射頻集成電路的發(fā)展與展望

射頻集成電路的發(fā)展與展望射頻集成電路的發(fā)展與展望射頻集成電路的發(fā)展與展望摘要近十年來，射頻無線移動通信技術(shù)的發(fā)展顯得尤為迅猛。其中起決定作用之一的技術(shù)就是RFIC技術(shù)。隨著第三代移動通信體制的開始，對新一代無線通信射頻集成電路（RFIC）的性能、材料和工藝等都提出了新的技術(shù)要求。本文總結(jié)了無線通信移動終端RFIC的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討,特別介紹了RFMEMS技術(shù)現(xiàn)狀。最后展望了未來的發(fā)展前景。5/8/20241射頻集成電路的發(fā)展與展望摘要近十年來，射頻無線移動通信技術(shù)的發(fā)展顯得尤為迅猛。其中起決定作用之一的技術(shù)就是RFIC技術(shù)。隨著第三代移動通信體制的開始，對新一代無線通信射頻集成電路（RFIC）的性能、材料和工藝等都提出了新的技術(shù)要求。本文總結(jié)了無線通信移動終端RFIC的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討,特別介紹了RFMEMS技術(shù)現(xiàn)狀。最后展望了未來的發(fā)展前景。5/8/20242射頻集成電路的發(fā)展與展望目錄第一部分RFIC發(fā)展與展望第二部分RFMEMS技術(shù) RFMEMS介紹 MEMS有源器件MEMS無源器件5/8/20243射頻集成電路的發(fā)展與展望發(fā)展射頻集成電路的重要性21世紀(jì)是信息技術(shù)高度發(fā)展的時代，以微電子為基礎(chǔ)的電子技術(shù)是推動信息技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。集成電路是微電子的核心和主體，是電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。

5/8/20244射頻集成電路的發(fā)展與展望無線移動通信發(fā)展對RFIC的要求

射頻移動通信技術(shù)的總趨勢是： 高速化、大帶寬。

第一代和第二代手機(jī)使用5V電源電壓，而第三代則使用3V至2V或甚至更低的電源電壓。必須能實現(xiàn)長時間通話和待機(jī)，因此，低成本、低功耗、重量輕和小型化是未來RFIC發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵。從技術(shù)上講，應(yīng)實現(xiàn)高性能——高線性度、低噪聲、高增益和高效率。從工藝實現(xiàn)上講，可采用的有

CMOS,BiCMOS,GaAsFET,HBTandPHEMT5/8/20245射頻集成電路的發(fā)展與展望第三代移動通信終端RFIC:Handsetsofthe3GerawillintegratemanyoftheRFfunctionsAsingle-chipRFsubsystemshouldbeavailableinthenextfewyears.moreversatileterminalsoftwaretosupportmultimediaapplicationssoftware-radioconceptissuggestedinordertoavoidextensiveuseofparallelhardwareandenhanceflexibility(softwareradioconcept:radioparametersaredownloadedtotheterminalfromthewirelessnetwork)5/8/20246射頻集成電路的發(fā)展與展望RFIC器件材料、工藝技術(shù)1.SiGe工藝極低的噪聲性能高的截止頻率高，低的生產(chǎn)成本。由于SiGeHBT的優(yōu)異性能，SiGe器件有望取代GaAsRF器件。SiGe器件用于無線手機(jī)，使電源功率、性能、集成度和低成本溶于一體。2.CMOS工藝技術(shù)CMOS制造的RFIC易與數(shù)字電路集成，如果CMOS能提高到更高的頻率，將會進(jìn)一步降低制造成本，在IMT-2000無線系統(tǒng)中被大量采用。3.GaAs工藝技術(shù)GaAs性能上的優(yōu)勢，歷史基礎(chǔ)好，但制造成本高（主要是材料較貴）。4.HBT器件GaAsHBT是一種改進(jìn)的雙極晶體管，只需單一的正電源就可工作；而GaAsMESFET和GaAsPHEMT則需雙電源工作。5/8/20247射頻集成電路的發(fā)展與展望3．RFIC技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和展望

（1）韓國SEC（三星公司）0.5umBiCMOSLG公司TEMICSiGeHBTETRI（HHPRFICCMOS工藝）AdvancedSemiconductorBusiness（SiGeHBT工藝）、FuturecommunicationsintegratedcircuitInc.（SiGeHBT/GaAsMESFET）、IntegrantTechnologiesInc.(CMOS、BiCMOS工藝)POSTECH

（2）RFMEMS5/8/20248射頻集成電路的發(fā)展與展望RFICResearchinPOSTECH

RFfront-endcircuitslargesignalmodelsandnonlinearnoisemodelsforGaAsdevicesandSiMOSFET.LNA,mixeroscillator,nonlinearnoiseanalysis.Theonechiptransceiverresearchgoal.GaAlAs/GaAsHBTs.linearoutputpowerHBT,lownoiseHBTforLNA,low1/f(flicker)noiseHBTforoscillatorsHighlylinearpoweramplifierforbasestation.Feedforwardtechnique,FeedbackPredistortiontechnique(POSTECHPatent)andLowFrequency2ndOrderIntermodulationFeed-forwarding(POSTECHPatent).

