Substrats Connect POI

Des substrats piézoélectriques multicouches conçus sur mesure pour la fabrication de filtres RF haute performance, offrant une uniformité de film mince inégalée grâce à la technologie Smart Cut™.

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Connect Piezoelectric On Insulators

Soitec - POI Diagram

En combinant son expertise des dispositifs à ondes élastiques avec sa technologie Smart Cut™, Soitec a développé des substrats piézoélectriques multicouches conçus pour répondre aux exigences du marché des filtres RF basés sur la technologie des ondes acoustiques de surface SAW – (Surface Acoustic Wave).

Le substrat POI (Piezoelectric On Insulator), associé à des transducteurs interdigités (IDT), permet la réalisation de filtres SAW haute performance capables de satisfaire les exigences strictes des bandes de télécommunication. Il offre des performances RF accrues grâce à un facteur de qualité élevé et à des pertes d’insertion réduites.

Ce substrat présente également des propriétés thermiques optimisées, avec un faible coefficient de fréquence en température (TCF) et une meilleure dissipation thermique.

Aussi, il offre une vitesse de phase bien maîtrisée, une grande flexibilité en terme de bande passante, grâce au  facteur de couplage acoustique (k²) sélectionné, et des capacités de multiplexage avancées.
Robuste et compatible avec les lignes de fabrication de packaging et d’assemblage avancés pour les modules Front-End, il est particulièrement bien adapté à une production de masse fort volume.

Catalogue des produits Connect POI

Description de la structure du produit Connect POI

Le substrat multicouches Connect POI est composé de quatre couches. Les matériaux piézoélectriques sont soit du Lithium de Tantalate LiTaO3, soit du Lithium de Niobate LiTaO3.

Produit LT6-MHB

Wafer 150 mm, à base de LiTaO3 , dédié aux filtres RF du segment de fréquences Mid/High Band, de 1 à plus de 3GHz.

Plusieurs orientations de Silicium et d’angles d’Euler sont disponibles.

Produit LT6-LB

Wafer 150 mm à base de LiTaO3 , dédié aux filtres RF du segment de fréquences Low Band, sous 1 GHz. Plusieurs orientations de Silicium et d’angles d’Euler sont disponibles.

Produit LN6

Wafer 150 mm à base de LiNbO3 , dédié à des filtres RF avec des bandes plus larges pour tous segments de fréquence, jusqu’à 3GHz +.

Produits LT8-LB et LT8-MHB

Wafer 200 mm, pour les filtres RF des segments Low Band et Mid High Band, jusqu’à 3 GHz +.

Des communications plus rapides, une consommation maîtrisée : le Connect POI booste l’efficacité des équipements connectés

Le substrat polyvalent Connect POI permet d’adresser n’importe quel gabarit de filtres des bandes de la norme 5G New Radio, quels que soient la fréquence et le débit.  La coexistence de plusieurs bandes fréquentiellement proches n’est plus un problème. Pas plus que l’intégration dans des modules de plus en plus compacts. Le Connect POI ouvre les portes du multiplexage, en intégrant plusieurs filtres sur une même puce. Il renforce également l’efficacité énergétique de la chaîne de communication en réduisant la consommation liée à la transmission des données — un atout clé pour préserver l’autonomie des batteries de nos smartphones et tablettes 5G.
Le produit Connect POI rend possible l’intégration du BlueTooth dans les lunettes connectées ! Grâce à ses filtres à haute sélectivité, il permet une parfaite coexistence du BlueTooth avec l’ensemble des bandes 5G.
Compact par nature, le filtre ML-SAW sur substrat POI trouve facilement sa place dans des designs miniaturisés. Ce n’est pas tout : il permet à l’ensemble de la chaîne de télécommunication de fonctionner avec une consommation réduite — l’idéal pour que ces lunettes intelligentes restent à la fois légères, performantes et avec un objectif clair : tenir une journée complète sans recharge. 
Quelle que soit la précision requise — pour le positionnement d’un smartphone ou d’un véhicule autonome — le filtre doit isoler le signal de suivi GNSS (Global Navigation Satellite System: GPS, Glonass, Galileo, BeiDou, NavIC, QZSS ) de toutes les autres transmissions télécom.
Sélectivité, isolation et faible consommation : ce sont les atouts-clés de la technologie Connect POI ! La miniaturisation offerte par cette solution représente un avantage majeur pour le marché des objets connectés et portables.

Les atouts du Connect POI pour la conception des filtres RF

Bénéfices pour les filtres Tx
Le SAW ladder - et tous filtres à éléments d’impédance -, construit à partir de résonateurs en série et en parallèle, bénéficie des avantages d’un substrat Connect POI : un facteur de qualité optimisé et un facteur de couplage ajusté garantissent des gabarits de filtres avec des fronts raides et de très faibles pertes d’insertion. Ces architectures sont adaptées pour supporter des puissances incidentes élevées. Avec le Connect POI product, la compensation thermique est assurée directement par le substrat : aucune couche déposée supplémentaire n’est nécessaire. De plus, l’ensemble de la structure Connect POI favorise une dissipation thermique, compatible avec les exigences de la classe de puissance PC 1.5. Et aucune contrainte supplémentaire ne s’impose pour une adaptation d’impédance 50 ohms !

