一、射频芯片商场
依据 Yole Development 的计算，2G 制式智能手机中射频前端芯片的价值为0.9 美元，3G 制式智能手机中大幅上升到3.4 美元，支撑区域性4G 制式的智能手机中射频前端芯片的价值现已到达6.15美元，高端LTE 智能手机到达12-15 美元，是2G 制式智能手机中射频前端芯片的17 倍。估计到2023 年手机射频（RF）前端模块和组件将到达350 亿美元，17-23 年复合年增长率为14%。
各种手机射频前端组件的增速纷歧，如天线调谐器（Antenna tuners）
的复合年增长率为40%，滤波器（Filters）的复合年增长率为21%，射频开关（Switches）的复合年增长率为12%，而射频功率扩大器和低噪声扩大器（PAs & LNAs）的复合年增长率仅为1%。
4G多模多频手机所需的PA芯片增至5-7颗，StrategyAnalytics猜测称5G年代手机内的PA或多达16颗之多。就工艺资料来说，现在砷化镓PA是干流，CMOS PA因为参数功用的影响，只用于低端商场。4G特别是例如高通等LTE cat16，4x20MHZ的载波聚合技能，对PA线性度高Q值得要求，会进一步依靠砷化镓PA。一起，据Qorvo猜测，跟着5G的遍及， 8GHz以下砷化镓PA仍是干流，但8GHz以上氮化镓有望在手机商场成为主力。跟着无线通讯协议的杂乱化及射频前端芯片规划的不断演进， PA规划厂商往往将开关或双工器等功用与功率扩大电路集成在一个芯片封装中，构成多种功用组合。依据实践情况，TxM（PA+Switch）、PAD（PA+ Duplexer）、 MMPA（多模多频PA）等多种复合功用的PA芯片类型。
二、什么是RF功率扩大器
功率扩大器是把输入信号扩大并向负载供应满足大的功率的扩大器。射频功率扩大器（RF PA）是发射体系中的首要部分，其重要性显而易见。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所发生的射频信号功率很小，需求经过一系列的扩大（缓冲级、中心扩大级、末级功率扩大级）获得满足的射频功率今后，才干馈送到天线上辐射出去。为了获得满足大的射频输出功率，有必要选用射频功率扩大器。在调制器发生射频信号后，射频已调信号就由RF PA将它扩大到满足功率，经匹配网络，再由天线发射出去。
扩大器的功用，行将输入的内容加以扩大并输出。输入和输出的内容，咱们称之为“信号”，往往标明为电压或功率。射频功率扩大器的首要技能目标是输出功率与功率，怎么进步输出功率和功率，是射频功率扩大器规划方针的中心。一般在射频功率扩大器中，能够用LC谐振回路选出基频或某次谐波，完成不失真扩大。除此之外，输出中的谐波重量还应该尽可能地小，以防止对其他频道发生搅扰。
依据作业状况的不同，功率扩大器可分为：线性功率扩大器和开关型功率方法器。
线性功率扩大器的作业频率很高，但相对频带较窄，射频功率扩大器一般都选用选频网络作为负载回路。线性射频功率扩大器能够依照电流导通角的不同，分为甲（A）、乙（B）、丙（C）三类作业状况。甲类扩大器电流的导通角为360°，适用于小信号低功率扩大，乙类扩大器电流的导通角等于180°，丙类扩大器电流的导通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率作业状况，丙类作业状况的输出功率和功率是三种作业状况中最高的。射频功率扩大器大多作业于丙类，但丙类扩大器的电流波形失真太大，只能用于选用调谐回路作为负载谐振功率扩大。因为调谐回路具有滤波才能，回路电流与电压依然接近于正弦波形，失真很小。
开关型功率扩大器（Switching Mode PA，SMPA），使电子器件作业于开关状况，常见的有丁（D）类扩大器和戊（E）类扩大器，丁类扩大器的功率高于丙类扩大器。SMPA将有源晶体管驱动为开关形式，晶体管的作业状况要么是开，要么是关，其电压和电流的时域波形不存在交叠现象，所以是直流功耗为零，抱负的功率能到达100%。
全体来讲，传统线性功率扩大器具有较高的增益和线性度但功率低，而开关型功率扩大器具有很高的功率和高输出功率，但线性度差。
三、功率扩大器的工艺
现在功率扩大器的干流工艺依然是GaAs工艺。别的，GaAs HBT，砷化镓异质结双极晶体管。其间HBT（heterojuncTIon bipolar transistor，异质结双极晶体管）是一种由砷化镓（GaAs）层和铝镓砷（AlGaAs）层构成的双极晶体管。
