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在手机射频前端模块中,滤波器起着至关重要的作用,是通信技术的核心关键芯片,主要包括声表面波(SAW)滤波器和体声波(BAW)滤波器。目前全球移动5G网络部署已包含3～5GHz的sub-6G频段以及24GHz以上的毫米波频段,为保证高频情况下的信号覆盖,发射功率必然将提高到瓦级。高频、大功率承受度、低损耗等优异性能的滤波器成为下一代研究方向。对高频、大功率承受度、低损耗滤波器的研究,日本村田率先开发了多层薄膜波导结构的IHP SAW滤波器,实现了高Q值、低温漂等优良特性;Akoustis在2018年提出并开发了基于单晶压电薄膜的XBAW器件,频率高达7GHz,同时实现低损耗等优异特性;新加坡A*STAR提出多种基于压电单晶薄膜的XSAW新型谐振器结构,实现了高频率、高功率、高机电耦合系数等优良特性。国际发展趋势预示着Normal SAW/TCSAW的未来指向基于薄膜结构的IHP SAW/XBAW/XSAW等新型结构,这对薄膜材料及多层薄膜的三维结构仿真都提出了新的挑战。国内在薄膜材料研备方面已形成了以清华大学为核心的完整梯队,在仿真设计方面,国内掌握Normal SAW仿真与设计技术的机构屈指可数,而对于下一代多层薄膜滤波器所需要的三维结构声场仿真尚未开始布局。针对Normal SAW/TCSAW及下一代多层薄膜三维结构滤波器开发,建立起从单层到多层薄膜结构的二维声场分析,及多层薄膜结构的三维声场分析体系。对二维声场的仿真,建立起了基于周期和非周期FEMBEM技术的单层结构分析设计平台,拓展建立了基于周期FEMBEM及非周期HCTBEM技术的多层薄膜结构分析模型;对多层薄膜的三维声场仿真,建立起三维HCT分析模型,实现声场的精确仿真;考虑封装引起的电磁场效应,联合HFSS建立起声电磁多场耦合的联合仿真优化,通过全局优化及局部优化实现器件结构的自主设计。通过从二维声场到三维声场的发展延拓,实现了对下一代多层薄膜滤波器的精确仿真设计。