提高RF_PA效率的技術比較

　　當前，大部分手機PA都是采用GaAs和InGaP HBT技術，只有一小部分采用的是RF CMOS工藝制造。與GaAs器件相比，RF CMOS技術能夠實現更高的集成度，而且成本也更低。

　　然而，并非所有消費電子產品的理想選擇。例如無線網絡和手機市場就被GaAs PA所統(tǒng)治，因為它可以支持高頻率和高功率應用，而且效率很高。另一方面，RF CMOS PA則在藍牙和ZigBee應用領域占據主導地位，因為它一般運行功率更低，而且性能要求沒有那么苛刻。

　　目前，對于高性能PA應用，GaAs仍然是主要技術，只有它才能滿足大部分高端手機和無線網絡設備對性能的苛刻要求。在集成度方面，如果要集成進收發(fā)器、基帶和PA，那么，就需要采用一種新的硅工藝。然而，業(yè)界在這方面的趨勢是繼續(xù)讓PA和收發(fā)器彼此分開，采用不同的封裝，并以GaAs來實現這樣的集成。

　　SiGe有望超越GaAs工藝占據主流

　　SiGe BiCMOS 工藝技術幾乎與硅半導體超大規(guī)模集成電路(VLSI)行業(yè)中的所有新工藝技術兼容，包括絕緣體硅(SOI)技術和溝道隔離技術。隨著擊穿電壓和高性能無源部件集成技術的發(fā)展，SiGe 正逐漸滲透至傳統(tǒng)的GaAs領地—即手機功率放大器應用的領域。

　　一般來說，手機功率放大器必須能在高壓下應對10:1的電壓駐波比(VSWR)，并能發(fā)送+28dBm(用于CDMA手機)到+35dBm(用于GSM手機)的信號。為了制造出滿足嚴格的手機技術要求的 SiGe 功率放大器，SiGe 半導體公司采用fT為 30GHz 的主流 SiGe 工藝，著眼于搶占過去由GaAs功率放大器在擊穿電壓、線性性能、效率以及集成性能上所占有的優(yōu)勢。

　　采用SiGe技術的優(yōu)勢之一是提高集成度。設計人員可在功率放大器周圍集成更多的控制電路，這樣，最終的器件就更加節(jié)省空間，從而為集成更多無線功能的提供令了潛力。例如，采用 SiGe技術，設計人員就可以將功率放大器和 RF 電路集成在一起，卻不會影響功率放大器的效率，從而延長手機電池的壽命。目前，采用SiGe技術推出射頻功率放大器的公司包括：SiGe半導體公司、 Maxim、飛思卡爾、Atmel等公司。利用SiGe BiCMOS制造工藝進行代工的供應商主要是IBM以及臺積電(TSMC)。

　　如圖1所示為可見，SiGe技術在射頻器件上的應用已經跟RF CMOS技術相當，有理由相信，下一步目標就是超越GaAs技術而占據主流。

　　本文總結

　　隨著多種無線通信標準在手持設備上的應用，只有進一步降低射頻功率放大器的功耗，才能延長便攜式設備的電池使用時間，從而獲得更加的用戶體驗。本文通過對射頻功率放大器所采用的三種主要工藝技術進行的簡要比較，指出未來的發(fā)展趨勢在于采用SiGe工藝技術來制造射頻功率放大器，這是無線電電子系統(tǒng)設計工程師需要關注的技術趨勢。