반도체 소재는 실리콘(SI)과 게르마늄(ge)으로 대표되는 1세대 반도체 소재 등 세 단계를 거쳤다.갈륨비소(GaAs)와 인화인듐(InP)으로 대표되는 화합물 2단계와 3세대 질화갈륨(GaN)과 탄화규소(SiC) 기반 광대역 갭반도체 소재다.특히 통신 기술이 고GHz 주파수 대역으로 발전함에 따라 저도통 손실과 고전류 밀도의 장점을 가진 3세대 반도체 소재인 GaN은 전력 손실과 방열 부하를 현저하게 낮출 수 있어 인버터에 널리 활용되고 있다.충전기, 안정기, 변압기, 무선충전 등 분야.
그러나 이 세상에 통용되는 방법론은 없다.무선 통신 무선 주파수와 마이크로파 측면의 반도체 공정 재료도 마찬가지이다: CMOS의 낮은 전력 소비량, 높은 집적도, 낮은 비용 등의 장점은 여전히 현저하다;GaAs는 고출력 전송 분야에서 뛰어난 물리적 성능 이점을 제공합니다.SiGe 공정과 호환성 GaN의 장점이 뛰어나 실리콘 반도체 초대형 집적회로 업계의 거의 모든 신기술과 호환된다;GaN은 고주파, 고온, 고출력 무선 주파수 부품의 응용에서 독특한 장점을 가지고 있다.실제로 ADI는 세계 최고의 고성능 무선주파수 및 마이크로웨이브 기술 반도체 공급업체 중 하나로서 DC~100GHz를 포괄하는 광범위한 제품 라인에도 거의 모든 주류 반도체 공정을 배치했다.고성능 무선 주파수 마이크로파 기술의 앞부분을 점령하려면 분명히 다양한 공정 기술의 결합이 있어야 전장에 진입할 수 있다.
SiGe 공정이 24GHz-44GHz 마이크로파 상/하 인버터를 구현하기 얼마 전 ADI는 고도로 통합된 마이크로파 상하 인버터 ADMV1013과 ADMV1014를 출시한다고 발표했다.이러한 SiGe 기반 IC는 24GHz~44GHz의 매우 넓은 주파수 범위에서 작동하므로 단일 플랫폼에서 28GHz 및 39GHz를 포함한 모든 5G 밀리미터 대역을 지원할 수 있으므로 설계 단순화 및 비용 절감에 도움이 됩니다.
또한 이 칩셋은 모든 광대역 서비스 및 기타 초광대역 트랜시버 애플리케이션을 지원하는 평평한 1GHzRF 순간 대역폭을 제공합니다.각 업스트림 및 다운스트림 컨버터는 I (동상) 와 Q (직교 위상) 믹서를 포함하여 고도로 통합되어 있습니다.슬라이스의 프로그래밍 가능한 직교 사진기는 베이스밴드(작동 주파수)(범위: DC에서 6GHz) 또는 IF(작동 주파수 범위: 800MHz에서 6GHz)로 직접 변환하도록 구성될 수 있습니다.
이 칩에는 전압 가변 감쇠기, 송신 PA 드라이브(위 인버터) 및 수신 LNA(하위 인버터), LO 버퍼, 통합 4배 곱셈기가 있는 프로그래밍 가능한 추적 필터도 통합되어 있다.대부분의 프로그래밍 가능 기능은 SPI Serial 인터페이스를 통해 제어됩니다.이 포트를 통해 이러한 칩은 또한 각 상위 및 하위 인버터에 고유한 기능을 제공하여 각각의 직교 위상 불균형을 교정하므로 일반적으로 억제하기 어려운 모서리 대역 송신 성능을 향상시키고 32dBc의 일반 값에서 10dB 이상 향상시킬 수 있습니다.이를 통해 탁월한 마이크로파 무선 성능을 제공합니다.이러한 기능의 조합은 전례 없는 유연성과 사용 편의성을 제공하는 동시에 외부 구성 요소를 최소화하여 소세포와 같은 소규모 시스템의 구현을 지원합니다.
고도로 통합된 ADMV1013 마이크로웨이브 인버터와 ADMV1014 마이크로웨이브 인버터는 28GHz 및 39GHz 5G 무선 인프라 주파수 대역에서 실행되는 마이크로웨이브 무선 플랫폼에 적합하다.이 동글은 1GHz 대역폭과 OIP3가 20dBm 이상인 업스트림 인버터를 갖추고 있어 1024QAM과 같은 엄격한 변조 체계를 지원할 수 있으며 멀티Gb 무선 데이터를 지원할 수 있다.또한 이 칩셋은 위성 및 지상 수신소 광대역 통신 링크, 항공 무선, 무선 주파수 테스트 장비 및 레이더 시스템과 같은 다른 응용 프로그램을 지원합니다.뛰어난 선형 및 이미지 억제 성능은 특히 마이크로파 트랜시버의 범위를 늘리는 데 적합합니다.
