奧推網

選單
科技

【hvac】引爆射頻硬體市場的一項半導體技術rf-soi技術研究

過去幾年來,作為一種新興射頻技術,氮化鎵(GaN)一直廣受關注,但採用矽研發出的射頻半導體同樣也取得長足進步,該射頻半導體又稱作射頻覆矽絕緣體(RF-SOI),是能夠引爆射頻硬體市場的一項半導體技術。

(一)RF-SOI的基礎知識

GaN目前仍然是一種相對昂貴且採用小尺寸晶圓的技術,而RF-SOI技術與主流矽製造工藝基本相容。因此,RF-SOI得益於其高容量特性,容易推動大尺寸晶圓矽工藝技術的發展。由此產生RF-SOI技術,雖然該技術未能表現出RF GaN半導體裝置所具有的極高功率和頻率特性,但在消費電子和汽車無線電子領域中的運用越來越普遍。消費類無線電子產品的應用越來越廣泛,如智慧手機、Wi-Fi路由器、藍芽晶片、汽車雷達,以及其它網路相關(IoT)射頻硬體。RF-SOI半導體主要用於射頻前端(RFFE)模組、開關、天線調諧器、過濾器、變抗器/二極體,以及無源電子元器件(電阻器、電感器、電容器和傳輸線)。

(二)SOI技術

RF-SOI技術的最新發展已催生出帶有增強訊號完整性特徵的SOI技術,這些技術適用於LTE-Advanced和5G中頻(約1GHz至7。25GHz)產品。也有效能較低的RF-SOI製造工藝產品,並且這些產品更適合價格敏感類技術應用,如2G、3G、低資料吞吐量的2。5GHzWiFi,以及更低資料吞吐量/功率的IoT技術應用。

系統級封裝(SiP)技術採用不同的矽智慧財產權(IP)模組構建而成,這種構建技術又稱作異構整合技術(HIT),採用SiP技術也導致在射頻技術應用中增加矽的使用量。採用這種技術,可將高度整合的矽片透過矽工藝進行整合,更加適用於同一封裝內的射頻技術應用,既降低了成本、尺寸,還支援功能更加全面的SiP解決方案。

另一種矽解決方案採用系統級晶片(SoC)技術,這種技術在射頻技術運用中越來越廣泛,該技術透過將多個IP模組組裝成單個複雜晶片,與SiP技術相比更進一步。由於具有技術複雜性且涉及非常嚴格的公差標準,SoC技術的製造工藝通常費用更加昂貴,但卻可以製造出具有廣泛適用特性的高效能SoC晶片。

系統級晶片(SoC)和SiP技術所具備的技術優勢甚至已經引起了美國國防高階研究計劃局(DARPA)的關注,該機構試圖將矽IP技術標準化,應用於SoC和SiP技術、通用異構整合和智慧財產權重複使用策略(CHIPS)方案。為應對電信市場的快速發展,並且半導體產業正朝著電子技術領域(數字、模擬和功率)增強型整合方向發展,該方案旨在“IP重複使用中建立一種新的範例”。

還有兩種技術可能會推動矽半導體技術向毫米波技術發展。即3D直通矽晶穿孔(TSV)技術和整合電磁干擾(EMI)遮蔽技術。3D TSV技術採用極小尺寸部件將晶圓級疊層器件相連,並且表現出良好的電子特性。同其他互連技術策略相比,採用3D TSV技術的SoC晶片,或其他更高密度的電晶體整合技術,其生產製造成本更低。與此類似,整合EMI遮蔽技術可實現更高效能的SoC晶片和SiP晶片,這兩類晶片受到外部干擾的影響更小,並且產生的干擾更少(這種干擾可能對附近子部件和電路產生影響)。