CMOS工藝將主宰移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)時代

“硅是上帝送給人類的禮物，整個芯片業(yè)幾乎都拿到了這份禮物，無線通信領(lǐng)域應(yīng)該盡快得到它?！?a target='_blank' class='arckwlink_none'>RFaxis公司市場與應(yīng)用工程副總裁錢永喜日前在接 受媒體采訪時如是說。他認(rèn)為傳統(tǒng)采用GaAs（砷化鎵）或SiGe（硅鍺）BiCMOS工藝制造RF射頻前端的時代“該結(jié)束”了，純CMOS工藝RF前端 IC將在未來十年內(nèi)主宰移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)時代。
　　業(yè)界對CMOS PA產(chǎn)品的熱情一直沒有減退。2014年6月，高通（Qualcomm）并購CMOS PA供應(yīng)商Black Sand，借以強(qiáng)化其RF360方案競爭力；而在2013年，Avago、RFMD還分別完成了對Javelin和Amalfi的收購，再之前的就是 2009年Skyworks收購Axiom Microdevices。
　　錢永喜說，現(xiàn)有的RF前端模組（FEM）方案通常是把功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）和天線開關(guān)等多個分立電路拼接在一個介電基板或封裝引線框架上，再采用GaAs/SiGe BiCMOS工藝將其結(jié)合在一個模塊內(nèi)?！暗獵MOS RFeIC產(chǎn)品采用了于眾不同的做法”，它是將多項功能集成在一個純CMOS單芯片、單硅片（Single-chip，Single-die）的架構(gòu)之 中，包括PA、LNA、收發(fā)開發(fā)電路、相關(guān)匹配網(wǎng)絡(luò)、諧波濾波器等。
　　這種做法最直接的優(yōu)勢在于減少了外部電路的元器件數(shù)量，簡化了廠商 的開發(fā)設(shè)計，縮短了產(chǎn)品上市的時間，進(jìn)而也降低了成本。根據(jù)RFaxis提供的對比數(shù)據(jù)，在6英寸GaAs晶圓上制造2μm GaAs HBT的成本遠(yuǎn)大于1000美元，而RFaxis在8英寸純硅晶圓采用0.18μm Bulk CMOS工藝，在面積增大78%的前提下，成本卻遠(yuǎn)小于1000美元，且能夠充分保證產(chǎn)品良率和交付周期。
　　“運(yùn)用于軍事或是工業(yè)領(lǐng)域的 PA產(chǎn)品采用GaN/GaAs制造還是有可能的，但消費(fèi)類電子產(chǎn)品一定要基于‘標(biāo)準(zhǔn)’工藝才有市場。”錢永喜認(rèn)為那種依靠稀有元素，采用特殊制造工藝，從 而導(dǎo)致產(chǎn)品價格居高不下、成品良率受限的做法是不合時宜的。就像現(xiàn)在由于GaN產(chǎn)能緊張導(dǎo)致4G PA缺貨一樣，若使用CMOS就不會出現(xiàn)這個問題。
　　
　　RFaxis公司市場與應(yīng)用工程副總裁錢永喜
　　他坦承以前在消費(fèi)領(lǐng)域采用CMOS工藝的技術(shù)難度非常大。“擊穿電壓比較低、功耗高、線性度差、轉(zhuǎn)換效率不高，這些都是傳統(tǒng)CMOS工藝器件的弊端。但，RFaxis解決了這些問題。”
　　產(chǎn)能是他看好CMOS PA的另一個優(yōu)勢。2013年，全球晶圓代工廠的總營收為430億美金，而GaAs的代工總額僅為10億，GaAs PA器件的銷售總額也已停滯不前?？紤]到只有追隨主流工藝才有成本下降空間，因此，RF工藝從GaAs/SiGe轉(zhuǎn)向CMOS是不可逆的，這將解決歷史性 的供應(yīng)鏈瓶頸難題。
　　目前，RFaxis采用的是0.18μm CMOS工藝，今年第四季度可提供40nm 802.11ac射頻前端樣品，主要集中在Wi-Fi、Zigbee和ISM，但未來很有可能進(jìn)入LTE/CDMA射頻前端。而根據(jù)研究機(jī)構(gòu) Strategy Analytics的分析報告，CMOS RF前端在2012年、2013年的市場容量為0，2014年預(yù)計將達(dá)到200萬美金，而在2018年該市場市值有望達(dá)到1.8億美金，四年時間幾乎實現(xiàn) 100倍的增長。
　　而正經(jīng)歷爆炸性增長的物聯(lián)網(wǎng)則是RFaxis重點(diǎn)關(guān)注的下一輪重大機(jī)遇。思科公司預(yù)測說2020年整個物聯(lián)網(wǎng)市場會到 500億顆芯片，華為給出的預(yù)測數(shù)據(jù)則是到2025年，整個物聯(lián)網(wǎng)的市場規(guī)模可以達(dá)到1千億個連接點(diǎn)。有業(yè)內(nèi)專家估算，物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)的單價應(yīng)該低于1 美元才有可能獲得大規(guī)模普及，這意味著傳統(tǒng)GaAs或SiGe幾乎難有任何利潤空間，而RFaxis的純CMOS裸片（Bare Die）解決方案則在封裝規(guī)格、性能與成本等各方面都具備誘人的前景。
　　錢永喜介紹說，目前，越來越多設(shè)備制造商要求每個產(chǎn)品要有三個或三個以上的RF前端，以實現(xiàn)3×3或4×4 MIMO系統(tǒng)。為此，高通創(chuàng)銳訊在其QCA9880 3×3 MIMO 802.11ac無線解決方案中采用了RFaxis開發(fā)的5GHz射頻前端集成電路（RFX8051），為路由器、運(yùn)營商網(wǎng)關(guān)、機(jī)頂盒和企業(yè)接入點(diǎn)等應(yīng)用提供了支持千兆位功能的Wi-Fi技術(shù)。
　　除此之外，RFaxis也正積極地與不同廠商展開合作，共同推動CMOS射頻前端在IOT市場的發(fā)展。典型產(chǎn)品包括德國Astera公司LED照明無線 控制方案、摩托羅拉/VTech公司無線嬰兒看護(hù)系統(tǒng)、Vizio公司40英寸家庭影院多聲道音箱、Atmel長距離ZigBee無線通信模塊、以及飛利 浦通過蘋果手機(jī)遠(yuǎn)距監(jiān)控居家的In.Sight等。
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