Peregrine半导体UltraCMOS成就毫不妥协的RF性能

2015-05-04 10:26:56来源: EEWORLD作者: 陈颖莹
   纵观整个半导体工艺历史,CMOS可谓屡战屡胜,击败了NMOS、PMOS、BiPolar、BiCMOS和GaAs。目前,半导体生存环境越来越难,大家都用同样的半导体工艺,想要突破,需要在电路设计和IP上实现差异化,并整合产业链。从1988年开始,Peregrine半导体的创始人就在探索智能集成,经过多年的技术积累,终于UltraCMOS诞生了。现在,Peregrine已开发了系列化的UltraCMOS技术。其优势在于可配置性、灵活性、可靠性、可重复性、便于使用以及可以实现毫不妥协的RF性能。
 
    借着在北京参加EDI CON 2015的机会,Peregrine半导体举办了媒体见面会,Peregrine半导体产品营销总监Kinana Hussain向记者介绍了Peregrine的核心优势和最新产品。
 
    2014年12月12日,Murata(村田)完成对Peregrine的收购。Hussain先生说明了Murata收购Peregrine的关键原因:“大约在6年前,Peregrine一直是Murata的供应商,在手机最早使用RF开关时,Murata就是Peregrine的主要客户。而Peregrine的产品除了用在手机领域,还能用在移动通信、工业等更多应用,这与Murata十分互补,能帮助Murata拓展市场领域。此外,Peregrine所具有的RF硅片的专业知识(从衬底到RF电路)以及半导体供应链也是Murata看重的。”
 
探究非凡CMOS技术
 
    Peregrine到底有什么核心技术呢?答案是:衬底与工艺、建模与仿真以及RF电路设计。 
UltraCMOS技术采用高绝缘的衬底(蓝宝石或SOI),衬底上的所有寄生电容降至最低,并且采用标准的CMOS工艺,可集成RF、数字与模拟电路。从图1可以看出两种高绝缘衬底的工艺区别。
 
图1  UltraCMOS技术工艺图
 
    在2014年推出Global 1整合系统后,今年Peregrine将为UltraCMOS Global 1提速:加快行业向全CMOS RF前端的转换,集成了Murata行业领先的滤波器与封装,挑战GaAs技术的功率放大器性能并在今年实现量产。 特别是在被Murata收购以后,Peregrine得到了很多加强的东西,例如RF前端的滤波器,这正是Murata的优势,再如封装技术,这两者正是Peregrine所需要的。
 
    Global 1 PE56500 UltraCMOS RFFE是全CMOS的3G/4G RFFE,支持700 ~ 2700 MHz以及输入、频段与天线的切换,并具有根据频段而重配置与调谐功能。其采用微型10.5 mm×5.0 mm×0.8 mm 封装。
 
 
    Doherty放大器发明于1936年,是用于无线基站发射机的“放大器之选”。Doherty架构中有两条放大器路径,效率较传统架构有了明显的提升。放大有高PAR的信号时(大多数现代无线标准都是高PAR),Doherty放大器尤为高效。但是也存在一些问题:Doherty放大器架构中,载波路径与峰值路径之间存在着相位与振幅的失配问题,从而产生了较高的成本,降低了系统性能。非对称Doherty架构可以缓解这些问题,它增加了峰值放大器的尺寸,以获得更高的功率附加效率。非对称Doherty放大器的采用率超过75%。
 
    针对以上问题,Peregrine推出了解决方案——单片相位与振幅控制器(MPAC)。MPAC系列产品提供了一种集成RF解决方案,内有一些市场领先的UltraCMOS IP块。MPAC的优点主要有:(1)降低成本,提高了Doherty PA合格率,可以获得更严格的制㐀边际,从而采用较小(更便宜)的功率晶体管,能可靠地采用更廉价的非对称Doherty架构。(2)提高系统性能,提高了总体功率附加效率,改进了频率区间上的线性度,提供更好的匹配,从而增加了Doherty带宽,支持更大带宽的DPD回路性能。(3)提高了可靠性,提高了TX成功率,不同TX路径之间的一致性与可重复性。(4)提供了未来的灵活性,能够根据不同的环境条件,实时地(或在现场)优化Doherty PA。
 
    最新MPAC产品PE46120(内部架构如图2所示),其频率为1.8 GHz~2.2 GHz ,集成了:90°分离器、5 bit数字移相器(87.2°范围)、4 bit数字步进衰减器(7.5 dB范围)和串行数字接口,IIP3的高线性度等于 +60 dBm,支持+3 V & +5 V电源
 

图2 
MPAC产品PE46120内部架构
 
    此外,Peregrine还推出了业内首款真DC开关PE42020,具有从直流至8 GHz的大功率容量。
 
高频的首选:UltraCMOS
 
    UltraCMOS成为高频理想选择的原因,首先是衬底,蓝宝石(SOS) 的损耗因数比硅好10倍,比GaAs好3倍;高阻衬底使衬底电容与寄生电容均最低。
 
    其次是RON×COFF(导通电阻和断开电容的乘积,其值越小越好)产品直接有利于RF性能参数,其不断改进,相当于每代UltraCMOS都有更高的性能。
 
    高频IP也是一个重要因素:先进的高频MMIC架构,在高频建模、电路、布局以及封装方面的专业知识。
 
    PE42524 SPDT射频开关突破RF SOI中的高频屏障,具有10 MHz~40 GHz的宽带支持;高达40 GHz的杰出的端口-端口隔离性能;40 GHz处的最高线性开关;倒装片芯,消除了由于打线而产生的高频性能差异。
 
    现在整个通信产业都热衷于5G, Hussain表示:“5G的关键IP在4G到5G的升级中很关键,虽然目前5G处在规则制定阶段,但频段会越来越多,会需要更多线性调相,这正好是Peregrine战略性布局的方面。相信UltraCMOS在未来会有更多贡献。”
 

关键字:UltraCMOS  RF  MPAC  Peregrine

编辑:chenyy 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2015/0504/article_41714.html
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