5G射频前端 | RF MEMS与RF SOI 两种工艺谁才是主流？

"RF SOI技术将继续发展，它对于RF开关应用和部分低噪声放大器市场仍然是可用的，"Racanelli说。"然而，在一些特殊的应用中，用于低噪声放大器的SiGe和用于开关的MEMS等替代技术可以提供更佳的线性度或更低的损耗。总之，RF SOI将继续为不断扩大的市场服务，其他技术也将有所发展。"

RF MEMS已经在天线调谐器市场上占有了一席之地，它能否把触角延伸到射频开关业务上还有待时间验证。"未来，相对于内置RF SOI，RF MEMS可以通过提供更线性和更低损耗的开关来帮助提高手机的数据速率。"他说。"在RF MEMS中，金属板可以在"导通"状态下直接接触，形成金属、低损耗、线性的连接。更高的线性度允许更多的频带和更复杂的调制方案，从而增加手机的数据速率。

那RF SOI较RF MEMS的优点是什么？

首先，RF SOI工艺可工作频率很高，Ft/Fmax满足毫米波工作频率3至5倍的要求；RF SOI可以实现器件堆叠（device stacking），从而同时提高了功率与能效比；再次，RF SOI工艺采用的衬底降低了寄生效应，这样制造出来的射频芯片品质因数更高、损耗更低、噪声系数更好，同时这种衬底也提高了产品的绝缘水平与线性度；第四，RF SOI可以集成逻辑与控制功能，这是GaAs工艺无法做到的，所以GaAs器件在应用当中需要再搭配一颗控制芯片，采用RF SOI工艺就可以把PA和控制功能集成到一颗芯片上，在降低成本的同时又节省了宝贵的PCB面积；最后RF-SOI具备后栅偏压可调（Back-gate bias）功能，利用该功能可微调毫米波射频线路以适应使用需求。

在回顾了中国智能手机产业的发展历程后，新傲科技的总经理王庆宇指出随着智能手机数量的增长，对RF－SOI的需求也迅猛增加，这对中国发展RF－SOI带来了很难得的机会，但也有许多挑战。

尽管RF开关的出货量巨大，但市场竞争激烈，价格压力较大。Taylor说，这些设备的平均销售价格（ASP）为10至20美分。

这两种技术到底谁更适合未来？

RF器件和制造工艺市场正在升温，这种态势对于智能手机中使用的两个关键组件- 射频开关器件和天线调谐器尤为明显。

射频器件制造商及其代工合作伙伴继续推出基于RF SOI工艺技术的传统射频开关芯片和调谐器，用于当今的4G无线网络。最近，GlobalFoundries为未来的5G网络推出了45nm RF SOI工艺。RF SOI是绝缘体上硅（SOI）技术的RF版本，该工艺利用了内置隔离衬底的高电阻率特性。

为了改变市场格局，一家无晶圆厂IC设计公司Cavendish KineTIcs正在推出基于替代工艺RF MEMS的新一代RF产品和天线调谐器。

RF开关和调谐器是手机RF前端模块中的两个关键组件。RF前端集成了系统的发送/接收功能，其中，RF开关对无线信号进行路由，调谐器帮助把天线调整匹配到任何频段上。

即便不考虑RF设备和工艺类型的变革，当今RF市场的挑战也足以令人望而生畏。Cavendish KineTIcs公司总裁兼首席执行官Paul Dal Santo表示："几年前，RF还是一项相当简单的设计，但是现在，事情已经发生了大大的改变。首先，您的射频前端必须处理范围非常广泛的频带，从600MHz一直延伸到3GHz。随着更加先进的5G技术的到来，频段将进一步上延，达到5GHz至60GHz。这给前端RF设计师带来了一些难以置信的挑战。"

手机OEM厂商必须正面这种挑战，做出权衡，考虑选择新的组件。具体来说，对于RF开关和天线调谐器而言，可以归结为两种技术- 基于RF SOI工艺和RF MEMS工艺的器件。

RF SOI是现在服役的制造工艺。基于RF SOI工艺的器件可以满足当下的要求，但它们开始遇到一些技术问题。除此之外，市场还存在价格压力，随着器件从200mm迁移到300mm晶圆，也会引发一些问题。

尽管RF开关的出货量巨大，但市场竞争激烈，价格压力较大。Taylor说，这些设备的平均销售价格（ASP）为10至20美分。

相比之下，RF MEMS具有一些有趣的特性，并在某些领域取得了进展。事实上，Cavendish KineTIcs公司表示，其基于RF MEMS工艺的MEMS天线调谐器正在被三星和其他OEM使用。

Strategy AnalyTIcs的分析师Chris Taylor表示："RF MEMS能够提供非常低的导通电阻，从而降低插入损耗。但RF MEMS缺乏生产追踪记录，大批量的无线系统OEM厂商将不会盲目对新技术和小型供应商买单。当然，相较于RF SOI器件，RF MEMS的价格必须有足够的竞争力，但还有一个主要的障碍是，OEM厂商需要验证产品可靠性，需要可靠的供应来源。"

射频前端

智能手机是混合了RF开关、天线调谐器和其他组件商业环境的大市场，它的数据值得一看。根据Pacific Crest Securities的数据，2017年，全球智能手机出货量预计将增长1％，而在刚刚过去的2016年，智能手