从实验室走向生产线 国产金刚石基高频滤波器面世

河南日报客户端记者 赵振杰 袁楠 通讯员 林子俊 罗新源

继去年完成核心技术攻关后，一款由我国自主研发、设计、生产的金刚石基高频滤波器芯片在今天正式投入市场。

10月25日，位于河南新乡的河南科之诚第三代半导体碳基芯片有限公司（以下简称“科之诚”）宣布其金刚石晶圆产线正式投产，并发布了首款产品——3.5GHz金刚石基声表面波高频滤波器，标志着这一采用全新技术路线、具备颠覆性创新的产品，终于从实验室走到了生产线。

作为全球高频滤波器领域的“新面孔”，能否在“寡头割据”的国际市场上掀起浪潮，还有待时间检验，但打破国际巨头垄断局面，科之诚已经迈出了关键一步。

高频滤波器市场迎来“新面孔”

不管是刚刚发布不久的苹果A18系列，还是高通骁龙系列，这些手机芯片都因为其强大的处理能力而备受瞩目。

但真正让一部手机实现通信的，其实在于芯片中集成的射频芯片，核心就是滤波器。

“没有滤波器的智能手机就会丧失通讯功能，变成一块砖头。”科之诚总经理谢波玮解释说，我们生活的空间中有各种不同频段的电磁波，如果需要建立稳定的通讯，就必须处在同一频段内，滤波器相当于对频段的一个专项选择。“好比我们身处一个嘈杂的菜市场内，充斥着各种各样的声音，但是我只想听到你说的话，就需要过滤掉其他杂音，这就是滤波器的作用。”

如今，一部5G手机在通信、WiFi、蓝牙、导航等功能上有着不同的信息交换频段，通常要集合数十颗甚至上百颗滤波器芯片，然而就是这么一个单个芯片不到1平方毫米的小东西，全国每年200亿颗的需求，90%以上却要从国外进口，特别是5G领域广泛应用的高频滤波器芯片则完全依赖国外技术。

科之诚当天发布的3.5GHz金刚石基高频滤波器则从事实上打破了这一技术垄断。

据介绍，由于高频滤波器对原材料、电路设计和光刻工艺都有很高的要求，且国外长期的发展已经形成了明确的专利壁垒。

科之诚抛弃硅基材料，选择金刚石作为晶圆材料，借助其极高的硬度、优异的导热性和介电损耗等优异性能，攻克了大面积硅基异质金刚石薄膜沉积、多元素重掺杂压电薄膜沉积等关键工艺，通过在材料和工艺两方面的创新，绕开了国外的专利壁垒，成功实现了金刚石基压电多层膜晶圆的规模化生产，使高频滤波器的生产工艺大大简化，例如过去20道光刻才能实现的高频滤波器的电路集成，金刚石基晶圆片上只需2道即可完成。

基于此，金刚石基的高频滤波器还做到了尺寸缩短45%，成本减少90%。

“我们的滤波器的工作频率覆盖所有5G/WIFI通信频段，成本极具优势，具备强劲的市场竞争力。”谢波玮说道。

现场签单 科之诚获多家机构投资

在当天的发布会上，共有4家单位现场与科之诚签订了芯片采购协议，总价值达500万元。

对科之诚来说，这当然是一个良好的开头，然而毫无疑问的是，虽然技术上的垄断已经打破，但要从国际巨头对市场的垄断中突围，科之诚还有很多事情要做。

“我们的芯片在接口方面与传统产品保持一致，替代的工艺成本不高，能否打开市场关键是要取得客户的认可。”谢波玮表示，公司目前已经在与一些移动终端制造商、射频芯片制造商洽谈对接，争取进入到供应商行列。由于处于产业化的起步阶段，目前科之诚还只能完成小批量生产，但产能也会随着市场需求的增加而提升。

此外，发布会还透露，公司将不断丰富自己的产品线，计划陆续推出多个频率的标准化产品，并且接受特殊频段的产品定制。

除了滤波器，科之诚同期发布了一款金刚石基功率放大器，这同样是射频芯片的重要部件之一，据介绍，相较于传统材料的功率放大器，新品可实现同等运行性能下温度降低25%以上。

对于产品的未来，中国科学院微电子器件研发中心有关负责人表达了乐观的态度。

“（新产品）凭借其卓越的性能和稳定性，将有效满足市场对高速度、大容量、低延迟通信的迫切需求，为构建更加高效、安全的通信网络奠定坚实基础。”上述负责人认为，河南科之诚金刚石晶圆产线的成功投产，不仅标志着我国在碳基芯片技术上的重大突破，更是向世界展示了中国芯片产业自主创新的决心与实力。他期待科之诚继续深耕碳基芯片技术，不断推出更多具有自主知识产权的高性能产品，为我国乃至全球集成电路产业的发展贡献更多“中国智慧”和“中国方案”。

同样持信任态度的还有多家投资机构。

除了采购订单，当天河南科之诚还与昆吾九鼎投资管理有限公司、河南新中原嵩山私募投资基金管理有限公司分别签署了融资协议，两家机构将向科之诚提供4500万元的资金，用于相关产品的研发、生产，这将有助于科之诚进一步拓宽市场。

金刚石和芯片都是“河南造”

“世界金刚石看中国，中国金刚石看河南”。最新数据显示，截至2024年，我国人造金刚石产量已占据全球总产量的95%以上，而河南的产量更是占据了全国的80%以上。

科之诚自主研发的滤波器芯片的核心材料就是金刚石，这也是其落地河南新乡的重要原因之一。

当前，我省正着力培育碳基新材料、宽禁带半导体、金刚石功能应用等产业集群，力求形成“研发+产业+应用”链式推进格局。

在新乡经开区，当地也加大了对半导体等未来产业的研究力度和前瞻布局，坚持技术攻关、产品研发与产业培育“三位一体”推进，努力抢跑新赛道，抢占制高点。

当天除了产品发布外，“中国机械工程学会金刚石及制品分会产学研基地”也正式揭牌成立。新乡经开区管委会与中国机械工程学会金刚石制品分会签订合作协议，双方将发挥各自优势，在新能源、环保、智能制造、信息技术等领域开展产学研合作，共建产学研基地，推动产业技术创新，提升双方科技创新能力。

日前，习近平总书记在对国家级经济技术开发区工作重要指示中强调，要打造未来产业，因地制宜发展新质生产力。

“科之诚金刚石晶圆作为第三代半导体材料，不仅是‘未来电子产业基石’，也是新质生产力的典型代表。”新乡经开区主要负责人表示，该区将依托科之诚金刚石射频芯片优势技术，继续支持发展宽禁带半导体，通信装备产业，打造高端芯片电子行业产业集群。

今天的未来产业，就是明天的新兴产业、后天的主导产业。新乡经开区将按照习近平总书记重要指示要求，立足基础优势，以产业为抓手，以企业为主体，以标志性产品为重点，持续发挥科教资源优势，加快科技创新和人才引育；持续优化营商环境，加强惠企助企政策支持；持续完善产业基础配套，提升产业整体实力和竞争力，推动经开区和新乡市未来业实现更高质量发展。