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公司博客

射频驱动下一代制程

格芯正在两个方面扩大其射频产能:第一,将RFSOI的制造转移向更大尺寸的晶圆,在位于东菲什基尔的300mm晶圆厂配以新的技术平台。第二, 射频IP开发在22FDX®平台扮演重要角色。

成功的半导体公司们正面临一个有趣的考验:他们必须能够为快速增长的汽车自动化和物联网市场提供新的方案。并且需要整合三个在历史上从来都是被分开的技术:处理器及其他数字核心,内存,以及射频。

格芯CMOS平台业务部副部长Subramani Kengeri说:“未来,每个新兴市场的SoC都将拥有射频功能。22FDX®平台具备一个高性价比的方案,其RF和模拟技术与数字技术同步。”

射频与数字合流

全耗尽式SOI在芯片上射频功能上具有优势。22FDX®的平面晶体管比起FinFET的传统硅基底具有更少的不确定性,传统FinFET在控制宽度个高度上都更具挑战性。

“FDSOI技术提供更好的晶体管匹配特性。因为22FDX®是平面的,具备更小的变化性,有助于建立更加低噪音的射频和模拟信号,并配备了高性能的数字功能。”Kengeri说道。

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格芯与位于圣克拉拉的IP供应商INVECAS签下合约,获得22纳米库和只对格芯独家开放的高级IP产品,以加速22FDX®问世。生态系统内的其他合作伙伴主要致力于硅验证的WiFi和蓝牙核心的开发。

“超过45家客户目前处于不同的合作阶段,进度比较领先的客户其测试芯片已投入生产。5家顶级EDA供应商已宣布对22FDX®的支持。我们正步入正轨,将在今年晚些时候验证此项技术,” Kengeri说道。目前当大批量生产将快速进入流程。

射频SOI移向300毫米

格芯同时也在开发下一代射频SOI制程,以维持它在射频前端硅科技中的领先地位。晶圆厂最近达成了重要目标,完成了200亿片射频SOI芯片的生产。当射频SOI的性能需求随着智能手机无线电的复杂性一同上升,格芯正努力为下一波移动射频前端的革新浪潮做准备。开启300毫米晶圆的制造是策略中的重要部分。

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射频业务部的高级主管Peter Rabbeni说:“我们已经证明300毫米技术可以提供除容量增加外的多项额外收益。300毫米可为设备的性能表现带来更多的益处,包括了新的材料和更精致的光刻技术。”

射频SOI关键的独特技术之一,是将电路建立于特殊设计过的基底上,这个基底不同于类似低功率微控制器的电子应用基底,它更适用于高性能射频。基底的特性支持高独立性和低谐波的回应,这都是射频前端电路所需要的,它防止了电波干扰,并确保了信号的稳定性,Rabbeni解释道。

格芯与基底供应商密切合作,开发了符合严格谐波和线性要求的射频SOI,来满足射频前端的交换器和协调器的要求。

LTE通信和运营商团体要求下一代射频SOI拥有改进的线性和插入损失表现。运营商团体展现了拓展数据传输率的方法,将2个及2个以上的运营商结合近一个单独的数据流。这在射频路线上带来了一定的复杂性,对着某种复杂性的考虑不可避免,任何操作带来的非线性产物都必须被尽可能减小。

“另一个关键趋势是对于更多数字化功能的集成。举个例子,射频前端控制大量地采用了MIPI接口,而更大比重的裸晶正在变成这样。”他说道。

在LTE标准的要求之上,Rabbeni说,下一代射频SOI制程将定义5G手机通信的标准。尽管5G标准目前还没有面世,客户们却期望在2018到2020年奥运会前开发并展现出5G的标准。毫米波频率操作似乎最有希望带来5G,它具备低延迟、光谱高效率和高单元数据率。“如果行业选择这格成为前进方向,那么比目前射频SOI技术更多的集成需要被实现。”Rabbeni说道。

客户可以在一块高速操作的芯片中集成波束合成器、功率放大器、相位转化器、低噪放大器,甚至收发器的一部分。“未来,客户肯定会渴望在射频SOI上具备更多的集成功能。我们极大地利用从45SOI技术上得到的经验,以做出飞跃性的进展。”他说道。

最后,一切都取决于设计实现部,他们是帮助设计者将产品投入市场的部门。“我们花费大量精力来提供准确的模型和高质量的设计工具包,并自豪地为设计者提供自信,确保模拟出的结果和成品一样。我们拥有数十年的射频硅技术制造经验。并没有几家大型的晶圆制造商敢做这样说。”

此些增长的市场机会正导向“对生产能力转化的巨大关注。我们做出了一些非常引人注目的决定,增加了射频SOI 和矽鍺的产能,以确定我们达到了期望。现在最大的重点在于继续延展我们的能力,来满足来自中国的需求。”Rabbeni说道。

正如前些年一般,中国手机用户进入4G和LTE时代后,随着5G标准逐渐出现,对于射频SOI和矽鍺芯片的需求将进一步快速扩张。

关注300毫米技术动向

Semico研究所(菲尼克斯分部)常务董事Joanne Itow说,她正密切关注格芯和其他晶圆厂如何向300毫米射频SOI晶元转化。

当IBM在伯灵顿开发出硅基射频前端和集成电路,“从砷化镓远离并转为射频SOI的过程是十分快速的,因为收益也是明显的。有能力转移向300毫米晶元的铸造厂已领先一步,拥有这种选项本身就是一种极大的优势。”Itow说道。

Itow说她正在关注SOI晶元供应商,主要是Soitec(法国格勒诺布尔分部)。提供300毫米射频SOI晶圆的稳定供应,并关注晶圆厂和客户如何从大尺寸的晶圆中获得更多的好处。

“我们正在见证将产品移至300毫米的生产能力的过程。晶圆厂告诉我们的消息非常乐观,而看起来格芯正处在正确的位置,已为正确的市场做好准备。现在我们必须等待,看看它是否成功。”她如此说道。

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Dave Lammers

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