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獨特UltraCMOS工藝促進Peregrine的“智能整合”

2014-11-02
作者:王潔
來源:AET
關鍵詞: UltraCMOS

    Peregrine 25年來一直專注于解決世界上最難解決的射頻挑戰,致力于推動射頻SOI革命,在航天、汽車、測試與測量和其他工業市場提供高效的服務。UltraCMOS是Peregrine最獨特的技術之一,將廣泛使用的半導體技術和近乎完美的絕緣基片相結合,能夠完全整合射頻、模擬和數字技術在一個模塊中。最近,Peregrine推出了的高線性度射頻開關PE42722和兩種新的Global 1集成產品,即真正的直流開關PE42020和X波段CMOS核心芯片PE82670,都是基于UltraCMOS技術。

    UltraCMOS技術的獨特工藝源于采用藍寶石材料做襯底,在其上進行硅片涂覆生成。同時,基于UltraCMOS技術的器件也有著與生俱來的優勢:隔離性好、線性度高和集成度以及穩定性更高。有了這種工藝,使得傳統微波設計中所不能實現的功能有了實現的可能,且性能與整合度大大提升。

Peregrine公司營銷副總裁Duncan Pilgrim

    傳統上針對微波的整合專注于微波性能不同的設計,一般是專門用于單一的功能,并且幾乎不能把靜電放電、電壓調節器等“輔助”功能整合進去,而UltraCMOS能更有效率地整合射頻、模擬和數字技術,同時支持多種功能,并能夠促成許多“輔助”功能的整合,如串行外設接口、靜電放電、電壓調節器和電荷泵等。Peregrine公司營銷副總裁Duncan Pilgrim指出:“相比砷化鎵,采用CMOS工藝來做微波器件,可以支持很長的頻段,各頻段調諧可在里面實現,并且CMOS工藝也可以實現微波性能,因此成本和一致性更好。”

    由于Peregrine擁有多種設計方塊和整合,可以將不同市場的要求綜合在一起,研制通用靈活的產品,因此不僅某個大批量客戶才能享受這種便利和高效的服務,對小批量客戶一樣提供高效的服務。

用于DOCSIS3.1設備的雙頻段架構

    基于UltraCMOS技術,高線性度射頻開關PE42722可以在有線客戶端設備(CPE)中實現上行/下行雙頻段架構。利用雙頻段架構,多業務運營商(MSO)可以靈活地為其客戶提供新的和擴展的服務,同時客戶端設備符合新的DOCSIS3.1有線行業標準。DOCSIS3.1標準規定的新要求對整個有線行業的生態系統,從有線客戶端設備到基礎設施,施加了巨大的壓力。在線性和二次諧波方面除了繼電器之外,PE42722是目前能達到對諧波高要求的唯一射頻開關,且克服了繼電器尺寸大、壽命不足的缺陷。由于支持DOCSIS3.0和DOCSIS3.03.1的開關,可以簡單并經濟、有效地過渡到DOCSIS3.1標準,多業務運營商也將從中受益。

    PE42722的頻率范圍為5~1,794 MHz,它支持的平均輸入功率大于65 dBmV。開關的插入損耗很小(在1218MHz時為0.3 dB),保留噪聲系數和接收靈敏度不變,具有出色的信號質量,同時隔離性能很好,在612MHz時達到40 dB。PE42722消耗的電流很小,只有130μA,支持+1.8 V和+3.3 V邏輯信號,工作電壓范圍寬,為2.3 V~5.5 V,所有引腳的靜電放電保護高達1.5 kV。

低頻聰穎整合技術:真正的直流開關

    在UltraCMOS工藝技術支持下,PE42020在一塊芯片上整合了多種功能:射頻高性能開關、模擬直流跟蹤以及數字控制邏輯和阻抗控制(50歐姆吸收或開路反射阻抗)。

    PE42020是業界第一個真正過直流的射頻集成開關,在頻譜的低頻端實現革新,從0 Hz~8 GHz的頻率范圍都能有效地工作。對于依靠準確度和精密度的市場,例如測試和測量,把頻率擴展到這個頻率是極為重要的。真正的直流單刀雙擲開關能夠處理很大功率,在0 Hz時能處理30 dBm的功率,在8 GHz時能處理36 dBm的功率,而且整個頻率范圍的射頻性能和線性度都很好。此外,它能夠切換+10 V~-10 V范圍的直流電壓和交流峰值電壓,電流高達80 mA,在這類產品中,這是第一個。

    現在提供真正的直流開關(PE42020)的樣品,將于2015年年初發貨,它已作好準備在測試和測量市場中取代很成問題的機械繼電器和MEMS開關。

高頻聰穎整合技術:X波段核心芯片

    在頻譜的高頻端,Peregrine推出業界第一個集成的X波段CMOS核心芯片PE82670,以便利用MMIC(單片微波集成電路)設計技術,實現高精度信號控制,而功耗最小。MMIC設計技術,如Lange耦合器,只有III-V族技術使用。在硅片上使用這些被動技術,由于硅片在較高頻率的損耗特性,一直遇到挑戰。Peregrine使用一種UltraCMOS藍寶石襯底,解決了這個問題──UltraCMOS藍寶石襯底是近乎完美的絕緣基片,天生適用于集成整合。在這個X波段核心芯片中,Peregrine把標準的CMOS設計與被動的單片電路結合起來,通過真正的聰慧整合技術,在微波頻率實現了集成。

    這個高性能的X波段核心芯片把一個七位數字移相器、一個七位數字步進衰減器、隔離性能極好的信號路徑切換功能、一個緊湊的數字串行接口控制(真正與CMOS兼容)整合在一塊芯片上。適用于現代衛星及雷達系統,包括合成孔徑雷達(SAR)和相控陣雷達,使用頻譜的X波段,其用途包括氣象監測、空中交通管制、國防跟蹤和地球觀測。

    Duncan Pilgrim認為UltraCMOS Global 1是未來手機前端的集成方向。談及UltraCMOS未來的發展,Duncan Pilgrim透露, Peregrine目前正與GlobalFoundries合作研發第十代SOI(絕緣體上硅)技術,一般18~24個月更新一代工藝技術,新的技術將進一步推動未來的“智能整合”。

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