHz以上，从而引发了对滤波器的爆炸性需求。尽管存在着显著的市场机会，但大公司已经在深耕这个市场，这些公司最有能力将滤波器与射频前端中的有源组件集成在一起。所以Akoustis成功显得与众不同，为什么如此？

我们在您提到的每个市场都有优势：

在5G大型MIMO（mMIMO）基站中，我们的优势包括我们的高功率处理能力，其中我们的单晶材料可以处理的功率是多晶材料的两倍。这使Akoustis本身成为高功率5G基站设备的佼佼者。因此，我们期望成为mMIMO基站市场BAW滤波器的领导者。

在5G小型蜂窝网络基础架构中，我们的优势是XBAW的性能和上市时间。作为一个新的市场进入者，Akoustis必须相对于使用规模竞争的大型竞争对手进行创新和做出快速反应。

在Wi-Fi中，我们是第一家推出用于高频Wi-Fi的5.2/5.6 GHz串联共存BAW解决方案的公司。今年夏天，我们成为第一家针对Wi-Fi 6E推出5.5/6.5 GHz解决方案的公司，Wi-Fi 6E是2020年4月获得FCC批准的下一代Wi-Fi。我们的XBAW解决方案胜过竞争对手，并且由于我们的市场定位和性能卓越的滤波器解决方案，我们希望在Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E中获得重要份额。

在移动领域，我们最近宣布了第二个RF前端制造合作伙伴，我们正在开发一种滤波器，该滤波器要比我们预期的要早，预计2021年下半年将在5G手机中使用。我们继续看到其他RF前端制造商对我们的解决方案越来越感兴趣。

尽管我们确实有更大的竞争对手可以提供高频BAW解决方案，但还有许多其他竞争对手没有内部高频，高性能BAW。其中包括世界上一些最大的RF前端和组件制造商。我们相信随着时间的推移，我们将展示出扩大规模的能力，随着时间的推移，我们将能够吸引其中一个或多个制造商。

最后，我想提一下，尽管许多人专注于前端模块的持续集成，但离散解决方案的移动市场仍然很大，尤其是在亚洲手机制造商中。在着眼于低成本手机生产的地方，手机制造商仍自行开发RF前端，而不是从主要制造商那里购买完整的前端，这些手机制造商能够开发仅将射频用于特定市场的手机。

一部全球电话可能有45个射频频段，而现在随着5G的增加而更多，一部进入中国特定省份的手机可能只有10个频段供那些通常不在其居住城市以外旅行的用户使用。这个市场每年仍然是300-400百万部手机，这对Akoustis来说是一个巨大的机会，因为主要的RF前端制造商倾向于将重点放在大型手机制造商上。

请告诉我们有关XBAW技术的更多信息，以及与竞争对手提供的声学滤波器技术有何不同的地方。

XBAW是我们在过去七年中开发的专有专利技术制造工艺，我们四年前在纽约收购了一家基于MEMS的制造工厂。

与我们的竞争对手相比，我们制造XBAW滤波器的方式存在很大差异，尤其是对于高纯度压电材料而言。我们通过大规模的MEMS制造工艺来制造我们的高频谐振器器件，该器件使用类似于其他双气腔方法的气腔，并且与其他有损的固体特性的谐振器器件完全不同，从而产生了我们的高频谐振器。

XBAW流程提供了比其他双气腔方法更大的灵活性，使Akoustis能够继续提高性能以达到最佳结果。

XBAW滤波器横截面。

您从哪里获得高纯度单晶原料，还有其他知识产权？

Akoustis从硅基板开始，并在我们的纽约晶圆厂进行设计和制造其高纯度压电和单晶压电材料。我们采用这些定制的高性能压电材料，并利用我们内部的XBAW工艺来制造RF谐振器和滤波器。

提供完整XBAW产品的供应链中唯一外包的部分是我们的后端封装，我们与这些供应商紧密合作以开发最佳的封装解决方案。就我们的外包合作伙伴而言，Akoustis使用世界上一些最大，最知名的封装供应商来帮助交付最终产品。

