作為移動通信系統的核心組件之一，負責將手機發射和接收的無線電信號從不同頻段中分離出來的濾波器（Filter），與功率放大器（PA）、雙工器（Duplexer和Diplexer）、射頻開關（Switch）和低噪放大器（LNA）共同組成了射頻前端（RFFE）系統。由于5G終端設計日趨復雜，市調機構預計三年內該市場的年復合增長率至少為12%，達到180億美元。而在2019年底，這一數字約為130億美元（包括3G和4G）。

日前，法國Soitec半導體公司宣布與Qualcomm Technologies， Inc.簽署合作協議，為其新一代4G/5G ultraSAW射頻濾波器供應壓電（POI）襯底。高通方面認為ultraSAW對于進一步提升其先進射頻前端產品組合和驍龍5G調制解調器及射頻系統的性能至關重要，并正在多條產品線中集成該技術，包括功率放大器模組（PAMiD）、前端模組（FEMiD）、分集模組（DRx）、Wi-Fi分離器、GNSS分離器和射頻多工器。

POI是通過Soitec專利技術150mm Smart Cut打造的創新型優化襯底。以高阻硅作為基底、上覆氧化埋層，并以一層極薄且均勻的單晶壓電層覆蓋頂部。考慮到要實現高速數據傳輸，4G和5G網絡需要使用更多的頻帶。因此，智能手機必須集成更大量且性能更佳的濾波器，以確保信號完整性及通信可靠性。例如，4G時代濾波器數量約在60-80個，5G時代濾波器數量將達到120-150個，而基于POI優化襯底，新型SAW濾波器能夠提供內置溫度補償，并可實現在單芯片上集成多個濾波器。

來自Yole Development的數據顯示，隨著5G市場的快速興起，射頻濾波器的市場規模有望從2018年的31億美元快速上升到2025年的51億美元。

射頻（RF）濾波器有兩種主要技術，一項是SAW（聲表面波），另一項是體聲波（BAW）。其中，溫度補償型SAW（TC-SAW）濾波技術一般用于低頻段和中頻段，BAW多用于中頻段和高頻段，而在超高頻段中就比較復雜，會采用包括LTCC、XBAR、BAW、集成被動器件（IPD， Integrated Passive Device）在內的多種技術技術。

Soitec濾波器業務經理Christophe Didier的看法是，SAW對溫度過于敏感，而溫度變化（即頻率溫度系數，TCF）會影響頻率，但可以通過“TC-SAW（溫度補償型SAW）+溫度補償層”的做法加以改善；BAW是高端濾波器技術，缺點是實現過程特別復雜，需要很多步驟才能實現一個聲學上需要的“腔”。

相對于BAW和TC-SAW濾波器，基于POI襯底的SAW的能源效率、頻率和帶寬都更高，比TC-SAW的能源損耗更小。此外，如果從系統角度來看待成本問題，那么，相對BAW和TC-SAW來說，基于POI襯底的SAW工藝流程更簡單；高集成度可以將多個濾波器集成在同一個芯片上，面積更小；Soitec獨有的晶圓切割技術Smart Cut還可以對原材料進行多次使用，從而生產出更多的POI襯底，這些都有助于降低系統成本。

“因此，總體來說，基于POI優化襯底的SAW是在5G濾波器方面取代TC-SAW和BAW的更優的解決方案。”Christophe Didier預測就其價值而言，POI襯底會成為未來幾年的一項行業標準，2024年POI襯底的可服務市場規模將達到100萬片晶圓。但他也同時表示，POI襯底目前主要用于Sub-6GHz頻段的濾波器，現在談毫米波段的應用還為時尚早。

POI中的壓電材料和當前在SAW（聲表面波）濾波器中所使用的材料是一樣的，主要是鉭酸鋰和鈮酸鋰。而氧化埋層相當于溫度補償層，作用是抑制壓電材料，因為壓電材料在溫度變化的時候可能會擴張或者收縮，從而影響到頻率，因而需要氧化埋層抑制壓電材料，即器件層的鉭酸鋰或鈮酸鋰。而底層的高電阻率硅能夠在極薄的壓電層限制波能等效（equative wave energy），從而減少損耗。而由于能很好地控制整個壓電層，可以在壓電層獲得更好的等效的波傳播（equative wave propagation）。因此，主要的射頻前端生產商已經開始生產以150mm POI為襯底的濾波器，此款POI產品目前在Soitec法國貝寧3廠已實現量產。

Christophe Didier表示，根據發展路線圖，Soitec正在開發200mm晶圓的POI襯底，并計劃使用鈮酸鋰代替鉭酸鋰，從而在更好地把握濾波器帶寬的基礎上降低總成本。“濾波器在5G智能手機上是非常關鍵的組件，鑒于5G MIMO、載波聚合等技術的使用，我們預期智能手機在5G時代的射頻濾波器面積將會增加50%”他說。

為了展示基于POI襯底的SAW性能與優勢，Christophe Didier向媒體提供了幾組測試數據加以說明。第一個是品質因數，1.6GHz頻率下測量中頻段諧振器參數時，Bode Q最大值大于4000；第二個是涉及實現更高帶寬濾波功能的耦合系數，在頻率大于1.6GHz時，耦合系數k2大于8%；第三個是跟溫度相關并會導致頻率變化的系數TCF，測試結果表明TCF小于10 ppm.K-1。

而高通方面的測試數據也顯示，Qualcomm ultraSAW濾波器能夠在600MHz至2.7GHz頻率范圍內提供諸多高性能支持，例如出色的發射、接收和交叉隔離能力、高頻率選擇性、品質因數高達5000、極低插入損耗（提升整整1dB）、出色的溫度穩定性（維持在個位數的ppm/開爾文范圍內的極低溫度漂移）