重磅！地芯科技發布全球首款線性CMOS PA
2023-05-19 12:49:52 EETOP5月18日，杭州地芯科技有限公司（以下簡稱：地芯科技）在上海發布了其全球首款基于CMOS工藝的支持4G的線性CMOS PA——GC0643。GC0643是一款4*4mm多模多頻功率放大器模塊（MMMB PAM），它應用于3G/4G手持設備（包括手機及其他手持移動終端）以及Cat1.物聯網設備，支持的多頻段多制式應用，此外還支持可編程MIPI控制。
據介紹，GC0643的應用領域主要聚焦在低功耗廣域物聯網（LP-WAN）設備、3G/4G手機或其他移動型手持設備，及無線IoT模塊等。
3G：GC0643支持WCDMA、高速下行鏈路分組接入（HSDPA）、高速上行鏈路分組接入（HSMPA）、高速分組接入（HSPA+）和TD-SCDMA調制。在各個功率范圍和調制模式下，通過改變輸入功率和DC-DC提供的電壓值，來最大化功率放大器的效率
4G：GC0643支持1.4、3、5、10、15、20 MHz信道帶寬。類似于3G操作，通過改變輸入功率和DC-DC提供的電壓值，來最大化功率放大器的效率。
地芯科技副總裁張頂平介紹說：“在過往的經驗基礎上開拓創新，地芯科技攻克了擊穿電壓低、線性度差兩大世界級工藝難題，在全球范圍內率先量產支持4G的線性CMOS PA，將使得CMOS 工藝的PA進入主流射頻前端市場成為可能。”
射頻PA是通信鏈路中至關重要的器件，負責將發射鏈路中的射頻信號做最后的放大，輸送到天線，PA往往是整個通信鏈路中功耗最大的器件之一。因此射頻PA對信號的保真度以及發射效率極大地影響整個通信系統的質量和功耗。據介紹，在3.4V的電源電壓下，在CMOS工藝難以企及的2.5G高頻段，GC0643可輸出32dBm的飽和功率，效率接近50%；在LTE10M 12RB的調制方式下，-38dBc UTRA ACLR的線性功率可達27.5dBbm（MPR0），FOM值接近70，比肩GaAs工藝的線性PA；在4.5V的電源電壓下，Psat更是逼近34dBm，并在Psat下通過了VSWR 1:10的SOA可靠性測試。
地芯科技CEO吳瑞礫表示，“Common-Source架構的CMOS PA和HBT的架構類似，其非線性實際上并非特別棘手到難以處理，主要問題在于無法承受太高的電源電壓。”他也指出，“CMOS工藝提供了豐富種類的器件，以及靈活的設計性，通過巧妙的電路設計，可以通過模擬和數字的方式補償晶體管本身的非線性。這也是CMOS PA設計最重要的課題之一。”
CMOS工藝是集成電路中最為廣泛使用的工藝技術。它作為摩爾定律的載體，在過去的數十年飛速發展，已經成為最成熟普遍的工藝，基于8寸/12寸的大硅片，各大晶圓代工廠的產能豐富。因此CMOS工藝晶圓的成本相對于基于6寸晶圓的III-V族工藝要低很多（3-4倍）。雖然CMOS具有高集成度、低成本、漏電流低、導熱性好、設計靈活等特性，但也存在擊穿電壓低、線性度差兩大先天性弊端，使其在射頻PA應用上面臨巨大的技術挑戰。
張頂平分享說：“GC0643成功攻克了CMOS PA可靠性和線性度的主要矛盾，預示了線性CMOS PA進入Psat為30-36dBm主流市場的可能性。“據介紹，GC0643技術亮點主要體現在以下四方面：
基于CMOS工藝路線的全新多模多頻PA設計思路
創新型開關設計支持多頻多模單片集成
創新的線性化電路設計
低功耗、低成本、高集成度、高可靠性的最佳解決方案
