跟大家聊聊RF MEMS

在 2019 年，Qorvo 宣布收購高性能 RF MEMS 天線調諧應用技術供應商 Cavendish Kinetics， Inc.（簡稱：CK）。

在 Qorvo 看來，Cavendish Kinetics 的加入，讓公司能夠在天線調諧領域確立市場領先地位。多家全球領先的智能手機供應商也通過采用 CK 的 RF MEMS 技術降低損耗并提高線性度，實現了天線性能的顯著提升。CK 優(yōu)化了該技術并擴大了其適用范圍，將該技術應用于基礎設施和國防等其他應用，而 Qorvo 將在 CK 所做的出色工作基礎上繼續(xù)努力。

在今天，我們就跟大家談談 RF MEMS。

二十多年前，哪些專門從事射頻電路的工程師就一直開始追求他們理想中的“開關”。按照他們的設想，這些開關在“開啟”的時候具有超低電阻，在“關閉”時具有超高電阻。此外，它們還將具備體積小、速度快、易于制造、能夠切換相當高的電流、能夠承受數十億次開關循環(huán)，并且只需很少的功率即可運行等優(yōu)勢。它甚至可以傳導數十甚至數百 GHz 的信號而完全沒有失真（接近完美的線性度）。

也許在一開始的時候，這種設想看起來就像一個白日夢，但隨著 MEMS 的出現，這似乎成為了可能。

所謂，RF MEMS 開關，是一種是小型的微機械開關，功耗低，可以使用傳統的 MEMS 制造技術生產。它們類似于房間中的電燈開關，其中觸點打開或關閉以通過開關傳導信號。在 RF MEMS 器件的情況下，開關的機械組件只有微米級尺寸。與電燈開關不同，在 RF MEMS 開關中傳導的信號在射頻范圍內。

這是一種不同于機電射頻開關和固態(tài)射頻開關的技術。

固態(tài)開關使用半導體技術進行操作，例如硅或 PIN 二極管、FET（場效應晶體管）和混合技術（結合了 PINS 和 FET），并使用硅基基板構建。而 RF MEMS 開關則與不斷改進的基于 RF-SOI（絕緣體上的硅）的開關競爭，后者是當今市場上的主導解決方案。

RF MEMS 開關的開發(fā)早在 20 多年前就開始了，但當時的市場卻成功有限。這主要是歸咎于其可靠性。因為射頻開關需要經受數十億次開關周期的考驗，但找到足夠堅硬以維持大量開關循環(huán)，同時又足夠柔軟以在閉合時形成良好接觸的材料一直以來都極具挑戰(zhàn)性。

但進入最近幾年，RF MEMS 已經成為了可能。它能夠可為包括智能手機、基礎設施和國防等任何類型的無線通信帶來巨大價值。

按照 Cavendish Kinetics 的說法，如今，智能手機使用 RF MEMS 進行天線調諧和阻抗匹配，以動態(tài)改變天線諧振，同時最大限度地提高功率傳輸；射頻 MEMS 技術也可用于射頻前端 （RFFE） 中的傳導路徑，以降低插入損耗并提高隔離度；在移動基礎設施方面，也可以使用 RF MEMS 來執(zhí)行天線波束成形。

Qorvo 在收購 Cavendish Kinetics 的時候也談到，RF MEMS 設備用于在低、中和高頻段調諧智能手機的主天線和分集天線，從而帶來更強的信號和更高的數據速率。RF MEMS 具有出色的品質因數、改進的線性度和極低的插入損耗，從而最大限度地提高了性能，為提升 4G 和 5G 系統性能提供了巨大潛力。

從相關報道可以，現代智能手機擁有多達 8 根天線，以適應隨著從 4G 到 5G 的無線過渡而不斷增長的多個頻段。為了更好地將天線與頻率匹配，沿天線嵌入的開關可以改變其配置，并在諧振設備（如電容器或電感器）中進行切換，以微調天線的響應。

對于這種應用，當前的手機制造商使用的是基于絕緣體上硅 （SOI） 技術的半導體開關。但 MEMS 器件可提供更高頻率和線性度的產品，這就使其成為有吸引力的替代品，特別是對于某些 5G 頻段，其受關注程度更高。

編輯：jq