Silicon Labs今年量产0.13微米GSM手机用单芯片CMOS功放

Silicon Laboratories为GSM蜂窝手机推出的首款单芯片功放将开启一片新天地。该芯片是历经4年研制完成的,它整合了功率控制、滤波和匹配电路,一些业内分析师表示,该芯片将使Silicon Labs成为RF前端器件和收发器领域的领先供应商。

当手机制造商将注意力放在基带、应用和接口设计的标新立异时,他们大幅削减了RF器件的体积和成本预算。因此,与采用多家公司的器件而需要进行器件间的匹配相比,制造商对使用来自一家公司的完整收发器和前端更感兴趣。

Silicon Labs的CMOS功放巩固了其在一个走向兼并且趋于成熟的市场中的地位,研究公司International Data的无线和消费半导体经理Allen Leibovitch表示。“无线厂商间的合并并不少见,幸存下来的公司都同时生产收发器和功放。拿出自己的功放对Silicon Labs的生存至关重要。”

Silicon Labs的功放将与其Aero系列CMOS收发器配套使用。

在2002年,3家供应商占到了RF前端和收发器市场的3/4,这是能得到市场占有率的最后年份,Leibovitch指出。Renesas Technology、RF Micro Devices和SkyWorks可能仍将占有优势,但到2005年,Silicon Labs凭借其CMOS功放将迎头赶上,他认为。地位不稳的供应商包括:英飞凌科技、飞利浦的RF部门、Anadigics和TriQuint,他表示。

研发Si4300 CMOS功放的许多时间花在克服CMOS门氧化物的击穿电压极限上。虽然很多CMOS功放能用于蓝牙,也有一些可用于无线局域网,但它们都工作于较低的电压和功率水平。“GSM的发射要求达到33 dBm,这就是为什么象砷化镓这样的特殊材料在GSM功放中应用得如此普遍的原因,”Silicon Labs无线产品营销经理Mendy Ouzillou表示。

Ouzillou介绍说:“该项目的首席设计师认识到,如果将电压在一个晶体管阵列上分散开,那就无需使任一个晶体管过载就能实现高电压和高输出功率。”该方案抛弃了教条的IC晶体管设计思路,而将重点放在电路设计上。将晶体管阵列的输出整合在一起,然后通过天线发射。Si4300的输出达34.7 dBm,还有高于50%的典型功率附加效率(PAE)。

不过,SkyWorks公司RF方案业务部营销总监Brian Daly怀疑CMOS是否能满足GSM手机对性能、可靠性和耐用性的要求。“我们认为这很困难,”他说,特别是对Edge手机来说。他宣称,SkyWorks功放产品的功率附加效率大于60%。

Silicon Labs无线产品中心营销总监Mukund Ghangurde表示:“我们满足所有GSM规范。” Si4300集成了收发器和天线交换模块间的功能,还包括一个开环功率控制器、过热和过压保护、50欧姆的输入和输出匹配网络和谐波滤波。

“Silicon Labs是唯一一家用CMOS工艺量产RF解决方案的公司。这种解决方案使集成度大大提高,芯片体积也减少了很多,已有40家公司拿到了18脚LGA封装的Si4300样片,并正在考虑采用Aero收发器和Si4300功率放大器方案。” Silicon Labs公司副总裁Ed Healy说。

他表示,这种集成性的解决方案使手机射频模块的元件数减少了90%,体积减少了70%。而且Si4300采用了0.13微米CMOS工艺,竞争对手所用的是0.35微米或0.5微米工艺。

为了推进Silicon Labs公司在中国业务的发展,该公司还在上海建立了设计中心,该设计中心初期主要集中于无线业务上。“今后几年我们将进一步扩大在上海的设计力量,现在主要的任务是支持客户的设计工作,今后还将增强R&D力量。”

Si4300现在可以支持900／1800MHz频带,产品预计在第3季投入量产,Silicon Labs称暂时不会推出支持1,900MHz的功率放大器,因为现在主要的市场需求在900/1800MHz上。在Si4300的产品推广上,现在手机厂商将在2004年完成技术评估,2005年将在市场中看到真正采用这一方案的手机,预计万片时的单价为2.82美元。

作者:柏万宁