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基于CMOS工艺的接收机射频前端集成电路设计
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简化LTE的复杂性：第一个可重构的射频前端
器件市场正在迅速增长，而且，它对前端(RFFE)性能的要求是前所未有的。ABI研究公司预测，在2014年，订购量将达到3.752亿，在2015年，将增加60
%，上升到的5.889亿。该公司的研究简报&明天的互联世界：年预测中也指出，和其他连接器件功能的增强，将推动&全球一年的
4G移动网络数据流量在2014年增加一倍以上，达到12.4艾字节。越来越多的频段加上载波聚合的实施，支持数据量增长的需求，但是，与先前各代的移动无线比较，这极大地增大了前端的复杂程度。保守地说，即将出现的前端系统中，前端的可能状态的数量(参见图1)将增加5000倍以上。频段、不同的调制方案、功率放大器模式、天线调谐状态和下行链路载波的数量越来越多，把这些相乘起来，便得到前端复杂程度增大5000倍的结果。由于前端如此复杂，现在，产业界需要真正的可重构前端。本文引用地址：图1
在未来的几年中，前端将迅速地变得更加复杂。此图说明，把频段、调制方案、功率放大器模式、天线调谐状态和下行链路载波聚合的数量乘起来，便得到前端的复杂程度增大5000倍。困难重重：一个全球通的用SKU前端包含收发器输出和天线之间的所有元件。传统上，它一直是由众多不同厂商，在迥然不同的技术混合使用的基础上，独立设计的一组产品。移动数据的需求推动着频段的大量增加，以及LTE和载波聚合这些先进的技术，在此之前，这是可以接受的解决方案。今天，市场的要求更多，但是，OEM厂商受到现有前端技术的限制，不能提供一个可以在全球所有地区使用的参考设计──只需要一个全球通用的SKU的设计。我们来看看苹果公司最近推出的iPhone 5S，它里面有5个SKU
，以适应不同区域的需要。我们的研究表明，这些器件之间唯一明显的区别是前端包含的东西。在最近，我们与行业中领先的分析公司一起讨论。我们的讨论证实了这些研究结果。参加讨论的领先公司是Gartner公司，
IHS iSuppli公司和Strategy
Analytics公司。假如有一项技术可以供苹果公司使用，推出一种iPhone，它用一个SKU就能满足全球的需要，试想一下，在设计、验证、制造以及供应商管理和存货管理等方面，能省下多少成本。使用现有的CMOS开关和天线调谐器加上GaAs功率放大器(PA
)的混合型前端，不可能提高芯片的集成程度。现在，前端的复杂程度呈指数般地上升，集成是关键。一些公司试图通过开发复杂的多芯片模块，逐渐地作出改进，来解决这个问题，但是在技术上受到了限制。只有真正的可重构前端能够做到一个，全球通用，而且，只有整个系统使用CMOS技术，才有可能实现可重构的前端
。CMOS的优点二十五年来，半导体和它的创办人一直在SOI领域领先，并且有一个愿景，这就是在CMOS的基础上，做出一个集成前端。CMOS设计的好处包括，有很多CMOS工厂，工艺控制十分严格，能够把各种功能集成在一块硅片上，其中包括调谐功能和控制功能。半导体公司的UltraCMOS & 10技术平台在2013年10月问世，它使用130纳米的RF-
SOI技术，把应用的性能提高了一倍──它的* Coff是有竞争力的解决方案的一半(见图2 )。图2 半导体的UltraCMOS&10技术平台──新一代开关，调谐器和功率放大器的基础 ──显着地提高了用Ron*
Coff性能指数()表示的性能。Peregrine半导体的UltraCMOS&Global 1系统UltraCMOS10平台在性能和设计两方面都有很大提高，Peregrine半导体公司充份发挥它的长处，做出来第一个可重构的前端系统，它能够做到一个SKU，全球通用。这个前端称作UltraCMOS
1，它可以扩展，通过低损耗的开关和调谐之间的高度隔离，可以很容易做到支持数量更多的频段，从而解决互操作问题，并以数字控制的方式，适应所有的模式和频段，最重要的是，功率放大器的性能和GaAs功放相当。Peregrine半导体的UltraCMOS&Global 1系统(见图3)包含：& 3路、多模式、多频段功率放大器& 功放后面的开关& 天线开关& 天线调谐器& 支持包络跟踪& 通用的前端 MIPI接口图3Peregrine半导体的UltraCMOS&Global 1是第一个可重构前端系统。行业中第一个达到GaAs功放性能的CMOS功放在以前，没有一家厂商能够提供性能和GaAs功率放大器相当的CMOS功率放大器，这样，在LTE领域，CMOS功放不会有竞争。在这个领域，在性能方面的任何下降，都是不可以接受的。UltraCMOS&Global
1系统把Peregrine的成熟的、最好的开关和调谐器与第一个CMOS功率放大器紧密无间地整合在一起，达到GaAs功率放大器的性能。性能达到这个水平的功放，不需要增强包络跟踪，也不需增大数字预失真，在比较CMOS功放和GaAs功放的性能时，往往用这种方法。图4 Peregrine半导体公司的UltraCMOS&Global
