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CMOS手机射频收发器渐成主流

时间:2022-05-28 17:25:08 浏览次数:

半导体厂商多年以来一直孜孜不倦地研制CMOS射频器件,CMOS手机射频收发器的开发、生产就是典型案例。目前,有多家国内外厂商都已经开发或批量生产出各种标准的基于CMOS工艺的手机射频收发器。

与传统的SiGe BiCMOS工艺的器件相比,用CMOS工艺生产的射频器件有四个显著优点。一是系统总成本显著降低。CMOS技术可以使系统的总体集成度更高(如可以实现射频与基频信号处理的集成),外部元器件数量减少,IP复用又可以降低新器件开发成本。二是使系统的尺寸更小。手机中射频部分占据了大量空间,射频器件本身集成度的提高和所需外部元件的减少会显著节省电路板面积。三是可靠性高。单片集成的含射频、基带及模数、数模转换的电路可靠性会更好。四是功耗低。这一点对于靠有限电容量电池驱动的便携产品尤为重要。

自2001年Silicon Labs首先推出应用在GSM上的射频CMOS收发器,至2006年10月鼎芯半导体(上海)有限公司和锐迪科微电子(上海)有限公司发布基于TD-SCDMA标准的射频CMOS芯片,CMOS收发器已经涵盖2G、2.5G和3G的所有制式。下面简单介绍几家公司的主流产品供读者参考。英飞凌(Infineon)的SMARTi系列

英飞凌公司是射频领域的重量级厂商,对CMOS射频器件的开发也很早。2003年,该公司便开发出单芯片w CDMA收发器SMARTi U和具有∑-△调制器的单芯片GPRS CMOS射频器件SMARTi SD。2005年英飞凌的EDGE和WCDMA收发器问世,2006年EDGE/W CDMA双模芯片问世。该公司的GPRS器件已实现基带和射频处理的集成,正致力于EDGE芯片的基带处理和射频集成。据介绍,一旦有需求,该公司很快会生产TD-SCDMA标准的产品。

英飞凌的SMARTi系列与主要厂商的基带产品兼容,如TI、ADI、Broadcom、Agere、NXP等。

Silicon Labs的Aero系列

Silicon Labs是最早致力于CMOS收发器研发的公司之一。如该公司2006年3月推出的AeroFONE单芯片电话Si4905,其在一片CMOS集成电路上集成了GSM/GPRS电话所需的所有功能,包括模拟和数字基带、电源管理、电池接口和充电电路以及射频收发器。2006年9月推出采用0.13μm CMOS工艺生产的单芯片GSM/GPRS/EDGE收发器Aero IIed。该收发器集成多种模拟基带功能,如发射调制器、TX与rampDAC、前端模块控制和RF事件控制器。Aero Iled收发器还集成有数控石英振荡器(D CXO)和便于与电池直接连接的LDO。然而该公司在3G手机射频芯片方面的进展似乎比较缓慢。

Sirific Wireless的NEXUS系列

2000年成立的美国Sirific Wireless公司专门生产射频CMOS器件。目前,该公司有两个系列的产品:2.5G/2.75G收发器NEXUS II系列和3.5G收发器NEXUS III系列。

单芯片CMOS HSDPA/WEDGE射频收发器SW3200是Sirific Wireless于2006年1月底推出的,是NEXUsIII系列的第一个产品,能处理GSM、GPRS和EDGE格式,涵盖850、900、1800和1900MHz全部四个标准GSM频段。另外它还支持全球WCDMA的I、II、III、IV、V和VI频段,采用7ram×7mm×1mm的LGA形式封装。

Quorum Systems的Sereno系列

Quorum Systems公司于2006年1月推出QS3000,它将GSM/GPRS/EDGE与3G HSDPA集成到单一芯片中。QS3000支持总共7个频段:4个GSM、GPRS和EDGE频段和3个WCDMA频段。

在3G工作状态,QS3000支持所有符合3GPP规格6个频段,也支持800和1700MHz的WCDMA频段。

鼎芯的CL4020

鼎芯通讯(上海)有限公司是TD-SCDMA产业联盟的主要芯片成员,2006年10月宣布开发出CMOS射频收发器(CIA020)和模拟基带(CL4520)芯片组,是截至目前能支持展讯、凯明、T3G和重邮等国内基带厂商接口的唯一中国本土射频芯片方案。据称,单芯片的CL4020双频(1880~1920MHz;2010~2025MHz)收发器采用先进的零中频架构和CMOS工艺,集成了低通滤波器和∑一△小数分频锁相环,外围器件少,成本和功耗低。它不但支持TD-SCDMA标准,甚至可以支持将来的HSDPA。

锐迪科的TD-SCDMA标准芯片

锐迪科微电子(RDA)公司也于2006年10月宣布,由其独立开发并拥有自主知识产权的、基于CMOS技术的单芯片TD-SCDMA射频芯片,已经完成工程样片流片和基带厂商测试。该公司同时还研发成功了TD-SCDMA功率放大器和射频开关,成为能够提供完整的TD-SCDMA射频前端解决方案的厂商。锐迪科采用0.18“m CMOS工艺和数字零中频(ZERO-IF)接收结构。该射频收发器方案支持目前普遍使用的国外方案支持的2010~2025MHz频段,并同时支持1880~1920MHz频段,可以在两个频段间自由切换。

国内的两家厂商能够在短时期内研发出3G标准的手机收发器芯片确实十分难得。不论对于民族工业的发展、对于中国手机消费者、甚至全球的手机消费者,都是个好消息,因为这意味着芯片成本会大大降低,3G手机将会更便宜。

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

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