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GaAs统治消费电子的时代“该结束了”

上网日期: 2015年01月04日 ?? 作者: 邵乐峰 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:GaAs? CMOS单芯片? 物联网?

“硅是上帝送给人类的礼物,整个芯片业几乎都拿到了这份礼物,无线通信领域应该尽快得到它。”RFaxis公司市场与应用工程副总裁钱永喜日前在接受媒体采访时如是说。他认为传统采用GaAs(砷化镓)或SiGe(硅锗)BiCMOS工艺制造RF射频前端的时代“该结束”了,纯CMOS工艺RF前端IC将在未来十年内主宰移动互联网和物联网时代。

业界对CMOS PA产品的热情一直没有减退。2014年6月,高通(Qualcomm)并购CMOS PA供应商Black Sand,借以强化其RF360方案竞争力;而在2013年,Avago、RFMD还分别完成了对Javelin和Amalfi的收购,再之前的就是2009年Skyworks收购Axiom Microdevices。

钱永喜说,现有的RF前端模组(FEM)方案通常是把功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)和天线开关等多个分立电路拼接在一个介电基板或封装引线框架上,再采用GaAs/SiGe BiCMOS工艺将其结合在一个模块内。“但CMOS RFeIC产品采用了于众不同的做法”,它是将多项功能集成在一个纯CMOS单芯片、单硅片(Single-chip,Single-die)的架构之中,包括PA、LNA、收发开发电路、相关匹配网络、谐波滤波器等。

这种做法最直接的优势在于减少了外部电路的元器件数量,简化了厂商的开发设计,缩短了产品上市的时间,进而也降低了成本。根据RFaxis提供的对比数据,在6英寸GaAs晶圆上制造2μm GaAs HBT的成本远大于1000美元,而RFaxis在8英寸纯硅晶圆采用0.18μm Bulk CMOS工艺,在面积增大78%的前提下,成本却远小于1000美元,且能够充分保证产品良率和交付周期。

“运用于军事或是工业领域的PA产品采用GaN/GaAs制造还是有可能的,但消费类电子产品一定要基于‘标准’工艺才有市场。”钱永喜认为那种依靠稀有元素,采用特殊制造工艺,从而导致产品价格居高不下、成品良率受限的做法是不合时宜的。就像现在由于GaN产能紧张导致4G PA缺货一样,若使用CMOS就不会出现这个问题。

他坦承以前在消费领域采用CMOS工艺的技术难度非常大。“击穿电压比较低、功耗高、线性度差、转换效率不高,这些都是传统CMOS工艺器件的弊端。但,RFaxis解决了这些问题。”

产能是他看好CMOS PA的另一个优势。2013年,全球晶圆代工厂的总营收为430亿美金,而GaAs的代工总额仅为10亿,GaAs PA器件的销售总额也已停滞不前。考虑到只有追随主流工艺才有成本下降空间,因此,RF工艺从GaAs/SiGe转向CMOS是不可逆的,这将解决历史性的供应链瓶颈难题。

目前,RFaxis采用的是0.18μm CMOS工艺,今年第四季度可提供40nm 802.11ac射频前端样品,主要集中在Wi-Fi、Zigbee和ISM,但未来很有可能进入LTE/CDMA射频前端。而根据研究机构Strategy Analytics的分析报告,CMOS RF前端在2012年、2013年的市场容量为0,2014年预计将达到200万美金,而在2018年该市场市值有望达到1.8亿美金,四年时间几乎实现100倍的增长。

(电子工程专辑)
RFaxis公司市场与应用工程副总裁钱永喜

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