分步集成在RF IC领域的应用

分步集成(integraTIon-by-parts)是从大学一年级就学习过的一个概念，现在RF IC厂商正在将这一传统方法应用于射频无线电路的集成。Analog Devices、RF Micro Devices以及Maxim等无线IC领域的先锋企业不断设计生产新的构建模块(IC)，然后针对特定的客户或应用创建定制版本。随后，这些专用器件被列入标准产品目录。这些目录中的产品本身又成为集成度更高的复杂产品的构建模块。数字IC厂商企业自从1960年代以来一直在应用这一模式。RFIC半导体制造商在1990年代也采用这一模式，从而诞生了大量的RFIC企业和解决方案。

分步集成实际上意味着设计周期只需要从已有的构建模块开始、创建不同的版本，然后再将这些构建模块结合到集成程度更高的电路中去。RF IC厂商企业的第一波成功验证了这一业务模式。

RFIC企业才刚刚发展起来，很快就迎来了.com时代。当时，筹集资金相对比较容易(当然是以今天的标准)，无生产线(fabless)半导体企业成为优先选择的企业模式。在大学的研究支持以及快速兴起的蓝牙、802.11x以及OC-48/192等标准的推动下，这些企业经常追求高度集成的通信产品，如RF或光学收发器(图1)。此类企业没有采用分步集成的战略。相反，他们通常专注于一种独特的应用，努力的目标是使企业很快公开上市或被收购。尽管这种做法最初是成功的，但几种因素结合起来限制了其进一步发展，这些因素包括.com泡沫破灭、经济陷入严重且漫长的衰退之中，而传统的投资价值又重新被重视。毕竟，企业的底线是最重要的。随着集成度的提高和全球不断加剧的竞争，支持蓝牙和802.11等标准的RF IC的利润变得非常薄。这是因为大家都在竞争手机(图2)中有限的RF IC芯片。由于目前生产能力过剩，我们可以设想这种情况一时很难改变，因此这些芯片组的价格将会很便宜。

大量新企业涌入蓝牙或802.11这样有限的市场。这使得原来以技术优势取胜的业务模式实际上仅能够保持6个月(硬件更新的平均周期)左右的优势，并且很快会被其它企业超过。太多表面上的成功以及低进入门槛迅速导致生产(供应)能力过剩。这些企业最终还是要靠出售产品赚钱，但他们的产品在消费电子市场中销售时利润极薄。换句话来说，这种RFIC集成业务模式几近崩溃。此外，消费电子市场的全球性特点，使得仅仅具有IC设计方面的知识并不足以支持一个成功的企业。Intersil公司出售其占有市场主要份额的无线局域网(WLAN)业务就是一件令人震惊的事件。这一事件再次说明了在消费电子领域赚钱的困难。

Peregrine最初也试图抓住.com发展的趋势，但Peregrine却坚持采用传统的方法来发展公司的产品线：即采用先前一代的分步集成业务模式。然而，Peregrine的方法与传统仍然有所不同。Peregrine没有从射频单元的基带一侧开始其集成工作，而是从天线一侧开始，首先集成原来由砷化镓(GaAs)技术占据主导地位的功能。

集成

集成可提供许多好处，如降低成本、减小体积、提高性能、减少器件数量以及相关的供应商管理问题，同时还可增加功能特性。在1980年代和1990年代，数字电路从大规模集成(LSI)发展到超大规模集成(VLSI)，将原来由分立的芯片完成的功能集成到单片器件中。技术进步、设计工具以及大批量市场的发展是主要的推动因素。RF集成仍然处于早期阶段，这主要是由于还没有发展出适用于RF IC设计的HDL方法。

尽管如此，RF IC集成仍然取得了出色的成就。在过去十年里，RF领域取得了巨大的进步，从传统的外差式高中频(IF)和双变换接收器发展为低中频接收器，再到直接变换接收。同样，解调过程也开始使用数字技术，采用了中频采样和多通道接收器技术。发射器从压控振荡器(VCO)直接模拟调制发展为偏置同相和正交(IQ)调制，再到直接发射IQ调制。新的极化调制技术正在成为一种通用的发射结构。

射频结构方面的许多改进方法已经存在数十年了，但制造工艺技术无法支持这些方法。看起来变化好象都是在过去几年时间里冒出来的，但研究实际上已经进行了多年。只不过高级硅制造工艺赶上来用了相当长的时间。

集成所面临的障碍

手机收发器的集成使用了多种可行的技术。实际上手机的射频前端仍然处于技术分立的状态。这主要是由于功率放大器以及相关的控制电路、开关、防静电(ESD)保护以及滤波器。研究的重点之一集中在利用硅技术实现功率放大器，不管是锗硅(SiGe)、双极互补金属氧化物半导体(BiCMOS)还是Bulk CMOS技术都行。现在，做到这一点已经没有问题，但与III-V族化合物半导体的性能并不匹配。最主要的问题是降低成