作者：Alex Margomenos，RF-SOI 产品线高级总监
现代智能手机必须在从几百兆赫到7 GHz的数十个频段上保持强大的无线电性能，以支持5G新空口（NR）。与此同时，天线性能具有高度动态性——会受到基站距离、设备朝向、与人体或金属表面的接近程度以及手部位置等因素的影响。 传统智能手机天线（如印刷倒F型天线（PIFA））通常具有约10%的窄带宽，若不进行优化，则需要大量天线才能在所有工作条件下覆盖整个频率范围。
此时，天线孔径调谐器便派上了用场。这些电路可动态调整天线的等效长度，从而实现跨多频段的高效工作。 天线孔径调谐器通常是闭环控制系统的一部分，该系统利用来自调制解调器、传感器和射频power 检测器的输入信号，实时选择并优化天线性能。
天线调谐的主要目标是最大化总天线效率，该指标反映了智能手机收发器中产生的power 有多少能量通过天线辐射出去。调谐器通过切换电容器和电感器来改变天线的等效长度，从而实现这一目标。 这通过设置在天线关键位置的专用射频开关来实现。
当射频信号输入天线时，会形成具有峰值和零点的电压与电流驻波模式。这些峰值和零点的位置取决于信号频率、天线长度以及天线两端的终端类型（对于典型的PIFA天线，一端短路至地，另一端开路）。 为了达到最佳效果，调谐器理想上应放置在电压峰值处，尽管实际的设计限制可能会影响最佳放置位置。
将天线调谐器放置在电压峰值处意味着这些开关需要承受高峰值电压——在天线开路端附近，该电压通常会超过80V。 关键开关参数（如导通电阻 (Ron) 和关断电容 (Coff)）会根据位置的不同对效率产生不同的影响：在高电流区域，Ron 起主导作用；而在接近开路终端的高阻抗区域，Coff 则变得更为关键。
RF-SOI 技术是孔径天线调谐器的关键推动力，因为它们能够满足所有关键要求。 基于富陷阱、高电阻率衬底的RF-SOI 技术，具有谐波低、衬底寄生参数小等特点，并能堆叠多个场效应晶体管（FET）以实现所需的高Vmax。持续的工艺改进和微缩已降低了Ron×Coff的乘积，并实现了更小的开关芯片尺寸。
GlobalFoundries（GF）的9SW是我们的第四代RF-SOI 平台，专为满足这些要求而设计。 我们业界领先的9SW技术基于90纳米后端工艺（BEOL）光刻技术，提供多种开关选项，包括针对低Ron*Coff和高电压处理能力优化的标准栅氧化层和厚栅氧化层。该平台包含全套逻辑和高压模拟场效应晶体管，以及多种电容器和电阻器选项，非常适合用于大开关堆栈的电容补偿、偏置控制和体电流管理。 今年9月，我们将推出改进型开关器件，并结合增强的金属布线能力，在保持9SW平台卓越耐压能力的同时，进一步优化Ron*Coff指标并缩小开关间距。这些独特的新功能不仅为下一代天线调谐器提供了可能，还能在更小的开关芯片尺寸下同时实现低Ron*Coff和优异的耐压性能。
通过我们已具备量产能力的SLATE™晶圆对晶圆键合技术与 9SW 相结合，可进一步缩小芯片尺寸——该技术将两片 9SW 晶圆键合在一起，从而实现三维电路折叠。这种方法在不影响性能的前提下，可将芯片面积缩减多达 45%。 我们最新的PDK集成了设计支持工具，使设计人员能够直观地将二维电路迁移到三维空间，从而加速原型制作并缩短设计周期。请观看我们的教程视频并阅读博客，进一步了解我们的SLATE 9SW晶圆对晶圆键合技术及PDK功能。
为了进一步支持设计优化，GF 提供了参考设计和指南，有助于更好地平衡大型开关堆栈中的电压分布、优化布局并增强静电放电（ESD）抗扰性。
请联系您的 GF 代表，进一步了解我们针对 9SW 和 9SW SLATE 天线调谐器的解决方案，以及我们在RF-SOI 、SiGe 和RF GaN 上提供的其他射频产品组合。
