近来,各种移动设备导入cmos(互补金属氧化物半导体)rf的需求显著攀升。随着移动设备继续向更多功能、更小体积、更低价格方向发展,对其内部的rf系统集成度、尺寸和成本的要求越来越高。cmos工艺具有简单、功耗低、集成度高、芯片尺寸小和成本低的特性,不仅可降低rf器件生产难度,在扩产方面也相对材料特殊的砷化镓方案容易,甚至能与基带处理器、存储器等元件整合为单一系统单芯片(soc),因而被视为rf产业新星。
目前,cmos rf技术已被芯片和系统厂商视为重点布局方案。芯科实验室、德州仪器、英特尔等相继推出了cmos rf产品,包括将mems架构直接建构于标准cmos晶圆上的高整合度振荡器、采用45nm制程技术的cmos太赫兹频率发射器,以及采用32nm工艺cmos技术制造的rf电路等。
cmos+mems 整合架构振荡器
silicon labs日前推出了业界最高整合度的si50x振荡器。新产品基于silicon labs首创的cmos+mems整合架构--专利的cmems技术,为首项在量产中将mems架构直接建构于标准cmos晶圆上、并达到完全整合的“cmos+mems”单芯片解决方案。
silicon labs副总裁兼时序产品总经理mike petrowski表示,“si50x cmems振荡器系列产品是频率控制市场的重要技术进展。通过结合公司专业的mems设计、组件、制程整合和混合信号设计技术,si50x系列产品为重视成本和功耗的嵌入式、工业和消费性电子应用提供了最佳的通用型振荡器解决方案。”
cmos太赫兹发射器
ti开发采用锁相回路架构的cmos制程太赫兹发射器芯片
2012年初,美国研发机构src赞助开发出一款在太赫兹频率运作的cmos探测器。随后,德州仪器(ti)发布了一款能与之搭配的太赫兹频率发射器,该发射器采用了锁相回路(pll)来稳定其频率。
ti设计工程师brian ginsburg表示,“稳定超高频率是未来让cmos制程毫米波应用成功商业化的关键,锁相回路也是实现所有高性能电子组件的根本。”
硅cmos rf电路
英特尔采用32nm工艺硅cmos技术制造了功率放大器、lna以及rf开关等rf电路,于2011年全球移动大会上公布了研究成果,并现场进行了通信的演示。
利用此尖端工艺技术,英特尔将一般情况下由基带处理器、rf收发器ic及前端模块这3枚芯片组成的无线通信用电路整合为1枚芯片。
国内首颗自主产权cmos gsm rfeic
近期,中科汉天下推出国内首颗可大规模量产并具有完全自主知识产权的cmos gsm rfeic—hs8269。新产品采用标准cmos工艺,将全部电路(射频功率放大器、控制器和天线开关)集成于一颗cmos晶圆中,实现了目前gaas射频前端方案至少需要三颗晶圆才能实现的功能,该芯片支持四频段发射(gsm850/ egsm900/ dcs1800/ pcs1900)和双频段接收(gsm/ dcs),能够有效实现功率放大、功率控制、开关切换的功能。
中科汉天下董事长杨清华表示,“hs8269集成在一颗cmos晶圆上,有更高的集成度、更低的成本。作为一款具有业界最高性价比的cmos gsm射频前端芯片,hs8269能够帮助我们的客户快速推出更有竞争力的手机终端。”
双频/双模纯cmos rfeic
rfaxis公司近期发布了最新的5ghz 802.11ac纯cmos单芯片/单硅片rfeic产品-rfx5010的样品。新产品支持所有现有和新增协议(包含2.4ghz和5ghz频段下的ieee 802.11b、g、a、n和ac)的wi-fi应用。
rfaxis公司董事长兼ceo mike neshat表示,“很高兴能为我们的客户和合作伙伴提供全球同类最佳的802.11ac rf前端解决方案,且其价格远低于竞争对手目前提供的传统的802.11a/n前端解决方案。”
mos可变电抗器模型模拟cmos毫米波电路
2012年底,东芝公司(toshiba)与冈山县立大学联合研制出精确度从dc(直流)至毫米波(60 ghz)的紧凑型mos可变电抗器模拟模型。新模型能够准确捕捉到寄生效应,这就为实现rf-cmos产品的低功耗提供了支持。
新模型对于寄生效应的精确捕捉实现了rf-cmos产品的低功耗特点,同时东芝将把这项基本的技术用于开发此类芯片,并期望在未来获得对于cmos毫米波段电路的精确模拟。
总结
当今,越来越多的半导体和系统厂商推出应用cmos工艺技术的产品,除了上述提到的振荡器、发射器、功率放大器和射频开关等器件,未来cmos rf应用还将持续往wi-fi、3g/4g功率放大器等方面推进。
据高德纳公司日前发布的调查显示,2013年平板电脑、智能手机及超移动pc出货量将增加5.9%,达到23.5亿台。其中平板电脑出货量将达到2.02亿台,增长67.9%,手机市场将增长4.3%,达到18亿部。移动设备的全球销量正呈现稳步增长,cmos rf技术将迎来新一轮发展。
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