在手机规划中两个最耗电的部分便是基带处理器和射频前端。功率放大器(PA)耗费了射频前端中的绝大部分功率。完成低功耗的关键是使射频前端中的其他电路耗费尽可能少的功耗且不影响PA的作业。在现在所用的挑选中,带解码器的GaAs开关吸纳的电流为600μA,但在典型的射频前端使用中,UltraCMOS SP7T开关只吸纳10μA的电流,因而,能够大幅下降射频前端的功耗,然后进步射频功率放大器的功率。
现在,选用CMOS工艺制作射频功率放大器的公司包含:英飞凌、飞思卡尔、Silicon Labs、Peregrine、Jazz半导体等公司。
使用InGaP工艺,完成功率放大器的低功耗和高功率
InGaP HBT(异结双极晶体管)技能的许多长处让它十分合适高频使用。InGaP HBT选用GaAs制成,而GaAs是RF范畴用于制作RF IC的最常用的底层资料。原因在于:1. GaAs的电子迁移率比作为CMOS衬底资料的硅要高大约6倍;2. GaAs衬底是半绝缘的,而CMOS中的衬底则是传导性的。电子活迁移率越高,器材的作业频率越高。
半绝缘的GaAs衬底能够使IC上完成更好的信号绝缘,并选用损耗更低的无源元件。而假如衬底是传导性的话,就无法完成这一优势。在CMOS中,由于衬底具有较高的传导性,很难构建起功用型微波电路元件,例如高Q电感器和低损耗传导线等。这些困难尽管能够在必定程度上得到战胜,但有必要经过在IC安装中选用各种非标准的制程来能完成,而这会添加CMOS设备的制作本钱。
nGaP特别合适要求适当高功率输出的高频使用。InGaP工艺的改善让产值得到了进步,并带来了更高程度的集成,使芯片能够集成更多功用。这样既简化了体系规划,下降了原资料本钱,也节省了板空间。有些InGaP PA也选用包含了CMOS控制电路的多芯片封装。现在,在接纳端集成了PA和低噪音放大器(LNA)并结合了RF开关的前端WLAN模块现已能够选用精简型封装。例如,ANADIGICS公司提出的InGaP-Plus工艺能够在同一个InGaP芯片上集成双极晶体管和场效应晶体管。这一技能正被用于尺度和PAE(功率添加功率)有所改善的新式CDMA和WCDMA功率放大器。
RF CMOS PA与GaAs PA的比较
当时,大部分手机PA都是选用GaAs和InGaP HBT技能,只要一小部分选用的是RF CMOS工艺制作。与GaAs器材比较,RF CMOS技能能够完成更高的集成度,并且本钱也更低。
但是,并非一切消费电子产品的抱负挑选。例如无线网络和手机商场就被GaAs PA所控制,由于它能够支撑高频率和高功率使用,并且功率很高。另一方面,RF CMOS PA则在蓝牙和ZigBee使用范畴占有主导地位,由于它一般运转功率更低,并且功能要求没有那么严苛。