Peregrine半導(dǎo)體UltraCMOS發(fā)揮出無(wú)法比擬的RF性能

縱觀整個(gè)半導(dǎo)體工藝歷史，CMOS可謂屢戰(zhàn)屢勝，擊敗了NMOS、PMOS、BiPolar、BiCMOS和GaAs。目前，半導(dǎo)體生存環(huán)境越來(lái)越難，大家都用同樣的半導(dǎo)體工藝，想要突破，需要在電路設(shè)計(jì)和IP上實(shí)現(xiàn)差異化，并整合產(chǎn)業(yè)鏈。從1988年開(kāi)始，Peregrine半導(dǎo)體的創(chuàng)始人就在探索智能集成，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累，終于UltraCMOS誕生了。現(xiàn)在，Peregrine已開(kāi)發(fā)了系列化的UltraCMOS技術(shù)。其優(yōu)勢(shì)在于可配置性、靈活性、可靠性、可重復(fù)性、便于使用以及可以實(shí)現(xiàn)毫不妥協(xié)的RF性能。

Murata（村田）完成對(duì)Peregrine的收購(gòu)。Hussain先生說(shuō)明了Murata收購(gòu)Peregrine的關(guān)鍵原 因：“大約在6年前，Peregrine一直是Murata的供應(yīng)商，在手機(jī)最早使用RF開(kāi)關(guān)時(shí)，Murata就是Peregrine的主要客戶。而 Peregrine的產(chǎn)品除了用在手機(jī)領(lǐng)域，還能用在移動(dòng)通信、工業(yè)等更多應(yīng)用，這與Murata十分互補(bǔ)，能幫助Murata拓展市場(chǎng)領(lǐng)域。此 外，Peregrine所具有的RF硅片的專業(yè)知識(shí)（從襯底到RF電路）以及半導(dǎo)體供應(yīng)鏈也是Murata看重的。”

探究非凡CMOS技術(shù)

Peregrine到底有什么核心技術(shù)呢？答案是：襯底與工藝、建模與仿真以及RF電路設(shè)計(jì)。

UltraCMOS技術(shù)采用高絕緣的襯底（藍(lán)寶石或SOI），襯底上的所有寄生電容降至最低，并且采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝，可集成RF、數(shù)字與模擬電路。從圖1可以看出兩種高絕緣襯底的工藝區(qū)別。

圖1 UltraCMOS技術(shù)工藝圖

在2014年推出Global 1整合系統(tǒng)后，今年P(guān)eregrine將為UltraCMOS Global 1提速：加快行業(yè)向全CMOS RF前端的轉(zhuǎn)換，集成了Murata行業(yè)領(lǐng)先的濾波器與封裝，挑戰(zhàn)GaAs技術(shù)的功率放大器性能并在今年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。 特別是在被Murata收購(gòu)以后，Peregrine得到了很多加強(qiáng)的東西，例如RF前端的濾波器，這正是Murata的優(yōu)勢(shì)，再如封裝技術(shù)，這兩者正是 Peregrine所需要的。

Global 1 PE56500 UltraCMOS RFFE是全CMOS的3G/4G RFFE，支持700 ~ 2700 MHz以及輸入、頻段與天線的切換，并具有根據(jù)頻段而重配置與調(diào)諧功能。其采用微型10.5 mm×5.0 mm×0.8 mm 封裝。

MPAC

Doherty放大器發(fā)明于1936年，是用于無(wú)線基站發(fā)射機(jī)的“放大器之選”。Doherty架構(gòu)中有兩條放大器路徑，效率較傳統(tǒng)架構(gòu)有了明顯的提升。 放大有高PAR的信號(hào)時(shí)（大多數(shù)現(xiàn)代無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)都是高PAR），Doherty放大器尤為高效。但是也存在一些問(wèn)題：Doherty放大器架構(gòu)中，載波路徑 與峰值路徑之間存在著相位與振幅的失配問(wèn)題，從而產(chǎn)生了較高的成本，降低了系統(tǒng)性能。非對(duì)稱Doherty架構(gòu)可以緩解這些問(wèn)題，它增加了峰值放大器的尺 寸，以獲得更高的功率附加效率。非對(duì)稱Doherty放大器的采用率超過(guò)75%。

針對(duì)以上問(wèn)題，Peregrine推出了解決方案——單片相位與振幅控制器（MPAC）。MPAC系列產(chǎn)品提供了一種集成RF解決方案，內(nèi)有一些市場(chǎng)領(lǐng)先 的UltraCMOS IP塊。MPAC的優(yōu)點(diǎn)主要有：（1）降低成本，提高了Doherty PA合格率，可以獲得更嚴(yán)格的制?邊際，從而采用較?。ǜ阋耍┑墓β示w管，能可靠地采用更廉價(jià)的非對(duì)稱Doherty架構(gòu)。（2）提高系統(tǒng)性能，提高 了總體功率附加效率，改進(jìn)了頻率區(qū)間上的線性度，提供更好的匹配，從而增加了Doherty帶寬，支持更大帶寬的DPD回路性能。（3）提高了可靠性，提 高了TX成功率，不同TX路徑之間的一致性與可重復(fù)性。（4）提供了未來(lái)的靈活性，能夠根據(jù)不同的環(huán)境條件，實(shí)時(shí)地（或在現(xiàn)場(chǎng)）優(yōu)化Doherty PA。

最新MPAC產(chǎn)品PE46120（內(nèi)部架構(gòu)如圖2所示），其頻率為1.8 GHz~2.2 GHz ，集成了：90°分離器、5 bit數(shù)字移相器（87.2°范圍）、4 bit數(shù)字步進(jìn)衰減器（7.5 dB范圍）和串行數(shù)字接口，IIP3的高線性度等于 +60 dBm，支持+3 V & +5 V電源。

圖2 MPAC產(chǎn)品PE46120內(nèi)部架構(gòu)

此外，Peregrine還推出了業(yè)內(nèi)首款真DC開(kāi)關(guān)PE42020，具有從直流至8 GHz的大功率容量。

高頻的首選：UltraCMOS

UltraCMOS成為高頻理想選擇的原因，首先是襯底，藍(lán)寶石（SOS） 的損耗因數(shù)比硅好10倍，比GaAs好3倍；高阻襯底使襯底電容與寄生電容均最低。

其次是RON×COFF（導(dǎo)通電阻和斷開(kāi)電容的乘積，其值越小越好）產(chǎn)品直接有利于RF性能參數(shù)，其不斷改進(jìn)，相當(dāng)于每代UltraCMOS都有更高的性能。高頻IP也是一個(gè)重要因素：先進(jìn)的高頻MMIC架構(gòu)，在高頻建模、電路、布局以及封裝方面的專業(yè)知識(shí)。

PE42524 SPDT射頻開(kāi)關(guān)突破RF SOI中的高頻屏障，具有10 MHz~40 GHz的寬帶支持；高達(dá)40 GHz的杰出的端口-端口隔離性能；40 GHz處的最高線性開(kāi)關(guān)；倒裝片芯，消除了由于打線而產(chǎn)生的高頻性能差異。

現(xiàn)在整個(gè)通信產(chǎn)業(yè)都熱衷于5G， Hussain表示：“5G的關(guān)鍵IP在4G到5G的升級(jí)中很關(guān)鍵，雖然目前5G處在規(guī)則制定階段，但頻段會(huì)越來(lái)越多，會(huì)需要更多線性調(diào)相，這正好是 Peregrine戰(zhàn)略性布局的方面。相信UltraCMOS在未來(lái)會(huì)有更多貢獻(xiàn)。”