優(yōu)化的射頻絕緣體上硅(SOI)制程大幅降低4G等無(wú)線高速通信多頻射頻芯片的尺寸
隨著消費(fèi)者對(duì)高速無(wú)線寬帶網(wǎng)的需求迅猛增長(zhǎng)，智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)產(chǎn)品需要采用更復(fù)雜的射頻電路。為滿足這一市場(chǎng)需求，提高移動(dòng)設(shè)備射頻前端的性能，并縮減電路尺寸，意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics，簡(jiǎn)稱ST)發(fā)布全新優(yōu)化的先進(jìn)制程。
無(wú)線設(shè)備射頻前端電路組件通常采用獨(dú)立的放大器、開(kāi)關(guān)和調(diào)諧器。隨著4G移動(dòng)通信和Wi-Fi(IEEE 802.11ac)等新的高速連接標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始使用多頻技術(shù)提高數(shù)據(jù)吞吐量，最新的移動(dòng)設(shè)備需要增加前端電路?，F(xiàn)行的3G手機(jī)可支持5個(gè)頻段，而下一代4G LTE標(biāo)準(zhǔn)3GPP 可支持高達(dá)40個(gè)頻段。傳統(tǒng)的分立器件會(huì)大幅擴(kuò)大設(shè)備尺寸，而意法半導(dǎo)體的新制程H9SOI_FEM可制造集成全部射頻前端功能的模塊。
這項(xiàng)制程是H9SOI絕緣體上硅工藝的一種進(jìn)化。意法半導(dǎo)體于2008年成功研發(fā)了具有突破性的H9SOI技術(shù)，隨后客戶運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)研制了4億多顆手機(jī)和Wi-Fi射頻開(kāi)關(guān)。憑借在這一領(lǐng)域的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為研制集成前端模塊，意法半導(dǎo)體優(yōu)化了H9SOI制程，推出了H9SOI_FEM，為天線開(kāi)關(guān)和天線調(diào)諧器提供業(yè)界最佳的品質(zhì)因數(shù)(Ron x Coff = 207fs )。意法半導(dǎo)體同時(shí)投資擴(kuò)大產(chǎn)能，以滿足客戶的最大需求。
從商業(yè)角度看，高速多頻智能手機(jī)的暢銷拉動(dòng)市場(chǎng)對(duì)射頻前端器件特別是集成模塊的需求迅猛增長(zhǎng)，根據(jù)Prismark的分析報(bào)告顯示，智能手機(jī)的射頻前端組件數(shù)量大約是入門(mén)級(jí)2G/3G手機(jī)的三倍，目前智能手機(jī)年銷量超過(guò)10億臺(tái)，增長(zhǎng)速度約30%。 此外，OEM廠商要求芯片廠商提供更小、更薄、能效更高的器件。意法半導(dǎo)體看好分立器件以及集成模塊的市場(chǎng)前景，如運(yùn)用意法半導(dǎo)體新推出的最先進(jìn)制程H9SOI_FEM集成功率放大器和開(kāi)關(guān)的射頻模塊和集成功率放大器、開(kāi)關(guān)和調(diào)諧器的模塊。
意法半導(dǎo)體混合信號(hào)制程產(chǎn)品部總經(jīng)理 Flavio Benetti表示：“H9SOI_FEM專用制程讓客戶能夠研發(fā)最先進(jìn)的尺寸只有目前前端解決方案的二分之一或更小的前端模塊，此外，我們還開(kāi)發(fā)出一個(gè)簡(jiǎn)化的供貨流程，可大幅縮短供貨周期，提高供貨靈活性，這對(duì)市場(chǎng)上終端用戶至關(guān)重要。”
目前意法半導(dǎo)體正在與客戶合作使用H9SOI_FEM開(kāi)發(fā)新設(shè)計(jì)。預(yù)計(jì)今年底進(jìn)入量產(chǎn)準(zhǔn)備階段。
技術(shù)細(xì)節(jié)：
H9SOI_FEM是一個(gè)柵寬0.13μm的1.2V和2.5V雙柵MOSFET技術(shù)。與制造射頻開(kāi)關(guān)等分立器件的傳統(tǒng)的SOI制程不同，H9SOI_FEM支持多項(xiàng)技術(shù)，如GO1 MOS、GO2 MOS和優(yōu)化的NLDMOS，這些特性讓H9SOI_FEM支持單片集成射頻前端的全部主要功能，包括射頻開(kāi)關(guān)、低噪放大器(LNA)、無(wú)線多模多頻功率放大器(PA)、雙工器、射頻耦合器、天線調(diào)諧器和射頻能源管理功能。
GO1 MOS是高性能LNA首選技術(shù)，能夠承受極低的噪聲系數(shù)(1.4dB @ 5GHz)，提供60GHz的閾頻率(Ft)，為5GHz設(shè)計(jì)提供較高的安全系數(shù)。
GO2 CMOS和GO2 NMOS 被廣泛用于研制射頻開(kāi)關(guān)，讓意法半導(dǎo)體的工藝為天線開(kāi)關(guān)和天線調(diào)諧器提供業(yè)界最好的品質(zhì)因數(shù)(Ron x Coff= 207fs)。
GO2高壓MOS可單片集成功率放大器和能源管理功能。在飽合低頻帶GSM功率條件下，優(yōu)化的NLDMOS技術(shù)使功率放大器的Ft達(dá)到36GHz，開(kāi)關(guān)效率達(dá)到60%。關(guān)于能源管理，PLDMOS晶體管的擊穿電壓為12V，可直接連接電池。
必要時(shí)在三層或四層鋁和厚銅層上沉積，還可提高集成無(wú)源器件的性能。
H9SOI_FEM既適用于重視低成本和高集成度的低端市場(chǎng)，又適用于高端智能手機(jī)市場(chǎng)。高端產(chǎn)品通常要求集成多頻段，不僅支持2G、3G和 4G標(biāo)準(zhǔn)，還需支持其它的無(wú)線連接標(biāo)準(zhǔn)，如藍(lán)牙、Wi-Fi、GPS和用于非接觸式支付的NFC(近距離通信)。
