GaAs過(guò)時(shí)了 CMOS工藝將主宰移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代

　　“硅是上帝送給人類(lèi)的禮物，整個(gè)芯片業(yè)幾乎都拿到了這份禮物，無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域應該盡快得到它。”RFaxis公司市場(chǎng)與應用工程副總裁錢(qián)永喜日前在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)如是說(shuō)。他認為傳統采用GaAs(砷化鎵)或SiGe(硅鍺)BiCMOS工藝制造RF射頻前端的時(shí)代“該結束”了，純CMOS工藝RF前端IC將在未來(lái)十年內主宰移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。

　　業(yè)界對CMOS PA產(chǎn)品的熱情一直沒(méi)有減退。2014年6月，高通(Qualcomm)并購CMOS PA供應商Black Sand，借以強化其RF360方案競爭力;而在2013年，Avago、RFMD還分別完成了對Javelin和Amalfi的收購，再之前的就是2009年Skyworks收購Axiom Microdevices。

　　錢(qián)永喜說(shuō)，現有的RF前端模組(FEM)方案通常是把功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)和天線(xiàn)開(kāi)關(guān)等多個(gè)分立電路拼接在一個(gè)介電基板或封裝引線(xiàn)框架上，再采用GaAs/SiGe BiCMOS工藝將其結合在一個(gè)模塊內。“但CMOS RFeIC產(chǎn)品采用了于眾不同的做法”，它是將多項功能集成在一個(gè)純CMOS單芯片、單硅片(Single-chip，Single-die)的架構之中，包括PA、LNA、收發(fā)開(kāi)發(fā)電路、相關(guān)匹配網(wǎng)絡(luò )、諧波濾波器等。

　　這種做法最直接的優(yōu)勢在于減少了外部電路的元器件數量，簡(jiǎn)化了廠(chǎng)商的開(kāi)發(fā)設計，縮短了產(chǎn)品上市的時(shí)間，進(jìn)而也降低了成本。根據RFaxis提供的對比數據，在6英寸GaAs晶圓上制造2μm GaAs HBT的成本遠大于1000美元，而RFaxis在8英寸純硅晶圓采用0.18μm Bulk CMOS工藝，在面積增大78%的前提下，成本卻遠小于1000美元，且能夠充分保證產(chǎn)品良率和交付周期。

　　“運用于軍事或是工業(yè)領(lǐng)域的PA產(chǎn)品采用GaN/GaAs制造還是有可能的，但消費類(lèi)電子產(chǎn)品一定要基于‘標準’工藝才有市場(chǎng)。”錢(qián)永喜認為那種依靠稀有元素，采用特殊制造工藝，從而導致產(chǎn)品價(jià)格居高不下、成品良率受限的做法是不合時(shí)宜的。就像現在由于GaN產(chǎn)能緊張導致4G PA缺貨一樣，若使用CMOS就不會(huì )出現這個(gè)問(wèn)題。

　　RFaxis公司市場(chǎng)與應用工程副總裁錢(qián)永喜

　　他坦承以前在消費領(lǐng)域采用CMOS工藝的技術(shù)難度非常大。“擊穿電壓比較低、功耗高、線(xiàn)性度差、轉換效率不高，這些都是傳統CMOS工藝器件的弊端。但，RFaxis解決了這些問(wèn)題。”

　　產(chǎn)能是他看好CMOS PA的另一個(gè)優(yōu)勢。2013年，全球晶圓代工廠(chǎng)的總營(yíng)收為430億美金，而GaAs的代工總額僅為10億，GaAs PA器件的銷(xiāo)售總額也已停滯不前?？紤]到只有追隨主流工藝才有成本下降空間，因此，RF工藝從GaAs/SiGe轉向CMOS是不可逆的，這將解決歷史性的供應鏈瓶頸難題。

　　目前，RFaxis采用的是0.18μm CMOS工藝，今年第四季度可提供40nm 802.11ac射頻前端樣品，主要集中在Wi-Fi、Zigbee和ISM，但未來(lái)很有可能進(jìn)入LTE/CDMA射頻前端。而根據研究機構Strategy Analytics的分析報告，CMOS RF前端在2012年、2013年的市場(chǎng)容量為0，2014年預計將達到200萬(wàn)美金，而在2018年該市場(chǎng)市值有望達到1.8億美金，四年時(shí)間幾乎實(shí)現100倍的增長(cháng)。

　　而正經(jīng)歷爆炸性增長(cháng)的物聯(lián)網(wǎng)則是RFaxis重點(diǎn)關(guān)注的下一輪重大機遇。思科公司預測說(shuō)2020年整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)會(huì )到500億顆芯片，華為給出的預測數據則是到2025年，整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)規?？梢赃_到1千億個(gè)連接點(diǎn)。有業(yè)內專(zhuān)家估算，物聯(lián)網(wǎng)傳感器節點(diǎn)的單價(jià)應該低于1美元才有可能獲得大規模普及，這意味著(zhù)傳統GaAs或SiGe幾乎難有任何利潤空間，而RFaxis的純CMOS裸片(Bare Die)解決方案則在封裝規格、性能與成本等各方面都具備誘人的前景。

　　錢(qián)永喜介紹說(shuō)，目前，越來(lái)越多設備制造商要求每個(gè)產(chǎn)品要有三個(gè)或三個(gè)以上的RF前端，以實(shí)現3×3或4×4 MIMO系統。為此，高通創(chuàng )銳訊在其QCA9880 3×3 MIMO 802.11ac無(wú)線(xiàn)解決方案中采用了RFaxis開(kāi)發(fā)的5GHz射頻前端集成電路(RFX8051)，為路由器、運營(yíng)商網(wǎng)關(guān)、機頂盒和企業(yè)接入點(diǎn)等應用提供了支持千兆位功能的Wi-Fi技術(shù)。

　　除此之外，RFaxis也正積極地與不同廠(chǎng)商展開(kāi)合作，共同推動(dòng)CMOS射頻前端在IOT市場(chǎng)的發(fā)展。典型產(chǎn)品包括德國Astera公司LED照明無(wú)線(xiàn)控制方案、摩托羅拉/VTech公司無(wú)線(xiàn)嬰兒看護系統、Vizio公司40英寸家庭影院多聲道音箱、Atmel長(cháng)距離ZigBee無(wú)線(xiàn)通信模塊、以及飛利浦通過(guò)蘋(píng)果手機遠距監控居家的In.Sight等。