在工業應用中決定用何種壓電材料時，還有其他幾個問題要考慮。淀積設備應該是成熟而且可靠的。BAW很可能將在半導體廠內制作，這時會有一些嚴重的污染問題。在一個CMOS制造廠內，鋅、鉛、鋯都是極度危險的材料，因為在半導體器件中，它們會嚴重降低載流子壽命。與ZnO和PZT相比，使用A1N則沒有污染問題。應用于A1N的淀積設備已經有多家著名的半導體設備供應商可以提供，而用于ZnO的設備還做不到，用于PZT的就更沒有。盡管從理論上看AlN不是制作BAW的理想材料，但目前從性能和制造兩方面看，它卻是最好的折衷。要做到較大的耦合系數，或者至少在某些應用中有足夠的耦合，這可能還需要幾年的改進。良好而且可靠的耦合系數是進一步研究BAW器件其他各種效應的先決條件。糟糕的耦合通常伴隨很糟的品質因數。如果Q值低于100~200，那么有很多嚴重的問題將不能被研究清楚。最可能的情況是，一個原型BAW諧振器會出現一些附加的諧振，這些附加的諧振不能用一維理論來解釋。這些"寄生模態"會嚴重破壞通帶的平坦。更糟的情況中，這些寄生模態可能太強，以致沒辦法通過電測量來提取材料參數。有一些寄生模態與器件的側向效應有關，可以通過適當的設計來改善。還有一些寄生模態與層堆本身有關，這需要對相關頻率下在層堆中傳播的各種模態進行透徹的研究。

就算原型BAW諧振器呈現了期望的性能，還有一些更困難的問題需要解決。BAW的諧振頻率是由壓電層以及鄰近各層的厚度決定的。典型的移動電話中的濾波器要求諧振頻率的誤差在0.1%附近，這要求壓電層和各電極層的厚度誤差也在這個范圍內。半導體工藝中使用的標準工具一般只能提供5%的精度，不能滿足這么高的容差要求。就算通過改進，各次流片間的變動可以符合更高的要求，但如何保證晶片厚度的一致還是一個要解決的大問題。

單片集成還是混合集成

過去五年，一直在討論移動電話中的構成模塊應該向單片集成的"片上系統"（SOC）發展，還是應該向混合集成單封裝系統"（SIP）發展。這個討論至今沒有定論，是否會有一個清晰的趨勢也不確定。要做出有價值的判斷，需要考慮到很多技術和商業因素。對于BAW，情況也是這樣。BAW可以單片集成到BiCMOS工藝上。相對沒有BAW而言，在RF-CMOS工藝的頂部采用BAW做射頻濾波器使得"單片移動電話"大大地接近了現實。要將BAW集成到IC工藝中有幾個方面需要考慮：

組合工藝所需的光刻步驟是IC工藝和BAW各自所需的總和，聲學層步驟不能用于金屬互連步驟，反之亦然。

組合工藝的成品率會比各工藝各自的成品率低很多。

組合工藝中，單位硅面積的花費會增加。一片相對大的集成電路與一個小的BAW濾波器在組合工藝中整合，其花費將比用分別的工藝制作的相應芯片高昂得多。

對典型尺寸為0.5mm2的BAW芯片來說，裝配上的花費可能比它在硅面積上的花費還高很多。在有的情況下，由于省下了裝配費用，單片集成的方案會更有利。

針對IC的封裝技術不一定適用于BAW，因為它需要在諧振器的頂部有空腔。有腔封裝也會更貴一些。與需要密閉封裝的SAW濾波器相比，BAW器件僅需要一個空腔。由于它允許用塑封材料替代陶瓷，因而從封裝成本看這是一個很大的優勢。

采用SOC的方案后，設計靈活性會急劇下降。

小型化：SOC方案在尺寸上的優勢是難以動搖的，除非SIP中各芯片采用了真正的三維堆疊技術。

由于顯然的原因，可以從主要供應商處得到的最初期的BAW產品都是單獨的BAW濾波器或混合模塊。盡管單片集成對于某些特殊的產品可能更有利，但目前還不太可能很快成為主流。

