浅析4G智能时代的射频技术

"这是一种颠覆性的技术。"他抑制不住自己的兴奋。说到Tri Quint在中国市场上的表现，他自豪地表示："目前中国市面上能见到的LTE手机，基本上都有使用我们的BAW滤波器。2014年的滤波器产量大于10亿，是全球成长最快的滤波器制造商。"

射频功率放大器的不同工艺对比

载波聚合、多频带和严格的系统指标将会持续推动射频前端的集成趋势，提高集成度可以克服LTE RF的挑战。TriQuint也推出过不少集成化的产品。但说到集成，不得不提高通的RF360射频前端解决方案，该方案是一个高度集成的射频前端，基本 整合了调制解调器和天线之间的所有基本组件，包括：集成天线开关的射频功率放大器、无线电收发器、天线匹配调谐器和包络功率追踪器。使用该方案能够简化和 解决蜂窝前端面临的众多复杂挑战。这个解决方案是基于SOI CMOS工艺的，其实到目前为止它的性能指标还是没办法跟GaAs技术相比。江雄表示，GaAs在性能上有更好的优势，如果同样是使用GaAs技术的话， 效果可以有60%的提升。他同时还指出了CMOS技术一个比较很大的"痛点"，那就是成本较高，利润很不理想。

与TriQuint重点关注手机端的射频技术不同，飞思卡尔的主要关注点在基站等无线通信等领域的射频技术。飞思卡尔中国区射频资深应用经理狄松则表示，射频功率放大器的应用场合很多，有无线通信、民用雷达、广播、医疗、加热和激光应 用等领域。在他看来，目前总的市场上的功率放大器还是以基于Si工艺的成熟LDMOS技术为主，占有率在70%以上。在无线通讯领域，得益于LDMOS优 秀的性价比，LDMOS的市场占有率应该在90%以上。

他认为，从性能来说，GaAs和GaN可以应用在高频段场合而维持着 不错的效率。但GaAs由于漏极电压的限制，输出的功率能力相对来说较低； 而对于GaN来说，由于材料和加工工艺的复杂性，相对于其他工艺的器件来说，成本上相对较高，另外大规模供货相对于LDMOS来说没有优势。而GeSi的 成本较低，但只适合应用于较小功率的放大器甚至在LNA（低噪声放大器）中。

LDMOS自上个世纪90年代成功商用以来，工 艺制造技术日趋成熟、稳定。另外在产品性能上，LDMOS功率管在现有的3G， 4G无线通讯的应用频段（例如2GHz左右或以下的频段），相对于GaN来说没有明显的劣势，而在成本上相对GaAs和GaN来说还有一定的优势，综合来 说LDMOS功率管性价比较高。从另外一方面来说，由于器件工艺的成熟和系统应用层面的不断进步，LDMOS的商用成熟度也是最高的。同时因为现在的各个 LDMOS厂家包括Freescale在内还在积极研发新一代高性能产品（包括有源Die和高效率的内匹配技术和集成等等），LDMOS器件性能也会持续 不断提高。

而GaN晶体管首次出现在20世纪90年代，最近几年才开始商业化应用。GaN的普及在于其高电流和高电压性，这 使得它在微波应用和功率切换上极具价值。GaN技术在性能上优于其他射频技术，这是因为在给定频率下，GaN可以同时提供最高的功率、增益和效率组合，还 因为GaN可以在较高的工作电压下工作，并且降低系统电流。

尽管与Si和GaAs等其他半导体材料相比，GaN是相对较新的技术，但 是对于远距离信号传送或高端功率级别等（例如雷达、基站收发台、卫星通信、电子战等）高射频和高功率应用，GaN已经成为优先选择。这一点江雄表示同意， 不过他还是觉得在手机端使用GaN技术目前来说还显得有点奢侈。

在狄松看来，"未来几年，我们预计LDMOS还将继续占领市场主流。但我们同时看到，在一些高频段应用领域（比方说3.5GHz或更高频段），由于GaN的性能优势，对于效率要求较高的项目，GaN的方案会被应用在其中进行补充。"

另外，他还认为随着5G的推出和标准的逐步明确，各个器件供应商会推出集成度较高的器件，如RFIC等。如果频段较高，如工作在10GHz以上的频段， 功放 可能会采用GaAs，GaN或更新的技术材料器件。对此，他觉得主要原因是因为用于手机上的射频功率放大器输出功率较小，相对基站功放来说，单芯片比较容 易满足多频段和多制式的要求。

小结

随着LTE的出现，智能手机需要支持的频段越来越多，给手机的设计带来了更大的难度，需要的射频器件也变得越多。这个必将促使射频厂商提供更多集成度更高、性能更好的产品。而未来哪种射频技术最合适，还需要市场的检验，就目前来说低成本的射频技术更加受手机厂商青睐。