集成電路基板 - 微波射頻效能全頻覆蓋，廣泛的電晶體科技

半導體材料 經歷了3個發展階段, including the first generation of semiconductor 材料 represented by silicon (SI) and germanium (ge); to compounds represented by gallium arsenide (GaAs) and indium phosphide (InP) The second stage, and the third generation of wide-bandgap semiconductor 材料 based on gallium nitride (GaN) and silicon carbide (SiC). 特別是隨著通信技術向高GHz頻段的發展, 第3代半導體材料GaN, 具有低傳導損耗和高電流密度的優點, 吸引了業界更多的關注, 可顯著降低功耗和散熱負荷, 廣泛應用於變頻領域. 充電器等欄位, 電壓穩定器, 變壓器, 無線充電, 等.

然而，在這個世界上沒有通用的方法論。 無線通訊射頻和微波側的電晶體工藝資料也是如此：CMOS的低功耗、高集成度、低成本等優勢仍然顯著； 砷化鎵在大功率傳輸領域具有優异的物理性能優勢； 和SiGe工藝相容性GaN的優點非常突出，它與矽電晶體VLSI行業中幾乎所有的新工藝科技相容； GaN在高頻、高溫、大功率射頻器件的應用方面具有獨特的優勢。 事實上，作為高性能射頻和微波技術的全球領先電晶體供應商之一，ADI也在其覆蓋直流至100GHz的廣泛產品線中推出了幾乎所有這些主流電晶體工藝。 要佔據高性能射頻微波技術的前端，顯然需要多種處理科技的組合才能進入戰場。

SiGe工藝實現24GHz至44GHz微波以上/down converter
Not long ago, ADI宣佈推出高度集成的微波上變頻器和下變頻器ADMV1013和ADMV1014. 這些基於SiGe工藝的IC工作在從24GHz到44GHz的極寬頻率範圍內, making it possible to support all 5G millimeter wave bands (including 28GHz and 39GHz) on a single platform built, 從而有助於簡化設計和降低成本.

此外，該晶片組可以提供平坦的1GHzRF暫態頻寬，支持所有寬帶服務和其他超寬帶收發器應用。 每個上變頻器和下變頻器都是高度集成的，包括I（同相）和Q（正交相位）混頻器。 片上可程式設計正交移相器可配置為直接轉換基帶（工作頻率範圍：DC至6GHz）或頻率轉換至中頻（工作頻率範圍：800MHz至6GHz）。

該晶片還集成了一個可變電壓衰减器、發射PA驅動器（在上變頻器中）和接收LNA（在下變頻器中）、LO緩衝器和集成了4倍乘法器的可程式設計跟踪濾波器。 大多數可程式設計功能通過SPI序列介面控制。 通過該埠，這些晶片還為每個上變頻器和下變頻器提供獨特的功能，以校正各自的正交相位不平衡，囙此可以改善通常難以抑制的邊帶發射效能，並從32dBc的典型值提高10dB或更高。 這樣，它可以提供無與倫比的微波無線電效能。 這些功能的結合提供了前所未有的靈活性和易用性，同時最大限度地减少了外部組件，以支持小型系統（如小型單元）的實現。

高度集成的ADMV1013微波上變頻器和ADMV1014微波下變頻器非常適合在28GHz和39GHz 5G無線基礎設施頻段運行的微波無線電平臺。 這些轉換器的頻寬為1GHz，OIP3高於20dBm的上變頻器可支持嚴格的調製方案（如1024QAM），並可支持多Gb無線數據。 此外，該晶片組還支持其他應用，如衛星和地面接收站寬帶通信連結、航空無線電、射頻測試設備和雷達系統。 其優良的線性度和影像抑制效能特別適合擴大微波收發器的範圍。

傳統材質煥然一新, 28nm CMOS process leads RF technology innovation
In spite of the endless emergence of various new 材料 and technologies, 近年來, 基於CMOS的創新無線解決方案仍不時顯示出令人眼花繚亂的效能. 其中, ADI推出了一系列高性能產品，引起了廣泛關注. 用於寬帶軟件定義系統的28nm高速CMOS模數轉換器AD9208, 針對4G/5G多頻段無線通訊基站和2GHz E頻段微波點到點回程平臺，用於千兆頻寬應用. 28nm高速數模轉換器系列AD9172, 不久前宣佈再次推出新的AD9081/基於28nm CMOS的2個MxFE平臺.

