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CMOS射频前端挑战传统工艺

   日期:2014-11-13    
核心提示:现阶段,无线连接市场发展迅速,市场规模不断扩张,其中主要驱动力是移动设备以及物联网应用的爆发式增长。

现阶段,无线连接市场发展迅速,市场规模不断扩张,其中主要驱动力是移动设备以及物联网应用的爆发式增长。在无线连接中射频前端芯片有着关键的作用,目前 主要采用GaAs或SiGe工艺,但由于其材料的稀缺性及工艺的复杂性,射频前端芯片的良率并不高,而RFaxis公司采用行业标准的bulk CMOS技术制造射频前端芯片,能够提升射频前端芯片生产水平,并降低成本。

CMOS工艺优势巨大

RFaxis的产品线主要以wifi以及一些IoT应用为主,公司拥有多项专利。

RFaxis 的主要产品是RFIC,主要应用在射频前端部分,射频前端的主要功能是连接射频接收器和天线,用以增大输出功率、提高接收灵敏度、增加传输速率及距离。传 统的RFIC由各自独立的PA、LNA(低噪声放大器)、SWITCH(开关)和分立器件所组成,采用GaAs工艺将其结合在一个模块里。另外,也有采用 SiGe工艺的产品,但是同样的,其集成度远低于纯CMOS工艺产品。

“通过X光照发现,竞争对手的产品至少在一个芯片内都有两个裸片,这些裸片会通过wire bonding连接在一起,而我们的芯片是完全由一个单裸片所组成,而且这样性能会更加优化。” RFaxis全球销售副总裁Raymond Biagan说。

 

(电子工程专辑)

 

图 1 芯片X光照对比

RFaxis 号称是全球唯一一家可以提供纯CMOS工艺生产RFIC的公司,同时,采用CMOS工艺生产的芯片,与包括Avago、Qorvo(RFMD与 Triquint合并之后的新公司)在内的竞争对手相比,性能相当。而且因为采用的是纯CMOS工艺生产,使得产品无论是工艺还是交货周期都优于GaAs 工艺。

Biagan说:“总结起来,我们的产品的优势是:一 成本更低;二 集成度更高;三 超越竞争对手的性能;四 更好的ESD保护性能,这是因为CMOS工艺的电导性更好,工作温度也更高;五 客户的外部电路更简单,客户更易于开发,系统成本也更低。”

在整个半导体行业,GaAs及SiGe相对于CMOS来讲只是非常小的一个部分,在2013年,以纯硅工艺的产品市场规模已经达到了430亿美金, 截止2012年,GaAs及SiGe只有10亿美金的市场规模,远小于CMOS工艺。GaAs及SiGe是非常稀缺的资源,未来无线通讯发展将受限于这类 资源的稀缺性。这就是为什么最近4G LTE市场爆发,但是竞争对手无法及时交货的原因。

Biagan表示,传统GaAs工 艺的晶圆采用6英寸的工艺,其成本远大于1000美元,而RFaxis采用0.18μm 8英寸晶圆的成本则小于1000美元,也就是说RFaxis的晶圆比竞争对手的面积大了0.78倍,但是价格还更便宜,所以RFaxis单颗的裸片成本远 远小于GaAs工艺。另外,GaAs是特殊工艺,其良品率远低于CMOS工艺。

 

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图 2 单裸片成本拥有优势

在2013年的北美微波论坛上,有这样一个议题:CMOS工艺的出现是否导致GaAs工艺的灭亡。这个议题的出现昭示着在大众产品市场,CMOS工艺将逐步取代GaAs工艺。

另外,2014年,CMOS工艺产品的市场规模是7百元美元的市场规模,到2018年,CMOS射频器件将会增加100倍。

 

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图 3 CMOS射频器件增长快速

目前,物联网快速发展,RFaxis的产品广泛应用于智能家居、智能电表、智能工业等应用领域,一些咨询公司预测,到2025年,物联网市场规模将达到千亿美金。RFaxis将重点发力该市场。

 

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图 4 物联网市场增长预测

RFaxis的产品主要用在路由器、电脑、移动设备、网关以及其他物联网等应用。

高通、博通、marvell等主芯片 提供商的多个产品采用了RFaxis的射频前端芯片。“另外,随着技术的演进,wifi正在朝 802.11ac的方向发展,在今年的第四季度我们可以提供40nm 802.11ac射频前端的样品,而且,今后将以802.11ac为主。” Biagan说。

 

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图 5 RFaxis全球销售副总裁Raymond Biagan

RFaxis现有的产品囊括了许多2.4G和5G射频前端等中功率产品,另外,也有少量2.4G及5G的大功率功放。“我们的产品跟许多竞争对手的产品都是可以pin to pin替换的,这样使得客户更方便地采用我们的产品。” Biagan说道。随后,他介绍了部分市场表现优异的产品。

大功率功放RFX240被许多领先厂商采用。

 

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RFX8050/8051得到高通创锐讯XB143参考设计平台的采用,也受到高通的极力推荐。

 

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