RF(射频)前端模块是蜂窝和Wi-Fi无线通信系统中最关键的元器件之一。RF前端模块用作天线和RF收发器之间的接口,组件包括天线低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、天线调谐开关和电源管理单元等敏感元件。

Radio Frequency (RF) Front-End Module

电路设计日益复杂
为了应对线性开关隔离、功放能效最大化等设计挑战,业界为RF前端模块的每个组件都专门开发了制造工艺,从而产生了多个分立元器件和IC。

为了提高数据吞吐量,4G移动网络和Wi-Fi(IEEE 802.11ac)等新的高速数据传输标准需要使用多达40个不同的频段,因此,最新的网络设备需要额外的射频前端电路,如果继续使用传统的分立方法,射频前端模块的整体尺寸将会显著增加。

日益提高的复杂性需要一种在不牺牲性能的前提下实现更高的灵活性和集成度的新型硅制造工艺。

更高集成度是发展方向
在SOI(绝缘体上硅)技术领域精耕沉淀十余载后,意法半导体于2008年推出了一项叫做H9SOI的突破性射频SOI技术,完美地满足了射频应用的技术要求,同时还实现了高集成度。

意法半导体的H9SOI制造工艺可用于开发有竞争力、尺寸紧凑、集成化的射频前端模块,以替代价格昂贵的传统分立解决方案。

H9SOI FEM:ST RF SOI射频前端模块解决方案
2012年,意法半导体再接再厉,对H9SOI工艺做了进一步优化,并开发出H9SOI_FEM射频前端专用工艺,让客户能够开发出最先进的全集成的射频前端模块。

H9SOI FEM工艺是一项竞争力很强的制造技术,与上一代技术相比,可开发出尺寸更紧凑同时性能更高的射频前端解决方案。新工艺基于0.13μm和0.25μm双栅极MOSFET,支持多种器件,例如,1.2V MOS、2.5V MOS和优化的NLDMOS(1),以满足所有前端模块应用(开关、天线、调谐、功放和低噪声放大器)的需求。

H9SOI FEM有助于提高性能

意法半导体的RF SOI工艺让天线开关和天线调谐器具有优异的Ron.Coff品质因数,在取得出色性能的同时,保持稳健的电隔离度和高MOS击穿电压。

这项技术特别关注-95 dBm谐波失真度和提高线性,这是符合4G / 4.5G载波聚合技术要求的关键参数。

   

Ron.Coff 品质因数

Ron: 通态电阻
Low Ron 低:表示插入损耗更低

Coff: 短态电容
Low Coff 低表示电隔离性更好

 

优化的NLDMOS结合厚铜层,让功率放大器的功率附加效率(PAE)和增益比传统解决方案高达10%。

NLDMOS

最后,H9SOI_FEM工艺能够实现性能极高的LNA放大器,在支持5GHz设计的阈值频率时,能够保持出色的超低噪声系数(GO1 NMOS为0.2 dB),并具有一定的安全裕量。

H9SOI FEM制造工艺的好处
意法半导体H9SOI FEM技术可以简化制程,包括减少掩模数量。精简掩模和工序使总交付周期比上一代产品缩短25%。配合意法半导体的产能,新的RF SOI工艺保证芯片的上市时间,即使是最苛刻的客户,也能满足他们的交货周期要求。

(1)NLDMOS:N型横向漏极扩展MOS

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