独特UltraCMOS工艺促进Peregrine的“智能整合”
2014-11-02
作者:王洁
来源:AET
Peregrine 25年来一直专注于解决世界上最难解决的射频挑战,致力于推动射频SOI革命,在航天、汽车、测试与测量和其他工业市场提供高效的服务。UltraCMOS是Peregrine最独特的技术之一,将广泛使用的半导体技术和近乎完美的绝缘基片相结合,能够完全整合射频、模拟和数字技术在一个模块中。最近,Peregrine推出了的高线性度射频开关PE42722和两种新的Global 1集成产品,即真正的直流开关PE42020和X波段CMOS核心芯片PE82670,都是基于UltraCMOS技术。
UltraCMOS技术的独特工艺源于采用蓝宝石材料做衬底,在其上进行硅片涂覆生成。同时,基于UltraCMOS技术的器件也有着与生俱来的优势:隔离性好、线性度高和集成度以及稳定性更高。有了这种工艺,使得传统微波设计中所不能实现的功能有了实现的可能,且性能与整合度大大提升。
Peregrine公司营销副总裁Duncan Pilgrim
传统上针对微波的整合专注于微波性能不同的设计,一般是专门用于单一的功能,并且几乎不能把静电放电、电压调节器等“辅助”功能整合进去,而UltraCMOS能更有效率地整合射频、模拟和数字技术,同时支持多种功能,并能够促成许多“辅助”功能的整合,如串行外设接口、静电放电、电压调节器和电荷泵等。Peregrine公司营销副总裁Duncan Pilgrim指出:“相比砷化镓,采用CMOS工艺来做微波器件,可以支持很长的频段,各频段调谐可在里面实现,并且CMOS工艺也可以实现微波性能,因此成本和一致性更好。”
由于Peregrine拥有多种设计方块和整合,可以将不同市场的要求综合在一起,研制通用灵活的产品,因此不仅某个大批量客户才能享受这种便利和高效的服务,对小批量客户一样提供高效的服务。
用于DOCSIS3.1设备的双频段架构
基于UltraCMOS技术,高线性度射频开关PE42722可以在有线客户端设备(CPE)中实现上行/下行双频段架构。利用双频段架构,多业务运营商(MSO)可以灵活地为其客户提供新的和扩展的服务,同时客户端设备符合新的DOCSIS3.1有线行业标准。DOCSIS3.1标准规定的新要求对整个有线行业的生态系统,从有线客户端设备到基础设施,施加了巨大的压力。在线性和二次谐波方面除了继电器之外,PE42722是目前能达到对谐波高要求的唯一射频开关,且克服了继电器尺寸大、寿命不足的缺陷。由于支持DOCSIS3.0和DOCSIS3.03.1的开关,可以简单并经济、有效地过渡到DOCSIS3.1标准,多业务运营商也将从中受益。
PE42722的频率范围为5~1,794 MHz,它支持的平均输入功率大于65 dBmV。开关的插入损耗很小(在1218MHz时为0.3 dB),保留噪声系数和接收灵敏度不变,具有出色的信号质量,同时隔离性能很好,在612MHz时达到40 dB。PE42722消耗的电流很小,只有130μA,支持+1.8 V和+3.3 V逻辑信号,工作电压范围宽,为2.3 V~5.5 V,所有引脚的静电放电保护高达1.5 kV。
低频聪颖整合技术:真正的直流开关
在UltraCMOS工艺技术支持下,PE42020在一块芯片上整合了多种功能:射频高性能开关、模拟直流跟踪以及数字控制逻辑和阻抗控制(50欧姆吸收或开路反射阻抗)。
PE42020是业界第一个真正过直流的射频集成开关,在频谱的低频端实现革新,从0 Hz~8 GHz的频率范围都能有效地工作。对于依靠准确度和精密度的市场,例如测试和测量,把频率扩展到这个频率是极为重要的。真正的直流单刀双掷开关能够处理很大功率,在0 Hz时能处理30 dBm的功率,在8 GHz时能处理36 dBm的功率,而且整个频率范围的射频性能和线性度都很好。此外,它能够切换+10 V~-10 V范围的直流电压和交流峰值电压,电流高达80 mA,在这类产品中,这是第一个。
现在提供真正的直流开关(PE42020)的样品,将于2015年年初发货,它已作好准备在测试和测量市场中取代很成问题的机械继电器和MEMS开关。
高频聪颖整合技术:X波段核心芯片
在频谱的高频端,Peregrine推出业界第一个集成的X波段CMOS核心芯片PE82670,以便利用MMIC(单片微波集成电路)设计技术,实现高精度信号控制,而功耗最小。MMIC设计技术,如Lange耦合器,只有III-V族技术使用。在硅片上使用这些被动技术,由于硅片在较高频率的损耗特性,一直遇到挑战。Peregrine使用一种UltraCMOS蓝宝石衬底,解决了这个问题──UltraCMOS蓝宝石衬底是近乎完美的绝缘基片,天生适用于集成整合。在这个X波段核心芯片中,Peregrine把标准的CMOS设计与被动的单片电路结合起来,通过真正的聪慧整合技术,在微波频率实现了集成。
这个高性能的X波段核心芯片把一个七位数字移相器、一个七位数字步进衰减器、隔离性能极好的信号路径切换功能、一个紧凑的数字串行接口控制(真正与CMOS兼容)整合在一块芯片上。适用于现代卫星及雷达系统,包括合成孔径雷达(SAR)和相控阵雷达,使用频谱的X波段,其用途包括气象监测、空中交通管制、国防跟踪和地球观测。
Duncan Pilgrim认为UltraCMOS Global 1是未来手机前端的集成方向。谈及UltraCMOS未来的发展,Duncan Pilgrim透露, Peregrine目前正与GlobalFoundries合作研发第十代SOI(绝缘体上硅)技术,一般18~24个月更新一代工艺技术,新的技术将进一步推动未来的“智能整合”。