LTE器件市场正在迅速增长,而且,它对射频前端(RFFE)性能的要求是前所未有的。ABI研究公司预测,在2014年,LTE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:2014和2015年预测"中也指出,LTE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,这极大地增大了射频前端的复杂程度。保守地说,即将出现的射频前端系统中,射频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,便得到射频前端复杂程度增大5000倍的结果。由于射频前端如此复杂,现在,产业界需要真正的可重构射频前端。
图1 在未来的几年中,射频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,便得到射频前端的复杂程度增大5000倍。
困难重重:一个全球通的用SKU
射频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厂商受到现有射频前端技术的限制,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射频前端包含的东西。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射频开关和天线调谐器加上GaAs功率放大器(PA )的混合型射频前端,不可能提高芯片的集成程度。现在,射频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。只有真正的可重构射频前端能够做到一个,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射频前端 。
CMOS的优点
二十五年来,Peregrine半导体和它的创办人一直在射频SOI领域领先,并且有一个愿景,这就是在CMOS的基础上,做出一个集成射频前端。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。
Peregrine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,把射频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 )。