1功放是行业中第一个达到GaAs功放性能并超过现有CMOS功放性能十个百分点的功放，这表示效率提高了百分之33。图4说明，窄频带功放的PAE(功率增加效率)性能指标的比较，这里使用WCDMA(语音)波形，相邻信道泄漏比(ACLR)为-38
dBc。在这些条件下，UltraCMOS Global
1功放的性能已接近PAE为50%。这与领先的GaAs功放产品水平相当，超过现有CMOS功放十个百分点，这表示效率提高了百分之33。图 5 Peregrine半导体的UltraCMOS &Global 1
功放能够与GaAs功放的性能媲美，并且做到GaAs功放做不到的事：支持全球通用的单片SKU LTE器件。图5说明，Peregrine的功放作为UltraCMOS &Global
1系统的一部分，它的性能并不局限于有竞争力的WCDMA的性能，而且保持与GaAs相当的、用于LTE波形的PAE。在LTE标准中，按照指定给用户的信道带宽对资源块(RB)进行不同的分配。
5MHz的信道相当于25个RB，20MHz信道相当于100个RB。而且，这个数据是在没有使用数字预失真技术或包络跟踪的情况下得到的。用第三方包络跟踪来提高性能UltraCMOS Global 1功放没有使用包络跟踪就达到了有竞争力的GaAs功放的性能水平，同时，UltraCMOS Global
1本身支持包络跟踪( ET)，并且已经设计成为支持目前市场上所有主要的解决方案。在功率饱和( PSAT
)时的PAE说明了使用ET调制器可以达到甚么样的PAE，不过，ET带来的效率增强，与具体的频段有关。由于使用了包络跟踪器，UltraCMOS Global
1的PAE提高了20个百分点。可重构在CMOS平台上实现整个前端的一个最大好处是，它的高度可重构性赋予工程师的灵活性。有不同程度的可重构性──从简单的偏置控制到整个调谐。Peregrine半导体充分发挥它在天线调谐产品方面的技术专长，把可重构的能力设计到UltraCMOS
Global 1前端之中
。利用可重构系统，可以在所有频率上保持性能是一致的。在窄带解决方案中，这很少成为主要的问题，但是，对于宽带系统，会随着频率而明显地下降，由于工艺上的误差，以及电压和温度变化，会进一步加剧。图6 通过可调谐的匹配网络，Peregrine半导体的UltraCMOS& Global
1功放能够对性能进行优化，针对频带进行调谐，可以进一步抑制其他频段，对于减轻一些难以互操作的情况，是有帮助的。在图6中的曲线是UltraCMOS Global 1
功放被调谐到了三个不同的调谐状态。这意味着调谐状态是根据操作频率进行选择的，以便达到最佳性能。例如，在790MHz选择调谐状态1，但是，在860MHZ，可以使用调谐状态2
。由于往往需要用一个功放尽可能高效率地支持多个频段，这点变得越来越重要。图中有一个典型的GaAs宽带功率放大器的性能特性，作为比较频率特性下降的基准。在每个集成前端元件中，UltraCMOS Global 1提供了多种重构方案：& 调谐：功放可以根据运作频率、调制方式或者使用的功率电平进行优化。通过调谐，UltraCMOS Global
1的每条信道可以在频段的基础上进行优化，在整个频率范围内，充份减少PAE和线性度的变化(图6 ) 。& 针对频带对界面进行优化：在许多单频带功放和双工器( PAD)模块中，对功率放大器和双工器之间的阻抗进行了优化，以便优化PAE
。对于一个固定的多频带放大器，这是不可能的，因为它需要支持多个双工器。用一个可调谐功率放大器，能够对每一频带，对这个界面的阻抗进行优化，这将提高整个前端系统的性能。& 对每个频带、每个模式进行偏置：按照工作频带和模式，如何对功率放大器进行偏置，有很大差别。在CMOS工艺中，可以通过灵活的偏压来控制。& 容差的校正：在 UltraCMOS Global
1的可重构系统中，由于在最终测试阶段进行的处理，工程师可以消除制造公差。消除前端的大部分变化之后，可以显着提高系统的性能，这样，可以把系统设计成为更加严格地接近规范的要求。& 只用CMOS实现：要把调谐和偏置的灵活性做到这个水平，需要相当数量的控制位和密集的互连。UltraCMOS Global 1包含前端的MIPI
控制界面，100多条控制线，模拟驱动器和其他支持电路。参考电压都来自同一个偏置电压产生器，确保对工艺、电压和温度进行全面跟踪。对于多芯片解决方案，要达到这个程度的控制，是不可能的，因此，对于GaAs，要把功能做到这个水平，是不可能的。Peregrine半导体已经为市场提供了二十多亿个开关和调谐器，现在推出行业中唯一的CMOS功率放大器，挑战GaAs功放的性能。UltraCMOS
Global 1功放加入Peregrine业界中性能最好的天线开关和调谐器行列，成为完成可重构前端所需要的最后一个元件
。有了这样的可重构前端，可以实现一个SKU，全球通用。UltraCMOS Global
