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多串流MIMO驅動 802.1111ac射頻前端邁向28nm

2014-09-03 來源:新電子 字號:

無線局域網(Wi-Fi)射頻(RF)前端朝先進工藝邁進。著眼于多輸入多輸出(MIMO)天線在設計上日趨復雜,射頻前端組件開發商開始導入數字技術,使組件制造商得以朝向更先進工藝發展以增加系統性能與整合度,進一步提升Wi-Fi的資料傳輸速率。

RFaxis董事長兼CEO Mike Neshat表示,在智能手機與平板電腦等無線通信設備中,射頻前端在最大化Bar數量以及確保最高的資料傳輸率上扮演著關鍵角色。但由于射頻設計難度較高,前端組件過去一直依賴著昂貴的砷化鎵(GaAs)或硅鍺(SiGe)工藝,直到現在才得以采用互補式金屬氧化物半導體(CMOS)工藝作為解決方案。

得力于智能手機、個人電腦/平板電腦、高解析影音串流(Video Streaming)與物聯網(IoT)等應用推波助瀾下,Wi-Fi的市場持續呈現高度成長。根據市場調研機構Strategy Analytics指出,2013年Wi-Fi芯片的出貨量超過二十億個,并預估在2017年將上看超過30億個。

為了滿足市場日益提升的無線資料傳輸速率與資料吞吐量,Wi-Fi產業正快速采用最新的國際電氣和電子工程師協會(IEEE)標準--802.11ac,可支持先進調節功能,例如256QAM、8×8MIMO以及多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO),使資料傳輸速率可達到將近10Gbit/s。為進一步縮減下一代產品尺寸、增進處理器性能并提升整合度,Wi-Fi系統單芯片(SoC)供應商持續朝向更小的CMOS工藝節點發展。

隨著CMOS技術持續朝向更深的亞微米級(Sub-Micron)節點發展,例如40納米(nm)與28納米,因電源電壓的降低,以及基質泄漏相關的被動中止,對于射頻功率放大器(PA)和高功率前端組件在線性度和效率上形成巨大設計挑戰。另一方面,這些納米級CMOS工藝同時提供了多種新特色與優點,例如具有理想的信號處理能力,若善加利用將可以為射頻/模擬的設計帶來巨大效益。

舉例來說,數字預失真(Digital PreDistortion, DPD)在今日已經常被使用在主流的Wi-FiSoC,以幫助正交分頻多任務(OFDM)調節傳送合理的芯片輸出功率,維持良好的線性度;而在支援3G/4G長程演進計劃(LTE)的手機應用上,因CMOSPA逐漸取代現有采用GaAs工藝的PA,使得包絡跟蹤技術(Envelope Tracking, ET)正迅速成為具前景的授權技術。

這些功能強大且高度發展的數字技術,能應用于控制并提升任何類型的射頻前端解決方案中,當SoC(基帶(Baseband)/收發器(transceiver))與射頻組件同在CMOS工藝下設計和制造時,將具有良好的協同作用。

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