Der weltweite Datenverbrauch steigt, zum Teil aufgrund der Einführung generativer KI. Der jüngste Ericsson-Mobility-Bericht prognostiziert, dass der weltweite mobile Datenverkehr bis 2030 um das 2,3-fache auf 280 ExaBytes (1018 Bytes) pro Monat ansteigen wird. Um dieses Wachstum zu bewältigen, müssen sich Mobilfunkbetreiber, Telefonhersteller und Standardisierungsgremien auf die Erweiterung der Bandbreite, die Kombination mehrerer Datenströme pro Kanal und die Verbesserung der Datenkompression pro Symbol konzentrieren.

Diese Strategien wurden während der gesamten Entwicklung der Mobilfunkstandards umgesetzt und werden voraussichtlich auch im Zuge des technologischen Fortschritts in Richtung 6G fortgesetzt. Mit 5G wurden beispielsweise zusätzliche Frequenzbänder in den Bereichen 3-6 GHz und Millimeterwellen eingeführt, die Implementierung von MIMO-Spatial-Multiplexing verbessert, fortschrittliche Beam-Steering-Techniken integriert und anspruchsvollere Modulationsverfahren ermöglicht. Darüber hinaus erhöht 5G die Nutzung von Carrier Aggregation, wodurch sowohl zusammenhängende als auch nicht zusammenhängende Bandbreiten von einzelnen oder mehreren Bändern - einschließlich der dualen Konnektivität mit 4G-LTE-Bändern - für einen höheren Datendurchsatz kombiniert werden können.

Dieser Ansatz in Verbindung mit der dem Standard innewohnenden Flexibilität und Skalierbarkeit in Bezug auf Numerologie und Wellenformen (z. B. skalierbarer Unterträgerabstand, Schlitzdauer und Übertragungsbandbreiten) ermöglicht die Verbesserungen der spektralen Effizienz, die erforderlich sind, um die wachsenden Datenanforderungen zu erfüllen.

Die Bereitstellung all dieser Funktionen stellt beträchtliche Anforderungen an die RF-Frontends, die mit dem Voranschreiten der Entwicklung in Richtung 6G voraussichtlich noch steigen werden. Zu diesen Anforderungen gehören:

  • Die Unterstützung zusätzlicher Frequenzbänder erfordert mehr Inhalt in Filtern und HF-Komponenten, was die Miniaturisierung und Integration zunehmend erschwert, während der Formfaktor und die Größe des Geräts unverändert bleiben.
  • Mehr Bänder, die näher beieinander liegen, verringern die Störungstoleranz und erfordern verbesserte Filter und Komponenten mit höherer Linearität, die sowohl im Sender als auch im Empfänger weniger Oberwellen erzeugen.
  • Neue Bänder, flexible Numerologie und mehr Bandkombinationen für die Trägerbündelung führen zu mehr Schaltern für die Bandauswahl, Antennenauswahl und Antennenabstimmung.

Die RFSOI-Technologien von GF sind führend bei der Bewältigung dieser Herausforderungen für Mobilfunk-Schalter und rauscharme Verstärker. Im Jahr 2024 haben wir 9SW eingeführt, unsere RFSOI-Plattform dervierten Generation. Aufbauend auf der Vorgängertechnologie 8SW RFSOI bietet 9SW erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Leistung, Integration und Platzersparnis für Front-End-Module. 9SW basiert auf einer 90-nm-Back-End-of-Line-Lithografie und bietet erhebliche Möglichkeiten zur Verkleinerung digitaler Schaltungen und Schalter. Es bietet ein verbessertes Ron*Coff-Verhältnis und power höhere power . Neben Schalt- und rauscharmen Verstärkerbauelementen umfasst die Plattform eine vollständige Palette an Logik- und Analog-FETs, Schaltungs-IP, eine große Auswahl an Kondensator- und Widerstandsoptionen sowie umfassende RF-Design-Fähigkeiten. Schließlich umfasst sie vier Metallstapeloptionen mit drei bis fünf Ebenen der Metallverdrahtung, einschließlich ultradicker Metallschichten, die hochwertige Induktivitäten und verlustarme Übertragungsleitungen ermöglichen.

Zusätzlich zu unserem Kernangebot aktualisieren wir die 9SW-Plattform kontinuierlich mit neuen Funktionen, die die Leistung verbessern sollen. Im August haben wir zusätzliche Funktionen eingeführt, die eine Verdichtung des analogen Schaltungsbereichs, Schaltelemente mit geringem Leckstrom sowie neue passive Bauelemente ermöglichen. Darüber hinaus planen wir jährlich die Veröffentlichung neuer Funktionen, um power , den Ron*Coff-Wert und die Leistung der rauscharmen Verstärker weiter zu verbessern.

Die Unterstützung von mehr Frequenzbändern, die mit dem Übergang zu 6G noch zunehmen wird, erhöht den Bedarf an Miniaturisierung und Integration in einem Smartphone. Um dies zu erreichen, führen wir die 9SW-SlateTM-Technologie ein.

Unsere 9SW-SlateTM -Technologie nutzt zwei miteinander verbundene 9SW-Wafer, um die Chipgröße zu verringern, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Mit diesem Ansatz falten wir große Schalter-FETs in High-Stack-Konfigurationen und reduzieren so die Gesamtfläche des Chips um bis zu 45 %, während die Schalterleistung erhalten bleibt.

Neben der Freigabe der Technologie und der Demonstration ihrer Leistungsfähigkeit anhand von Referenzdesigns entwickeln wir Design Enablement Tools, die Designern helfen, zweidimensionale Schaltungen auf drei Dimensionen zu migrieren, das Prototyping zu beschleunigen und Designzyklen zu verkürzen.

Wenn Sie mehr über 9SW und die übrigen RF-Lösungen von GlobalFoundries in den Bereichen RFSOI, SiGe RF GaN erfahren möchten, besuchen Sie uns doch auf den kommenden GF Technology Summits in Santa Clara, Shanghai und München sowie bei unserem GlobalFoundries Technology Training für unsere Kunden aus der Luft- und Raumfahrt- sowie der Verteidigungsindustrie in Washington, D.C.

Alex Margomenos leitet das Produktmanagement der RF-Produktlinie bei GlobalFoundries. Die RF-Produktlinie umfasst RFSOI-, RF GaN und SiGe , die in den Bereichen Mobilfunk-HF-Frontends, Satellitenkommunikation, Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung und Mobilfunkinfrastruktur zum Einsatz kommen. Er ist seit vier Jahren bei GlobalFoundries tätig. Zuvor hatte er Führungs- und Fachpositionen bei Apple, Intel, Infineon und HRL Laboratories inne.