一种用于5G应用的强大技术进入市场

作者Baljit Chandhoke

我们无法从字面上看到拥堵，但电磁频谱已经被无线连接和数据通信常用频率的流量挤得满满的，数据流量堵塞的可能性和破坏性越来越大。使问题更加复杂的是，今天的无线设备和网络，在低于6GHz的频率下运行，本质上不足以满足下一代的应用要求。

解决方案是利用频谱中的毫米波段（30至300GHz），它提供了更大的带宽。你所听到的发展中的5G标准旨在为使用这个所谓的毫米波段建立一个共同的路径。

然而，开发能够做到这一点的技术并非易事，特别是对于移动应用。一个问题是，超高频受到高传播损耗的影响。这意味着需要高功率输出，但在像智能手机这样的电池供电设备中，需要高能源效率--很难同时做到。另一个问题是，毫米波的传输容易受到建筑物或其他物体的阻挡，因此，形成精确的 "铅笔 "波束，辐射到相控阵天线并从相控阵天线发出的能力是至关重要的。

进入GF的45纳米射频SOI技术平台（45RFSOI），其目标是下一代射频和毫米波应用，如5G基站和智能手机的集成前端模块（FEM）和波束形成器；宽带卫星通信相控阵终端；汽车雷达；以及其他不断发展的高性能有线和无线应用。

45RFSOI技术已经完全合格并准备投入生产，我们已经与主要客户就其中的几个应用进行合作。我们预计，几个客户将在今年和明年开始增加产品，我们预计今年晚些时候将开始首次批量生产。

现在可以提供工艺设计套件，还可以提供季度性的多项目晶圆运行，以进行快速原型设计，这样客户可以尽早评估硬件结果。

技术要点

我们的45RFSOI的优点在于它是45纳米部分耗尽的SOI服务器级基线300毫米技术的产物，已经在多个GF工厂批量生产了十年。我们广泛评估了它在毫米波应用中的应用，并增加了以射频为中心的使能、器件和技术特性，使它有能力比竞争技术更好地满足即将到来的5G要求。

例如，为了实现卓越的射频性能，45RFSOI平台将高频晶体管（ft/fmax分别为305/380GHz）与高电阻率的SOI衬底和对射频友好的金属互连相结合。有超厚的顶层铜互连，以实现最佳的传输线设计，互连也导致噪声隔离的改善和对谐波的抑制，从而可以实现极低噪声放大器（LNA）。

同时，为了降低功率要求、物理尺寸和成本，45RFSOI的设计便于集成各种功能，如功率放大器（PA）、开关、LNA、移相器、上/下变频器和压控振荡器/锁相环（VCOs/PLL）。

SOI技术将晶体管与基材电隔离，而不像标准CMOS技术那样，基材是一个公共节点。因此，射频SOI晶体管可以通过堆叠来实现更高的击穿电压和功率处理能力，这对于像PA、LNA和开关这样的波束成形前端电路尤为重要。

此外，由于45RFSOI能够实现如此强大和高度集成的芯片，与其他技术相比，天线阵列所需的芯片更少，使客户有能力建立更小、更经济的相控阵系统。

一系列的射频解决方案

45RFSOI是GF为射频应用提供的一套技术解决方案的最新产品，是业界提供的最广泛的射频代工工艺。它们包括45RFSOI和8SW RFSOI、硅锗（SiGe）和RF-CMOS技术。

这些技术涵盖了广泛的成熟和先进的节点，具有射频优化的选择，广泛的ASIC设计服务和基础知识产权（IP）。

然而，它们最重要的特点是，它们帮助我们的客户解决困难的技术挑战，并使他们有能力更好地利用眼前的市场机会。

毫米波应用 - 相控阵天线系统