5/8/20249射頻集成電路的發(fā)展與展望常規(guī)1.85GHzPCSCDMA

低噪聲放大器（LNA）電路

——Samsung0.5umSiBiCMOS工藝5/8/202410射頻集成電路的發(fā)展與展望傳統(tǒng)LNA電路設(shè)計5/8/202411射頻集成電路的發(fā)展與展望改進(jìn)的LNA電路設(shè)計

——超寬動態(tài)范圍CDMALNA

線性改進(jìn)技術(shù)

5/8/202412射頻集成電路的發(fā)展與展望新的電路方案LNA測量結(jié)果

功率消耗降低50%噪聲系數(shù)優(yōu)于常規(guī)電路是目前性能最佳的LNA5/8/202413射頻集成電路的發(fā)展與展望BluetoothRFIC設(shè)計Samsung公司CMOS工藝5/8/202414射頻集成電路的發(fā)展與展望功放電路設(shè)計A:GainStage(InputStage)B:VariableAtten.C:BalunD:PowerStage(OutputStage)Lowpowerconsumptionisimportant5/8/202415射頻集成電路的發(fā)展與展望BluetoothRFIC測試結(jié)果

InputMatch:<-10dB

OutputMatch:-15dB

Gain:22~23dB

P1dB:4dBm5/8/202416射頻集成電路的發(fā)展與展望RF開關(guān)InputMatch:<-13dBOutputMatch:<-2.2dBIsolation:>43dB5/8/202417射頻集成電路的發(fā)展與展望RFIC發(fā)展趨勢高度集成減小體積降低電源電壓降低成本5/8/202418射頻集成電路的發(fā)展與展望RFIC發(fā)展策略建議從RFIC芯片的發(fā)展歷程來看，美國花費了近20年，現(xiàn)在幾乎壟斷了全世界的市場。而韓國花費了近10年的周期，搞出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的RFIC芯片。為縮短我國的開發(fā)歷程，建議：

加強(qiáng)院、校、所與企業(yè)合作，發(fā)揮雙方各自的優(yōu)勢，聯(lián)合攻關(guān)創(chuàng)建產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的創(chuàng)業(yè)投資及管理模式加快專業(yè)人才培養(yǎng)吸收國外先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)自主設(shè)計5/8/202419射頻集成電路的發(fā)展與展望結(jié)論微電子產(chǎn)業(yè)是一個戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，如果沒有自己的微電子產(chǎn)業(yè)，就會失去戰(zhàn)略主動地位。集成電路與一個國家的安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)。因此，在我國加快射頻集成電路的研究和開發(fā)成為刻不容緩的任務(wù)。5/8/202420射頻集成電路的發(fā)展與展望（2）RFMEMS技術(shù)

MEMS技術(shù)目標(biāo)： 信息獲?。▊鞲衅鳎?、信息處理和信息執(zhí)行機(jī)構(gòu)（執(zhí)行器）集成為一體化，實現(xiàn)真正的機(jī)電一體化，是微電子技術(shù)的有一場革命。5/8/202421射頻集成電路的發(fā)展與展望硅基微電子機(jī)械系統(tǒng)硅具有較好的機(jī)械性能

材料強(qiáng)度和硬度性能熱導(dǎo)和熱膨脹性能硅對許多效應(yīng)敏感——適合制造各種傳感器

5/8/202422射頻集成電路的發(fā)展與展望MEMS構(gòu)造技術(shù)硅基微電子機(jī)械系統(tǒng)——基于硅微電子加工技術(shù)非硅基微電子機(jī)械系統(tǒng)——與硅微電子加工技術(shù)不同的各種構(gòu)造工藝MEMS構(gòu)造技術(shù)表面微機(jī)械加工技術(shù)體微機(jī)械加工技術(shù)5/8/202423射頻集成電路的發(fā)展與展望表面微機(jī)械加工技術(shù)把MEMS的機(jī)械部分（運動元件或傳感器等）制作淀積在硅晶體表面薄膜上，使其局部與硅體部分分離，呈現(xiàn)可運動的機(jī)械。硅晶體表面薄膜：多晶硅、二氧化硅、氮化硅等5/8/202424射頻集成電路的發(fā)展與展望體微機(jī)械加工技術(shù)體微機(jī)械加工——機(jī)械運動元件制作在硅內(nèi)體硅腐蝕的各向同性方法——在硅平面上腐蝕出梯形或錐形等立體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)大小和形狀通過光刻技術(shù)控制。5/8/202425射頻集成電路的發(fā)展與展望非硅基MEMS加工技術(shù)LIGP技術(shù)（LithographicGalvanoFormungandAbformung）5/8/202426射頻集成電路的發(fā)展與展望由此