RFID技术中的无线手机使用的集成式RF功放器/滤波器前端

CMOS设计人员多年来一直把各种功能集成到大型集成电路中。大家已经看到，摩尔定律在日常生活中给性能和成本带来了难以置信的影响。在移动通信终端中，许多元器件要么已经集成到RFIC中，要么因直接数字上/下变频器的出现而消失。 在通信终端中，到目前一直有两个RF元器件没有集成，即滤波器和RF功放器，这两种器件采用的构建技术都不兼容芯片上CMOS集成。在传统上，滤波器一直采用陶瓷或表面声波(SAW)技术构建，而RF功放器则一直使用GaAs异质结双极晶体管(HBT)或FET器件构建。 　　由于这些技术与RFIC使用的硅或SiGe工艺有着很大区别，因此功放器和滤波器一直作为分散器件，与现在执行手机大部分 RFID技术中的无线手机使用的集成式RF功放器/滤波器前端是现代移动通信领域的一个重要创新。随着摩尔定律的推进，越来越多的电子功能被整合到单一的集成电路（IC）中，尤其是在无线通信设备如手机中。然而，滤波器和射频功放器（RF功放器）由于其独特的制造工艺和技术要求，长期以来未能实现与集成电路的兼容集成。 传统的滤波器主要依赖于陶瓷或表面声波（SAW）技术，而RF功放器则通常采用镓砷异质结双极晶体管（HBT）或场效应晶体管（FET）来制造。这些材料和技术与硅或硅锗（SiGe）工艺不兼容，使得它们无法直接整合到CMOS芯片上。这导致滤波器和功放器作为独立的分立组件存在，与手机中的其他大规模集成芯片组分离。 然而，随着表面声波（SAW）滤波器、薄膜腔声谐振器（FBAR）滤波器、HBTs和增强模式伪形态高电子迁移率晶体管（E-pHEMT）等技术的发展，设计人员找到了克服这一障碍的方法。通过采用多芯片模块（MCOB）封装技术，可以将GaAs HBT或E-pHEMT功放器与基于硅的FBAR滤波器集成在一起，实现了更好的性能和更低的成本。 集成式RF前端模块（FEM）的主要优势在于体积减小、效率提升和抗干扰能力增强。FEM可以显著减小手机内部组件的占用空间，这对于追求轻薄便携的现代手机设计至关重要。通过优化功放器与滤波器/双工器之间的接口，可以提高能效，延长手机的通话时间。由于元器件间的连接距离缩短，RF干扰得以降低，从而提高整体系统性能。 集成式FEM的出现预示着RF元件的进一步集成趋势。尽管CMOS技术的进步可能会推动基带和RFIC的集成，但市场动态表明，RF功放器和专用滤波器可能仍然会在单独的元件中进行集成，特别是考虑到不同厂商在GSM和W-CDMA市场中的竞争。随着技术的持续发展，未来可能会有更加优化的解决方案，既满足成本效益，又能实现更高的性能集成。