Bénéfices pour les filtres Rx

Les faibles pertes d’insertion et la réjection hors-bande que le Connect POI permet d’atteindre représentent des leviers technologiques pour les DMS, Double Mode SAW, et toutes autres architectures innovantes de filtres. Cela répond aux critères requis de réjection et sélectivité des canaux adjacents - Adjacent Channel Rejection et Adjacent Channel Selectivity -. Les avantages décrits pour des filtres en transmission Tx s’appliquent également aux filtres en réception Rx.


Multiplexage : du duplexeur au … x-plexeur

Un filtre duplexeur est obtenu en combinant les approches des filtres Tx et Rx, possible sur POI. La versatilité du Connect POI permet d’intégrer sur une même puce des filtres adressant des fréquences différentes: duplexeurs, diplexeurs et multiplexeurs peuvent donc être fabriqués sur une même puce, avec un même niveau de métal pour les électrodes. L’isolation inter-bandes obtenue garantit une performance optimale pour les chemins agrégés.



Un filtre facile à produire et à intégrer

Le multilayers Connect POI est compatible avec diverses variantes de fabrication d’électrodes.. Seuls quelques masques lithographiques sont nécessaires pour réaliser le filtre. Son substrat silicium robuste facilite l’intégration des technologies avancées : WLCSP fine pitch, flip-chip, SiP et assemblage RFFE. Résultat : des rendements nettement supérieurs à ceux du TC-SAW, et applicables à des dispositifs multi-bandes.



Avantages d’un SAW sur POI par rapport à un SAW sur bulk piézo

La structure multicouches du Connect POI offre une amélioration significative des performances de guide d’onde. Elle amplifie les propriétés piézo-électriques et limite les variations thermoélastiques. Et cela, sur un substrat, loin d’être fragile ! De plus, les épaisseurs de chaque couche peuvent être ajustées pour optimiser les performances pour plusieurs bandes de fréquence, ce qui rend le multiplexage performant !


Compatibilité, sélectivité des bandes 5G et coexistence avec le WiFi

Le Connect POI est conçu pour répondre à l’ensemble du spectre, utilisé par les standards de télécommunications actuels et en développement :  LTE, 5G et au-delà. 
Il permet de réaliser des designs de filtres compatibles avec des systèmes consommant de moins en moins, et un encombrement toujours plus compact. 
Ce qui sert différents marchés : Mobile , IoT , Non Terrestrial Network et SATCOM.

 

En savoir plus sur le Connect POI

Plusieurs technologies de filtres RF sont disponibles sur le marché. Les avantages  du Connect POI font du filtre SAW multicouche -MultiLayer SAW- une solution stratégique et majeure pour le marché des filtres RF, jusqu’à plus de 3 GHz.
Le portefeuille de produits Connect POI s'appuie sur la technologie unique Smart Cut™ de Soitec et sur son expertise en matière de semi-conducteurs RF.
Présentation du Connect POI
Découvrez en vidéo comment le portefeuille de produits Connect POI tire parti de la technologie unique Smart Cut™ de Soitec et de son expertise en matière de semi-conducteurs RF.

Foire aux questions

Un filtre RF permet d’extraire le signal souhaité tout en minimisant les interférences dans un environnement de transmission exigeant.
Les filtres RF sont les premiers composants après l’antenne et sont essentiels dans la chaîne d’émission-réception (RX/TX) pour des technologies comme GSM, 5G, GNSS, etc
L'acronyme POI signifie Piezoelectric On Insulator et correspond à un wafer avec une couche piézoélectrique sur isolant.
Le matériau piézoélectrique est collé à un substrat en silicium à l’aide d’une couche intermédiaire de dioxyde de silicium. Cette technologie sur wafer permet d’atteindre de meilleures performances de filtrage acoustique que les matériaux massifs traditionnels -- dits “bulks”--.
Le Connect POI est la tranche POI développée par Soitec, spécifiquement optimisée pour maximiser les performances des filtres MultiLayer SAW sur POI.
La piézoélectricité est un phénomène physique réversible, qui convertit l’énergie mécanique en énergie électrique.
Les matériaux piézoélectriques sont couramment utilisés dans les filtres RF, à travers deux grandes technologies : Bulk Acoustic Wave, dite BAW,  et Surface Acoustic Wave, dite SAW.
SAW, pour Surface Acoustic Wave, désigne l’une des deux ondes utilisées dans les filtres acoustiques, aux côtés de l’onde acoustique de volume (BAW--Bulk Acoustic Wave--). Ces technologies permettent de répondre à la demande du marché pour des filtres passifs requérant un faible encombrement.
Les filtres SAW sur POI sont constitués de transducteurs interdigités métalliques, ou électrodes, déposés sur un substrat POI. L’énergie de l’onde sélectionnée est confinée dans la couche supérieure du substrat.

L’empilement multicouche du Connect POI offre de meilleures performances de guidage d’ondes, en renforçant les propriétés piézoélectriques et en compensant les variations thermoélastiques du matériau. Le tout, sur un substrat mécaniquement robuste !
Le multiplexage devient possible grâce à la polyvalence du design multicouche du Connect POI. 

Trap Rich ou couche TR correspond à ’une couche de polysilicium présentant une forte densité de pièges, capable de capturer les porteurs libres responsables de conductions parasites indésirables.
Cette technologie permet d’obtenir une bien meilleure linéarité RF, quel que soit le point de fonctionnement du circuit intégré du filtre. 

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