AD9081/2 MxFE平臺允許製造商將多頻段無線電安裝在與單頻段無線電相同的板區域上，從而將當今4G LTE基站的呼叫容量提高了3倍。 憑藉1.2GHz的通道頻寬，新的MxFE平臺還支持無線運營商在其蜂窩塔上添加更多天線，以滿足新興毫米波5G的更高無線電密度和資料速率要求。 AD9081/2 MxFE設備分別集成了8個和6個射頻資料轉換器，實現了業界最寬的暫態訊號頻寬（高達2.4GHz），减少了變頻級的數量，放寬了濾波器要求，從而簡化了硬體設計，减少了晶片數量，解决了無線設備設計師面臨的空間限制問題， 使印刷電路板面積減少60%。

Distributed power amplifier based on GaAs
Gallium arsenide technology is a commonly used technology in the design of radio frequency and microwave devices. 如果您的設計超過40 GHz, 可達到80或90 GHz, 那麼砷化鎵似乎是現時唯一的選擇. 動力處理, 插入損耗, 隔離, 線性度為設計參數, 矽和砷化鎵工藝均能滿足要求. 用於高溫工作, 砷化鎵的效能優於矽. 此外, 砷化鎵pHEMT器件還可以實現故障安全操作等功能, 但設備需要電源才能進入導電模式.

ADI基於砷化鎵的分佈式功率放大器產品HMC994A的工作頻率範圍為直流至30GHz。 該設備覆蓋數十種頻寬，多種不同的應用，可以實現高功耗和高效率。 它的效能如圖所示。在這裡，我們看到它是一種飽和輸出功率大於1瓦特的設備，典型的功率附加效率（PAE）值為25%，覆蓋MHz到30 GHz。 該產品還具有强大的3階攔截點（TOI）效能，標準值為38dBm。 結果表明，使用基於砷化鎵的設計可以實現接近許多窄帶功率放大器設計的效率。 HMC994A具有正的頻率增益斜率、高的PAE寬帶功率效能和强的回波損耗，是一款獨特的產品。

HMC994A增益、功率、PAE和頻率之間的關係。

GaN broadband power amplifier with outstanding power advantage
ADI has introduced a standard product HMC8205BF10, 基於高功率GaN科技, 高效率、寬帶. 產品工作電源電壓為50V, 它可以在35%的典型頻率下提供35W射頻功率, 功率增益約20dB, 覆蓋數十個頻寬.

在這種情況下, 與類似的砷化鎵解決方案相比, 工程師只需要一個IC就能提供大約10倍的功率. 過去幾年, 這可能需要複雜的砷化鎵晶片組裝方案, 同樣的效率無法實現. 本產品展示了使用GaN科技的各種可能性, 包括覆蓋寬帶, 提供高功率和高效率. 這也展示了 大功率電子 設備包裝科技, because this flange-encapsulated device can support the continuous wave (CW) signal required by some special applications.

Summarize
In summary, 各種半導體材料都有各自的優點. 今天, 隨著無線設備的覆蓋範圍越來越廣, 主流電晶體工藝科技相關產品可在各種應用中發揮其獨特優勢：基於功耗和成本等因素, 消費終端產品的使用率明顯提高 CMOS科技； CPE使用CMOS和SiGe BiCMOS； 低功耗接入點使用CMOS, SiGe BiCMOS和GaAs； 而大功率基站領域則是GaAs和GaN的世界. 隨著5G部署的廣泛推進, 這一趨勢將繼續下去.