关于知识产权，我们已获得34项专利，还有75项专利正在申请中。这些专利从平台基底层开始，在压电材料，我们的制造工艺和声学设备层，我们设计的封装，我们完整的滤波器产品和子系统硬件解决方案不断发展。我们还拥有许多关于我们制程的商业秘密，这将使任何人都很难复制我们的制造流程。

与传统的SAW和BAW相比，XBAW的处理复杂性和制造成本如何？

SAW技术的存在时间比BAW技术长得多，并且SAW市场竞争更加激烈。因此，生产SAW的成本低于BAW，这对我们已经在市场上存在了一段时间的BAW竞争对手来说是正确的。

BAW滤光片由多个光刻层制成，每个滤光片通常在10至15个掩模层之间，这在多晶和单晶BAW工艺中是一致的。因此，我们认为我们的成本与我们的竞争对手一致。

为什么要自己购买晶圆厂？

当我们成立公司时，我们使用了外包制造合作伙伴来开发我们的滤波器技术。当我们接近开发的生产阶段时，很明显，我们需要发展自己的内部能力，以缩短周期时间并更好地控制规模。

我们非常幸运能够找到并获得纽约州北部的工厂。该工厂以前是施乐公司的工厂，在我们收购之前的几年中，对工厂和设备的投资已超过8800万美元。

也许更重要，但常常被忽视，此次收购使我们得以保留了已经在工厂工作的大约30多名员工，并且知道如何操作设备。他们迅速转移并能够改善我们现有的硅工艺，并与Akoustis器件团队紧密合作开发了我们的新XBAW工艺，这为我们在商业上取得成功奠定了基础。

通过收购该工厂，我们已经能够将生产周期时间从三个月缩短到不到一个月，并且我们目前正在添加设备和第二个班次，这将在未来六个月内将我们的制造产量提高5倍。

您瞄准的市场是什么，您将在哪里获得设计胜利（Design Win）？

我们的目标是5G移动，5G基础设施，Wi-Fi和国防市场。

在5G移动领域，我们正在与Tier1 RF前端模块客户合作，并刚刚宣布了一个新的RF前端模块客户，预计将于2021年下半年投入生产。我们的重点是5G UHB，频谱将需要共存的滤波器解决方案，而我们的XBAW滤波器技术与传统技术有所不同。

在5G小型蜂窝网络基础架构中，我们已经从Tier客户那里获得了三项产品供货，目前该设计正在2020年12月这一季度开始增长，并且我们预计该客户将在近期获得更多设计。我们希望该客户在2021年日历期间使用多个滤波器，从而获得第二个客户设计。该产品有望在2021年上半年投入生产。此外，我们还与其他四个5G网络基础设施供应商的积极合作，其中两个是Tier1。

在美国的5G基础设施中，随着夏天拍卖宽带无线电服务（CBRS）私人访问许可证（PAL），购买了这些频率的网络运营商正在寻求在美国各地建立网络。我们已经与开发CBRS f的客户一起获得了两个设计。考虑到预计拍卖会早得多，因此实施将长达两年以上。该客户已订购了预生产零件，以使用我们的XBAW滤波器开发网络基础设施设备和家用设备。此外，我们目前正在与八家其他网络设备提供商和片上系统（SoC）供应商进行积极合作，以在将来的产品中使用我们的CBRS XBAW滤波器。

最终，在Wi-Fi市场上，我们从2020年9月季度开始以1级消费者为中心的品牌开始扩大Wi-Fi 6的生产，如今已实现量产。我们最近宣布在2020年12月季度再赢得Wi-Fi 6大奖。在下一代Wi-Fi 6E市场中，我们宣布了与Tier1企业级客户的第一笔订单，预计将于2021年上半年投入生产。我们还与另外一名预计2021年下半年开始生产的Tier1类型客户。

您提到与几个移动客户合作，他们可能很快就投入生产。您已经说过，这将需要合作伙伴最初支持所需的能力。您是否考虑采用Foundry代工模式来扩大规模，然后将其保留为后备生产供应方？