BAW濾波器的建模和設計

不同應用中射頻濾波器的指標可能差異相當大。因而設計流程的簡便和快捷是一個重要的優點。一些設計要求極低的插入損耗和良好的阻抗匹配，而另一些設計對阻帶衰減的要求才是首位的。對BAW器件的建?？梢曰诓煌膶哟巍；疚锢韺幽Ｐ托枰M行三維的互相耦合的電、聲模擬，這實際上不可能用公式表示并解析地解出結果。有限元方法（FEM）原則上可以用來解決這個問題，但非常困難，至今還幾乎沒有相關的實踐。

在物理層上，BAW可得以有效的模型化。物理層模型采用一維的聲學和（壓電）電學方程來描述層堆中的壓力場和諧振器電端口上的電阻抗。這種模擬對于層堆的優化和材料參數的提取都極其重要。諧振器的這種一維模型被稱為Mason模型。在開發BAW諧振器時，這種模型是最重要的，但對于BAW濾波器的設計和系統級仿真而言，這種模型顯得過于復雜。工作正常的BAW諧振器可以用所謂的緊湊（或更高級）模型來模擬，這種緊湊模型使用一個被稱為"Butterworth-van-Dyke"模型的簡單等效電路。

在不考慮導線上的寄生效應時，BAW的等效電路與為人熟知的"Butterworth-van-Dyke"模型是一致的，這個模型最初是為石英晶體發明的。

BVD模型的阻抗特性實際上與從Mason模型得到的結果是一致的。BVD模型的基本參數有：

C諧振器"靜態"電容[F]
fs串聯諧振頻率[Hz]
bwr諧振器相對帶寬
Q聲學諧振品質因子

這些基本參數可以通過實際測量或對Mason模型的仿真方便地獲得。通過阻抗測量，可以相對容易地提取出fs 、fp和C。再用下面幾個公式可以估算出基本參數：

bwr=\frac{f_{p}-f_{s}}{f_{s}}
C=\frac{-1}{f·2 ·Im(Z)_{f Q=\frac{f}{2} \frac{ z}{ f}

從基本參數出發，等效電路中各元件的值都可以算出。這里需要指出的是所有這些值都是緊密相關的，不可能通過單獨調整某個元件值來改善濾波器。

Ca=C·2·bwr
C_{0}=\frac{C·2}{2+bwr}
L_{a}=\frac{1}{(2 ·f_{s})^{2}C_{a}}
R_{a}=\frac{2 f_{s}·L_{a}}{Q}

基本參數以外的主要寄生效應可以通過在等效電路中增加后面這些附加元件來描述：

Rs諧振器的串聯電阻[ ]
Cox底部電極－襯底電容[F]
Csub襯底－地電容[F]
Rsub襯底損耗電阻[ ]

BVD模型是設計濾波器的一種非常實用的方法，而且在諧振器工作正常的前提下，其結果與其它幾種模型相比同樣地接近實際。任何電路仿真器都可用來處理BVD模型。

BAW濾波器的當前水平

BAW/FBAR濾波器在各種性能上全面優于SAW濾波器。當設法做出有效耦合系數keff2為6.5％，Q值高于500的諧振器時，這種性能上無損失的全面超越就得以實現。在此基礎上，濾波器的插入損耗得到改進，濾波器沿也更陡。

英飛凌公司目前實現的性能如下。通過優化聲學鏡，頻率的溫度系數（TCF）可以進一步降低到-19ppm/K，這與SAW濾波器相比性能提高了一倍。用于PCS（US-CDMA波段）的諧振器的性能指數（Q·keff2）已達94（1400·0.067）。

一般來說，在1.8GHz的應用中，芯片尺寸比SAW濾波器芯片至少小一倍。ESD的魯棒性也更好。可處理的信號功率即使在2GHz以上也可達到3瓦，這使得BAW濾波器成為雙工器中陶瓷濾波器的理想替代品。

作者：Robert Aigner，英飛凌科技公司