【導(dǎo)讀】由于具有簡單、功耗低、集成度高、芯片尺寸小和成本低的特性，CMOS工藝在一定程度上被視為RF產(chǎn)業(yè)新星。目前，CMOS RF技術(shù)已被芯片和系統(tǒng)廠商視為重點(diǎn)布局方案。芯科實(shí)驗(yàn)室、德州儀器、英特爾等相繼推出了CMOS RF產(chǎn)品。
近來，各種移動(dòng)設(shè)備導(dǎo)入CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）RF的需求顯著攀升。隨著移動(dòng)設(shè)備繼續(xù)向更多功能、更小體積、更低價(jià)格方向發(fā)展，對(duì)其內(nèi)部的RF系統(tǒng)集成度、尺寸和成本的要求越來越高。CMOS工藝具有簡單、功耗低、集成度高、芯片尺寸小和成本低的特性，不僅可降低RF器件生產(chǎn)難度，在擴(kuò)產(chǎn)方面也相對(duì)材料特殊的砷化鎵方案容易，甚至能與基帶處理器、存儲(chǔ)器等元件整合為單一系統(tǒng)單芯片(SoC)，因而被視為RF產(chǎn)業(yè)新星。
目前，CMOS RF技術(shù)已被芯片和系統(tǒng)廠商視為重點(diǎn)布局方案。芯科實(shí)驗(yàn)室、德州儀器、英特爾等相繼推出了CMOS RF產(chǎn)品，包括將MEMS架構(gòu)直接建構(gòu)于標(biāo)準(zhǔn)CMOS晶圓上的高整合度振蕩器、采用45nm制程技術(shù)的CMOS太赫茲頻率發(fā)射器，以及采用32nm工藝CMOS技術(shù)制造的RF電路等。
CMOS+MEMS 整合架構(gòu)振蕩器
Silicon Labs日前推出了業(yè)界最高整合度的Si50x振蕩器。新產(chǎn)品基于Silicon Labs首創(chuàng)的CMOS+MEMS整合架構(gòu)--專利的CMEMS技術(shù)，為首項(xiàng)在量產(chǎn)中將MEMS架構(gòu)直接建構(gòu)于標(biāo)準(zhǔn)CMOS晶圓上、并達(dá)到完全整合的“CMOS+MEMS”單芯片解決方案。
Silicon Labs副總裁兼時(shí)序產(chǎn)品總經(jīng)理Mike Petrowski表示，“Si50x CMEMS振蕩器系列產(chǎn)品是頻率控制市場的重要技術(shù)進(jìn)展。通過結(jié)合公司專業(yè)的MEMS設(shè)計(jì)、組件、制程整合和混合信號(hào)設(shè)計(jì)技術(shù)，Si50x系列產(chǎn)品為重視成本和功耗的嵌入式、工業(yè)和消費(fèi)性電子應(yīng)用提供了最佳的通用型振蕩器解決方案。”
CMOS太赫茲發(fā)射器
TI開發(fā)采用鎖相回路架構(gòu)的CMOS制程太赫茲發(fā)射器芯片
2012年初，美國研發(fā)機(jī)構(gòu)SRC贊助開發(fā)出一款在太赫茲頻率運(yùn)作的CMOS探測器。隨后，德州儀器(TI)發(fā)布了一款能與之搭配的太赫茲頻率發(fā)射器，該發(fā)射器采用了鎖相回路(PLL)來穩(wěn)定其頻率。
TI設(shè)計(jì)工程師Brian Ginsburg表示，“穩(wěn)定超高頻率是未來讓CMOS制程毫米波應(yīng)用成功商業(yè)化的關(guān)鍵，鎖相回路也是實(shí)現(xiàn)所有高性能電子組件的根本。”
下頁內(nèi)容：CMOS RF的技術(shù)新發(fā)展
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硅CMOS RF電路
英特爾采用32nm工藝硅CMOS技術(shù)制造了功率放大器、LNA以及RF開關(guān)等RF電路，于2011年全球移動(dòng)大會(huì)上公布了研究成果，并現(xiàn)場進(jìn)行了通信的演示。
利用此尖端工藝技術(shù)，英特爾將一般情況下由基帶處理器、RF收發(fā)器IC及前端模塊這3枚芯片組成的無線通信用電路整合為1枚芯片。
國內(nèi)首顆自主產(chǎn)權(quán)CMOS GSM RFeIC
近期，中科漢天下推出國內(nèi)首顆可大規(guī)模量產(chǎn)并具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CMOS GSM RFeIC—HS8269。新產(chǎn)品采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝，將全部電路（射頻功率放大器、控制器和天線開關(guān)）集成于一顆CMOS晶圓中，實(shí)現(xiàn)了目前GaAs射頻前端方案至少需要三顆晶圓才能實(shí)現(xiàn)的功能，該芯片支持四頻段發(fā)射（GSM850/ EGSM900/ DCS1800/ PCS1900）和雙頻段接收（GSM/ DCS），能夠有效實(shí)現(xiàn)功率放大、功率控制、開關(guān)切換的功能。
中科漢天下董事長楊清華表示，“HS8269集成在一顆CMOS晶圓上，有更高的集成度、更低的成本。作為一款具有業(yè)界最高性價(jià)比的CMOS GSM射頻前端芯片，HS8269能夠幫助我們的客戶快速推出更有競爭力的手機(jī)終端。”
雙頻/雙模純CMOS RFeIC
RFaxis公司近期發(fā)布了最新的5GHz 802.11ac純CMOS單芯片/單硅片RFeIC產(chǎn)品-RFX5010的樣品。新產(chǎn)品支持所有現(xiàn)有和新增協(xié)議（包含2.4GHz和5GHz頻段下的IEEE 802.11b、g、a、n和ac）的Wi-Fi應(yīng)用。
RFaxis公司董事長兼CEO Mike Neshat表示，“很高興能為我們的客戶和合作伙伴提供全球同類最佳的802.11ac RF前端解決方案，且其價(jià)格遠(yuǎn)低于競爭對(duì)手目前提供的傳統(tǒng)的802.11a/n前端解決方案。”
MOS可變電抗器模型模擬CMOS毫米波電路
2012年底，東芝公司(Toshiba)與岡山縣立大學(xué)聯(lián)合研制出精確度從DC（直流）至毫米波(60 GHz)的緊湊型MOS可變電抗器模擬模型。新模型能夠準(zhǔn)確捕捉到寄生效應(yīng)，這就為實(shí)現(xiàn)RF-CMOS產(chǎn)品的低功耗提供了支持。
新模型對(duì)于寄生效應(yīng)的精確捕捉實(shí)現(xiàn)了RF-CMOS產(chǎn)品的低功耗特點(diǎn)，同時(shí)東芝將把這項(xiàng)基本的技術(shù)用于開發(fā)此類芯片，并期望在未來獲得對(duì)于CMOS毫米波段電路的精確模擬。
當(dāng)今，越來越多的半導(dǎo)體和系統(tǒng)廠商推出應(yīng)用CMOS工藝技術(shù)的產(chǎn)品，除了上述提到的振蕩器、發(fā)射器、功率放大器和射頻開關(guān)等器件，未來CMOS RF應(yīng)用還將持續(xù)往Wi-Fi、3G/4G功率放大器等方面推進(jìn)。
