射频功率放大器的主要工艺技术

在手机设计中两个最耗电的部分就是基带处理器和射频前端。功率放大器(PA)消耗了射频前端中的绝大部分功率。实现低功耗的关键是使射频前端中的其他威廉希尔官方网站 消耗尽可能少的功耗且不影响PA的工作。在目前所用的选择中，带解码器的GaAs开关吸纳的电流为600μA，但在典型的射频前端应用中，UltraCMOS SP7T开关只吸纳10μA的电流，因此，可以大幅降低射频前端的功耗，从而提高射频功率放大器的效率。

目前，采用CMOS工艺制造射频功率放大器的公司包括：英飞凌、飞思卡尔、Silicon Labs、Peregrine、Jazz半导体等公司。

利用InGaP工艺，实现功率放大器的低功耗和高效率

InGaP HBT(异结双极晶体管)技术的很多优点让它非常适合高频应用。InGaP HBT采用GaAs制成，而GaAs是RF领域用于制造RF IC的最常用的底层材料。原因在于：1. GaAs的电子迁移率比作为CMOS衬底材料的硅要高大约6倍；2. GaAs衬底是半绝缘的，而CMOS中的衬底则是传导性的。电子活迁移率越高，器件的工作频率越高。

半绝缘的GaAs衬底可以使IC上实现更好的信号绝缘，并采用损耗更低的无源元件。而如果衬底是传导性的话，就无法实现这一优势。在CMOS中，由于衬底具有较高的传导性，很难构建起功能型微波威廉希尔官方网站 元件，例如高Q电感器和低损耗传导线等。这些困难虽然可以在一定程度上得到克服，但必须通过在IC装配中采用各种非标准的制程来能实现，而这会增加CMOS设备的制造成本。

nGaP特别适合要求相当高功率输出的高频应用。InGaP工艺的改进让产量得到了提高，并带来了更高程度的集成，使芯片可以集成更多功能。这样既简化了系统设计，降低了原材料成本，也节省了板空间。有些InGaP PA也采用包含了CMOS控制威廉希尔官方网站 的多芯片封装。如今，在接收端集成了PA和低噪音放大器(LNA)并结合了RF开关的前端WLAN模块已经可以采用精简型封装。例如，ANADIGICS公司提出的InGaP-Plus工艺可以在同一个InGaP芯片上集成双极晶体管和场效应晶体管。这一技术正被用于尺寸和PAE(功率增加效率)有所改进的新型CDMA和WCDMA功率放大器。

RF CMOS PA与GaAs PA的比较

当前，大部分手机PA都是采用GaAs和InGaP HBT技术，只有一小部分采用的是RF CMOS工艺制造。与GaAs器件相比，RF CMOS技术能够实现更高的集成度，而且成本也更低。

然而，并非所有消费电子产品的理想选择。例如无线网络和手机市场就被GaAs PA所统治，因为它可以支持高频率和高功率应用，而且效率很高。另一方面，RF CMOS PA则在蓝牙和ZigBee应用领域占据主导地位，因为它一般运行功率更低，而且性能要求没有那么苛刻。