无线通信领域中的模拟技术发展趋势

A（低噪声放大器），带有正交解调器、滤波功能、可变增益以及双 ADC。通过使用正交解调，可用更简单的 Nyquist 滤波器及抽选滤波器替代了 DDC 功能。

图 3--集成的接收机

集成：数字与模拟

真正的挑战来自在单芯片上混合数字与模拟功能。高频数字逻辑会产生"噪声"，"噪声"通过电源、其他共用连接以及辐射状的 (radiated) 路径传导。噪声在模拟电路中至关重要，因为它决定着信噪比(SNR)，而信噪比则是模拟系统中动态范围的关键品质因素。高性能数字意味着逻辑速度快，高性能模拟意味着动态范围高，将两者放置在同一 PCB（印制电路板）上需要很高的工程设计技巧，在芯片级上进行集成会更困难。

尽管先进的模拟电压最近成功地从 12V 下降到 5V 与 3.3V，不过他们很难再降低，达到数字内核电压目前的水平。这是由于噪声在工作电压下降时不下降，因此模拟工作电压必须保持在足够的高度才能提供良好的 SNR。较低的电压不足以提供高动态范围模拟信号所需的性能空间。

最先进的数字工艺不包括高性能模拟组件。此外，最先进的数字工艺与最先进的模拟工艺之间在工艺特性尺寸上有很大差距。例如，德州仪器 (TI) 刚投产的最新型 DSP 采用了 C027 90nm 制造工艺，而 TI 最新高性能模拟工艺 HPA07 与 BiCom-III 则基于 350nm 的 CMOS 工艺。

模拟工艺的起点是稳定的数字工艺。不管数字工艺晶体管提供什么线性功能，都作为片上模拟功能。即使如此，在工艺早期阶段，我们的重点仍是数字；而模拟功能只限于那些不需要额外工艺步骤或修改的项目。一旦工艺成熟并成功制造最新系列的高速逻辑产品，则数字工艺开发人员接下来就会开始下一工艺节点的工作，模拟组件设计人员就会努力采用该工艺推出更高的模拟功能。开发与改进模拟组件需要时间。高性能模拟工艺推出的时间通常比基本数字工艺的投产要晚几年。

TI 的 HPA07 与 BiCom-III 先进模拟工艺建立在 350nm CMOS 工艺基础上，该工艺最初开发用于数字组件。因此，二者都有着广泛的数字库。基本 CMOS 工艺的电源要求与速度使其目前不适用于领先的 DSP 与 ASIC。同时，工艺的成熟也使模拟组件设计人员能够推出高度专业化的工艺，可满足各种不同终端设备应用的不同产品需要。

HPA07

HPA07 精确模拟 CMOS 工艺为通信以及其他系统的低噪声而设计，在上述应用中，模拟与高速数据功能必须共存，并须尽可能减小信号干扰。该工艺有助于模拟集成，实现了良好的逻辑门密度、较好的模拟组件性能，并提供埋层隔离使模拟信号免受高频数字电路的干扰。

HPA07 集成了 5V 与 3.3V 数字逻辑器件以及存储器，并添加了专门用于模拟功能的晶体管与无源组件。该工艺经过精心设计，符合噪声、晶体管线性以及组件匹配与稳定性方面的高性能标准。它极其适用于运算放大器、ADC、DAC、电压参考与稳压器以及仪表放大器。HPA07 还可实现多达 40 个组件的灵活设计，同时还以相当少的屏蔽使成本保持在可控范围之内。

HPA07 CMOS 晶体管噪声与失真都很低，它们采用掩埋信道 PMOS 技术制造，为此类器件实现了极高的增益带宽/噪声比。带有很低温度系数的激光微调硅铬 (SiCr)薄膜电阻器可在整个工作温度范围内实现稳定性。晶圆的单独处理可实现 16 位初始 (initial) 电阻器匹配，比业界典型情况多出四位。它还具有漏极扩展 (drain-extended) CMOS 晶体管，可为高振幅信号应用处理高达 30V 的电压。

此外，HPA07 提供了电压系数提高 4 倍的金属-绝缘体-金属 (MIM) 电容器，并提供了高精度 TiN 聚合物 (TiN-Poly) 电容器、较厚的铜金属路由层与存储器。这些特性使模拟工艺能够推出高精度集成产品。

OPA300 与 OPA301 只是该工艺生产的众多产品中的最初产品而已。它们具有 150MHz 的单位增益带宽、3nV/√Hz 的低电压噪声以及 30ns 内 0.1% 的建立时间。OPA300 采用工作电压为 2.7V (±1.35V) 至 5.5V (±2.75V) 的单电源供电，并具有关机功能，可将电源电流降低至 5μA，这对便携式低功耗应用非常有用。它们为驱动高速 SAR ADC 提供了低功耗单电源解决方案，同时还不影响性能。

BiCom-III

BiCom-III 是一种硅锗 (SiGe) 工艺，为超高精度模拟集成电路而开发。它是一种电介质绝缘的硅 (Si) 基工艺，并在基区加锗 (Ge)。基区加锗大大提高了载流子迁移率，实现了极快的瞬态时间。该工艺实现了真正互补的双极 NPN 与 PNP 晶体管，传输频率 (fT) 为 18GHz，最大频率 (fmax) 为 40-60GHz。互补晶体管可实现 AB 类放大器级，这对设计高速、高性能模拟电路至关重要。该