虽然我们将在明年夏天之前将产能提高5倍，但我们仍然无法生产出足够的滤波器来服务于Tier1手机制造商。我们的扩张将使产能可达到数亿个滤波器单元，但Tier1手机市场需要数十亿美元的产量。

但是，一旦完全配备了8英寸晶圆设备，我们目前的设施每年就可以扩展到3–50亿个滤波器单元。一旦5倍容量扩展完成，我们将有能力为Tier2手机市场服务。

射频模块合作伙伴将是进入Tier1 5G移动市场的理想之选，因为它将有助于减轻Tier1手机公司对我们扩展能力的不信任。此外，Tier1合作伙伴将直接从我们手里购买每年数十亿颗产品。

我们当前没有外包给制造合作伙伴的计划，因为扩展我们当前的设施比花时间和经理向合作伙伴导入我们的制程更有意义。制造合作伙伴还将通过保证金叠加方式来增加与制造过程相关的成本，这将削减我们在中长期内的利润。此外，我们不想承担将制程外包给合作伙伴带来的更大的IP和商业机密盗取风险。

您是使用商业CAD软件包还是自己的专有软件来设计滤波器？这些工具用于滤波器设计的准确性如何？

是的，我们正在使用商业CAD软件包来设计滤波器。随着我们继续跨多个滤波器以不同的频率和带宽运行XBAW制程，我们正在使用专有软件和模型优化技术来加深对自己制程的理解。这大大提高了我们对未来滤波器进行建模的能力，并且在过去的一年中，我们在多个滤波器上都实现了首次设计通过。

今天的XBAW的最高频率能力是多少？是什么决定了该限制？这是您研发的重点吗？

我们认为，我们的XBAW滤波器的上限在10至15 GHz之间，这受压电材料的厚度和均匀性的限制，对更高的工作频率是有挑战性的。目前，如此高的频率并不是我们研发的重点，因为我们只是处于5G推出，Wi-Fi 6扩展和Wi-Fi 6E推出的最初阶段。

从这个角度来看，在此滤波器市场中，BAW运营商的收入在1.8至2.7 GHz之间已增长到每年超过30亿美元。展望未来，5G将从3.2 GHz增加5.0 GHz，在接下来的几年中，BAW的带宽将增加了两倍。通过在5.1至7.1 GHz Wi-Fi中添加5G和高频Wi-Fi，BAW的带宽将增加近5倍。虽然可能最终会使用高于7 GHz的频率，但我们任务5G和Wi-Fi 6E可能要花几年的时间才能成熟，就像我们在包括3G和4G在内的上一代移动技术中所看到的那样。目前，我们的研发工作正专注于3-7 GHz范围。

您在2017年购买的晶圆厂STC-MEMS，这是美国国防部（DoD）认可的可信赖的代工厂，用于MEMS处理，封装和组装。该业务如何适合您的策略？

随着新冠疫情的进行，我们推迟了美国国防部可信赖的代工厂的认证，并且我们专注于进入大批量商业市场。此外，我们不需要指定来赢得我们目前的两个国防客户。

如果国防市场需要更高的BAW，我们可能会稍后再讨论，但就目前而言，我们要确保我们专注于巨大的商业市场，我们相信对于像Akoustis这样的新进入者来说已经成熟了。

告诉我们更多有关您的背景以及您开发BAWX的原因。

我的背景主要是学习了固态物理学，在这门学科中，我学到了利用具有卓越物理特性的先进纳米材料来实现最先进的电子，光学和声学微型设备的基础。在声学谐振器和滤波器设计中，压电材料的选择会直接影响滤波器的功率处理和带宽。

在技术路线演进的同时，我观察了无线标准从3G到4G以及现在的5G的迁移，以及我们的消费类无线设备中的RF前端如何由声学RF滤波器所支配。将技术和营销途径与新颖的工艺流程和内部制造规模相结合，使Akoustis能够应用到最先进的消费类无线设备中。