1功放的性能将在2014年移动世界大会上演示，平台的整合将在2014年完成，并在2015年逐步投入大批量生产。结论Peregrine半导体的UltraCMOS Global 1是为了解决LTE设备领域的一个最大挑战而设计的──
一个SKU，全球通用。它是第一个完全可重构的前端，因为它是在先进的CMOS平台上设计的，并且凝聚了Peregrine半导体的二十五年的技术专长。在推出业界第一个CMOS功率放大器，达到GaAs功率放大器的性能水平之后，在今天完成这个前端系统，
而CMOS平台提供的可重构和性能，使得一个SKU、全球通用成为可能。RF设计工程师将最受惠于UltraCMOS Global 1
，因为它可以大量地减少所需要的设计和验证时间。众所周知，在移动无线行业，缩短开发周期是一个重大好处。UltraCMOS Global
1除了设计工程师可以利用的优点，它的好处会渗透到无线生态系统：& 平台提供商能够开发一个参考平台，降低参考设计的开发成本，缩短验证时间。& OEM厂商能够设计一个全球通用的SKU ，降低研发成本，加快产品上市时间，简化供应链并改善存货管理。& 消费者可以享受更长的电池寿命，更好的接收效果，更快的数据传输速率和更广泛的漫游范围。UltraCMOS Global 1系统提供了更大的灵活性、更多的选择，以便满足下一波对全球移动设备创新的需求。
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RFaxis第四季度开始量产第二代纯CMOS射频前端集成电路
[导读]21ic讯 RFaxis日前宣布，该公司将于2012年第四季度开始其第二代纯CMOS射频前端集成电路(RFeIC)的批量生产。新解决方案将服务于智能手机和平板电脑、WLAN 11a/n/ac、ZigBee、无线音频、智能能源和家庭自动化等快速发展
21ic讯 RFaxis日前宣布，该公司将于2012年第四季度开始其第二代纯CMOS射频前端集成电路(RFeIC)的批量生产。新解决方案将服务于智能手机和平板电脑、WLAN 11a/n/ac、ZigBee、无线音频、智能能源和家庭自动化等快速发展的市场。本文引用地址:
RFX2401C和RFX2402C是全球首款面向ZigBee/ISM和802.11b/g/n应用的纯CMOS单芯片/单硅片RFeIC。在2011年底成功推出这两款集成电路后，RFaxis很快将开始大批量生产并交付其他七种RFeIC。这将使RFaxis的供货范围拓展到更广的无线/射频领域。
RFX5000和RFX5000B工作于5GHz 802.11a/n/ac频段，在输出功率为+18dBm时，64QAM/OFDM的误差矢量幅度(EVM)为3%，包括天线开关和输入/输出阻抗匹配网络的所有损耗。连同高增益(33dB)、高效率(低电流模式下，+17dBm时的电流为170mA)、极低的本底EVM(&1.5%)、一流的热稳定性和配备简单CMOS逻辑的多模式控制，RFX5000和RFX5000B的性能优于当今市面上采用包括砷化镓(GaAs)或锗硅(SiGe)在内的任何现有技术的所有5GHz前端解决方案。此外，RFX5000和RFX5000B解决方案与市面上现有的5GHz技术引脚兼容。
RFX8420和RFX8421针对如今已经成为主流智能手机标准功能的双模Wi-Fi/Bluetooth应用进行了设计和优化。RFX8420和RFX8421采用超紧凑的2.5x2.5x0.45mm QFN封装，并与市面上多种基于GaAs的前端模块(FEM)引脚兼容，还可提供最先进的射频性能，包括极佳的EVM功率和效率。另外，这些RFeIC的SP3T开关的总插入损耗为0.8dB，且所有的隔直流电容均在芯片上集成。
RFaxis继续拓展其针对ZigBee、智能能源/智能家庭、无线传感器网络和通用型ISM频段应用的2.4GHz和Sub-GHz RFeIC产品群。RFX1010是一种超带宽的半瓦RFeIC，工作频率为780至960MHz。新款RFX2411和RFX2410为该公司大受欢迎的RFX2401C增加了双天线功能，不会影响到输出功率/效率，也不会增加封装尺寸。
RFaxis董事长兼首席执行官Mike Neshat表示：&RFaxis已经打破了所有的技术障碍，这些障碍一度使得纯CMOS无法超越GaAs和SiGe等现有技术的性能。我们不仅将开始大批量生产这七种新的RFeIC&从sub-GHz ZigBee到5GHz 11n/ac MIMO&还将在不久提供RFX8825 RFeIC的试样以支持智能手机和平板电脑的Wi-Fi设计向双频/双模的过渡、以及我们的RFX240大功率线性功率放大器以进军Wi-Fi AP/路由器和户外热点市场。通过提供同类最佳的性能、最低的成本、最高的集成度和与我们竞争同行产品引脚兼容的解决方案，RFaxis将&超越GaAs&，让纯CMOS技术成为射频前端市场的主流。我们的目标是成为全球首选的射频前端解决方案提供商，在2013年取代所有的同类竞争解决方案。&
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