전통적인 재료 부흥, 28nm CMOS 공정이 무선주파수 기술 혁신을 선도하고 있다. 각종 신소재와 신기술이 속출하고 있지만 최근 몇 년 동안 CMOS 기반의 혁신적인 무선 솔루션은 때때로 눈부신 성능을 보이고 있다.그 중 ADI는 많은 관심을 받고 있는 고성능 제품들을 내놓았다.광대역 소프트웨어 정의 시스템용 28nm 고속 CMOS 모드 변환기 AD9208은 4G/5G 다중 주파수 대역 무선 통신 기지국과 2GHz E 주파수 대역 마이크로파 포인트 투 포인트 리턴 플랫폼을 대상으로 기가헤르츠 대역폭 응용에 사용된다.28nm 고속 디지털 모드 변환기 제품군 AD9172는 얼마 전 28nm CMOS를 기반으로 한 새로운 AD9081/2 MxFE 플랫폼을 다시 출시했다고 발표했다.
AD9081/2 MxFE 플랫폼은 제조업체가 단일 대역 무선과 동일한 보드 영역에 다중 대역 무선을 장착할 수 있도록 해 오늘날 4G LTE 기지국의 호출 능력을 3배 향상시켰다.1.2GHz의 채널 대역폭으로 새로운 MxFE 플랫폼은 또한 무선 사업자가 새로운 밀리미터파 5G의 더 높은 무선 밀도와 데이터 속도 요구 사항을 충족시키기 위해 셀룰러 타워에 더 많은 안테나를 추가할 수 있도록 지원합니다.AD9081/2 MxFE 어플라이언스는 각각 8개와 6개의 RF 데이터 변환기를 통합하여 업계에서 가장 넓은 순간 신호 대역폭(최대 2.4GHz)을 구현하고 주파수 변환 수준을 줄이며 필터 요구 사항을 완화하여 하드웨어 설계를 단순화합니다.인쇄회로기판 면적을 60% 줄였다.
갈륨비소 기술을 기반으로 한 분산 전력 증폭기는 무선 주파수와 마이크로파 부품 설계에서 자주 사용되는 기술이다.만약 당신의 설계가 40킬로헤르츠를 초과하고 80킬로헤르츠나 90킬로헤르츠에 달할수 있다면 갈륨비소가 현재의 유일한 선택인것 같다.전력 처리, 삽입 손실, 격리 및 선형은 설계 매개변수이며 실리콘과 갈륨 비소 공정은 모두 요구 사항을 충족 할 수 있습니다.고온 작업의 경우 갈륨 비소는 실리콘보다 우수한 성능을 보여줍니다.또한 갈륨비소 pHEMT 부품은 고장 안전 조작 등의 기능을 할 수 있지만, 이 부품은 전원이 있어야 전도 모드에 들어갈 수 있다.
ADI사의 GaAs 기반 분산 전력 증폭기 제품인 HMC994A의 작동 주파수 범위는 30GHz까지 직류이다.이 장치는 수십 가지 대역폭을 커버하며 다양한 애플리케이션으로 높은 전력 및 효율성을 제공합니다.그림과 같이 성능이 뛰어납니다.여기서 우리는 이것이 포화 출력이 1와트보다 큰 장치라는 것을 보았습니다.일반적인 전력 증가 효율(PAE) 값은 25%이며 MHz에서 30GHz를 커버합니다.이 제품은 또한 38dBm 표준의 강력한 3단계 절점(TOI) 성능을 갖추고 있다.그 결과 GaAs 기반 설계를 사용하면 많은 협대역 전력 증폭기 설계에 가까운 효율성을 얻을 수 있습니다.HMC994A는 정주파수 이득 기울기, 높은 PAE 광대역 전력 성능, 강한 회파 손실을 가진 독특한 제품이다.
HMC994A 이득, 전력 및 PAE와 주파수의 관계.
뛰어난 전력 이점을 지닌 GaN 광대역 전력 증폭기 ADI는 GaN 기술 기반의 고출력, 고효율, 광대역 광폭 표준 제품인 HMC8205BF10을 출시했다.이 제품의 작동 전원 전압은 50V로 일반 주파수의 35% 인 35W 무선 주파수 전력을 제공하며 전력 이득은 약 20dB로 수십 개의 대역폭을 커버합니다.
이 경우 유사한 GaAs 솔루션에 비해 엔지니어는 IC 하나로 약 10배의 고출력을 제공할 수 있습니다.지난 몇 년 동안 복잡한 GaAs 칩 조립 방안이 필요할 수 있으며 같은 효율을 낼 수 없습니다.이 제품은 광대역 폭을 커버하고 고출력 및 고효율을 제공하는 등 GaN 기술을 사용할 수 있는 다양한 가능성을 보여줍니다.이것은 또한 고출력 전자 장치 패키징 기술의 발전 역사를 보여줍니다. 왜냐하면 이 플랜지 패키징 장치는 일부 특수 응용에 필요한 연속파 (CW) 신호를 지원할 수 있기 때문입니다.
요컨대 각종 반도체 소재는 장점이 있다.무선 설비의 커버리지가 날로 광범위해지는 오늘날, 주류 반도체 공정 기술 관련 제품은 각종 응용에서 그 독특한 우세를 발휘할 수 있다: 전력 소비량과 비용 등 요소를 바탕으로 소비 단말기 제품은 분명히 CMOS 기술을 더 많이 사용한다;CPE는 CMOS 및 SiGe-BiCMOS를 사용합니다.저전력 액세스 포인트는 CMOS, SiGe-BiCMOS 및 GaAs를 사용합니다.고출력 기지국 분야는 GaAs와 GaN의 세계다.5G 배치가 광범위하게 추진됨에 따라 이 추세는 계속될 것이다.