簡(jiǎn)化LTE的復(fù)雜性：第一個(gè)可重構(gòu)的射頻前端

LTE器件市場(chǎng)正在迅速增長(zhǎng)，而且，它對(duì)射頻前端（RFFE）性能的要求是前所未有的。ABI研究公司預(yù)測(cè)，在2014年，LTE訂購(gòu)量將達(dá)到3.752億，在2015年，將增加60%，上升到5.889億。該公司的研究簡(jiǎn)報(bào)“明天的互聯(lián)世界：2014和2015年預(yù)測(cè)中也指出，LTE和其他連接器件功能的增強(qiáng)，將推動(dòng)“全球一年的4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量在2014年增加一倍以上，達(dá)到12.4艾字節(jié)。越來(lái)越多的頻段加上載波聚合的實(shí)施，支持?jǐn)?shù)據(jù)量增長(zhǎng)的需求，但是，與先前各代的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)比較，這極大地增大了射頻前端的復(fù)雜程度。保守地說(shuō)，即將出現(xiàn)的射頻前端系統(tǒng)中，射頻前端的可能狀態(tài)的數(shù)量（參見(jiàn)圖1）將增加5000倍以上。頻段、不同的調(diào)制方案、功率放大器模式、天線(xiàn)調(diào)諧狀態(tài)和下行鏈路載波的數(shù)量越來(lái)越多，把這些相乘起來(lái)，便得到射頻前端復(fù)雜程度增大5000倍的結(jié)果。由于射頻前端如此復(fù)雜，現(xiàn)在，產(chǎn)業(yè)界需要真正的可重構(gòu)射頻前端。

困難重重：一個(gè)全球通的用SKU射頻前端包含收發(fā)器輸出和天線(xiàn)之間的所有元件。傳統(tǒng)上，它一直是由眾多不同廠商，在迥然不同的技術(shù)混合使用的基礎(chǔ)上，獨(dú)立設(shè)計(jì)的一組產(chǎn)品。移動(dòng)數(shù)據(jù)的需求推動(dòng)著頻段的大量增加，以及LTE和載波聚合這些先進(jìn)的技術(shù)，在此之前，這是可以接受的解決方案。今天，市場(chǎng)的要求更多，但是，OEM廠商受到現(xiàn)有射頻前端技術(shù)的限制，不能提供一個(gè)可以在全球所有地區(qū)使用的參考設(shè)計(jì)──只需要一個(gè)全球通用的SKU的設(shè)計(jì)。

我們來(lái)看看蘋(píng)果公司最近推出的iPhone 5S，它里面有5個(gè)SKU ，以適應(yīng)不同區(qū)域的需要。我們的研究表明，這些器件之間唯一明顯的區(qū)別是射頻前端包含的東西。在最近，我們與行業(yè)中領(lǐng)先的分析公司一起討論。我們的討論證實(shí)了這些研究結(jié)果。參加討論的領(lǐng)先公司是Gartner公司，IHS iSuppli公司和Strategy Analytics公司。假如有一項(xiàng)技術(shù)可以供蘋(píng)果公司使用，推出一種iPhone，它用一個(gè)SKU就能滿(mǎn)足全球的需要，試想一下，在設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、制造以及供應(yīng)商管理和存貨管理等方面，能省下多少成本。使用現(xiàn)有的CMOS射頻開(kāi)關(guān)和天線(xiàn)調(diào)諧器加上GaAs功率放大器（PA ）的混合型射頻前端，不可能提高芯片的集成程度?，F(xiàn)在，射頻前端的復(fù)雜程度呈指數(shù)般地上升，集成是關(guān)鍵。一些公司試圖通過(guò)開(kāi)發(fā)復(fù)雜的多芯片模塊，逐漸地作出改進(jìn)，來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，但是在技術(shù)上受到了限制。只有真正的可重構(gòu)射頻前端能夠做到一個(gè)SKU，全球通用，而且，只有整個(gè)系統(tǒng)使用CMOS技術(shù)，才有可能實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)的射頻前端。

CMOS的優(yōu)點(diǎn)

二十五年來(lái)，Peregrine半導(dǎo)體和它的創(chuàng)辦人一直在射頻SOI領(lǐng)域領(lǐng)先，并且有一個(gè)愿景，這就是在CMOS的基礎(chǔ)上，做出一個(gè)集成射頻前端。CMOS設(shè)計(jì)的好處包括，有很多CMOS工廠，工藝控制十分嚴(yán)格，能夠把各種功能集成在一塊硅片上，其中包括調(diào)諧功能和控制功能。Peregrine半導(dǎo)體公司的ltraCMOS ® 10技術(shù)平臺(tái)在2013年10月問(wèn)世，它使用130納米的RF-SOI技術(shù)，把射頻應(yīng)用的性能提高了一倍──它的Ron* Coff是有競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案的一半（見(jiàn)圖2 ）。

Peregrine半導(dǎo)體的UltraCMOS®Global 1系統(tǒng)

UltraCMOS10平臺(tái)在性能和設(shè)計(jì)兩方面都有很大提高，Peregrine半導(dǎo)體公司充份發(fā)揮它的長(zhǎng)處，做出來(lái)第一個(gè)可重構(gòu)的射頻前端系統(tǒng)，它能夠做到一個(gè)SKU，全球通用。這個(gè)射頻前端稱(chēng)作UltraCMOS Global 1，它可以擴(kuò)展，通過(guò)低損耗的開(kāi)關(guān)和調(diào)諧之間的高度隔離，可以很容易做到支持?jǐn)?shù)量更多的頻段，從而解決互操作問(wèn)題，并以數(shù)字控制的方式，適應(yīng)所有的模式和頻段，最重要的是，功率放大器的性能和GaAs功放相當(dāng)。

Peregrine半導(dǎo)體的UltraCMOS®Global 1系統(tǒng)（見(jiàn)圖3）包含：• 3路、多模式、多頻段功率放大器• 功放后面的開(kāi)關(guān)• 天線(xiàn)開(kāi)關(guān)• 天線(xiàn)調(diào)諧器• 支持包絡(luò)跟蹤• 通用的射頻前端MIPI接口

行業(yè)中第一個(gè)達(dá)到GaAs功放性能的CMOS功放

在以前，沒(méi)有一家廠商能夠提供性能和GaAs功率放大器相當(dāng)?shù)腃MOS功率放大器，這樣，在LTE領(lǐng)域，CMOS功放不會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)。在這個(gè)領(lǐng)域，在性能方面的任何下降，都是不可以接受的。UltraCMOS®Global 1系統(tǒng)把Peregrine的成熟的、最好的射頻開(kāi)關(guān)和調(diào)諧器與第一個(gè)CMOS功率放大器緊密無(wú)間地整合在一起，達(dá)到GaAs功率放大器的性能。性能達(dá)到這個(gè)水平的功放，不需要增強(qiáng)包絡(luò)跟蹤，也不需增大數(shù)字預(yù)失真，在比較CMOS功放和GaAs功放的性能時(shí)，往往用這種方法。