CMOS工艺尽管现已比较老练，但Si CMOS功率扩大器的运用并不广泛。本钱方面，CMOS工艺的硅晶圆尽管比较廉价，但CMOS功放地图面积比较大，再加上CMOS PA杂乱的规划所投入的研制本钱较高，使得CMOS功放全体的本钱优势并不那么显着。功用方面，CMOS功率扩大器在线性度，输出功率，功率等方面的功用较差，再加上CMOS工艺固有的缺陷：膝点电压较高、击穿电压较低、CMOS工艺基片衬底的电阻率较低。
四、功率扩大器发展趋势
英国研讨公司Technavio 称，全球功率扩大器商场首要有三个四发展趋势：晶圆尺度增大；草创企业选用CMOS 技能；国防范畴的高速扩大器需求逐步增大：运用InGaP 工艺，完成功率扩大器的低功耗和高功率。
晶圆尺度变大。半导体职业见证了曩昔40 年晶圆尺度的改变，砷化镓（GaAs）晶圆尺度从50mm 增大到150mm，制作本钱下降了20%～25%。现在，业界制作功率扩大器一般选用150mm晶圆。猜测150mm 晶圆还将持续运用，因为台湾的稳懋半导体公司等制作商还在大力出资晋级和新建150mm 工厂。业界正在开发200mm 晶圆技能，估计2018 年末能够试生产。斯坦福大学研讨人员正在研讨下降200mm GaAs 晶圆的价格，使其能够以较低的价格与硅晶圆抢夺商场。一起这也对掩膜版检测设备登晶圆制作设备提出需求。
草创公司选用CMOS技能。一些草创企业，如Acco Semiconductor ， 正越来越多的选用CMOS 技能。Acco Semiconductor 捉住移动手机和物联网产品对射频功率扩大器巨大需求的时机，现已出资350 亿美元扩展其依据CMOS 的射频功率扩大器事务。现在绝大多数功率扩大器选用锗硅（SiGe）或GaAs 技能，而非CMOS。但依据陈述可知，依据CMOS 工艺有助于完成低本钱、高功用的功率扩大器。
国防范畴需求高速扩大器。军事范畴需求更高效的运用频谱，更多的运用移动设备来通讯。因而，Technavio 公司称，军事范畴要求高速功率扩大器。美国国防先期研讨方案局（DARPA）在太赫兹电子项目中已获得发展，即美国诺·格公司开发了出固态功率扩大器和行波管扩大器，这是仅有的两款太赫兹频率产品。太赫兹频段的功率扩大器可用于许多范畴，包含高分辨率安全成像、高数据速率通讯、防撞雷达、远距离风险化学品和爆炸物探测体系等，这些设备的高速率运转要求有必要运用高速扩大器。
运用InGaP 工艺，完成功率扩大器的低功耗和高功率。InGaP 特别合适要求适当高功率输出的高频运用。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 和低噪音扩大器（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 功率扩大器。
五、功率扩大器的首要目标
作业频率规模。一般来讲，是指扩大器的线性作业频率规模。假如频率从DC 开端，则以为扩大器是直流扩大器。
增益。作业增益是衡量扩大器扩大才能的首要目标。增益的界说是扩大器输出端口传送到负载的功率与信号源实践传送到扩大器输入端口的功率之比。增益平整度，是指在必定温度下，整个作业频带规模内扩大器增益的改变规模，也是扩大器的一个首要目标。
输出功率和1dB 紧缩点（P1dB）。当输入功率超越必定量值后，晶体管的增益开端下降，终究结果是输出功率到达饱满。当扩大器的增益违背常数或比其他小信号增益低1dB 时，这个点便是大名鼎鼎的1dB紧缩点（P1dB）。
功率。因为功放是功率元件，需求耗费供电电流。因而功放的功率关于整个体系的功率来讲极为重要。功率功率是功放的射频输出功率与供应晶体管的直流功率之比。
交调失真。交调失真是指具有不同频率的两个或许更多的输入信号经过功率扩大器而发生的混合重量。这是因为功放的非线性特质形成的。
三阶交调截止点（IP3）。IP3 也是功放非线性的重要目标。当输出功率必守时，三阶交调截止点输出功率越大，功放的线性度就越好。
动态规模。功放的动态规模一般是指最小可检测信号到线性作业区最大输入功率之间的差值。天然，这个值肯定是越大越好。
谐波失真。当输入信号添加到必定程度后，功放会因为作业到了非线性区发生一系列谐波。关于大功率扩大器体系中，一般需求用滤波器将谐波降到60dBc 以下。
输入/输出驻波比。标明功放和整个体系的匹配程度。输入、输出比变坏会导致体系的增益崎岖和群时延变坏。可是高驻波比的功放是比较难以规划的，一般的体系中，都会需求要求功放的输入驻波比低于2：1。
