WiFi FEM的设计架构以及发展方向

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当前WiFi FEM主要包括PA,LNA,SW和逻辑控制。那么芯片内部设计架构一般有哪些呢?

1.单颗芯片

早期的时候WiFi发射功率的要求不高,采用SiGe工艺进行设计可以实现单颗芯片集成FEM的所有功能。好处是成本较低,封装简单,缺点也很明显,颇有点比上不足比下有余,论PA性能比不过HBT,要是单纯论逻辑控制的设计,又比不过SOI。尴尬而又鸡肋。

2.HBT+pHEMT+(CMOS)的两/三颗芯片设计

WiFi5的时候,对使能端的要求没那么高,并非一定要纯逻辑控制,那会PA使能端有一定的漏流。这玩意对应用不太友好,但是对设计师却无比友好,因为可以外部调节使能端去改变偏置,对常温性能亦或者高低温性能都能起到一定的调节作用。所以那时候有两颗芯片设计架构:HBT设计PA,pHEMT设计LNA+SW。

后来要求使能端不允许有漏流,部分芯片厂家也有过采用pHEMT进行逻辑电路设计的过渡方案。“那时候车马慢,一生只够爱一人。”为了追求NF,在pHMET面前,那时候的SOI真是不够打的。然而,pHEMT做逻辑电路有天然硬伤,这种方案很快就被抛弃了。

接着便有了用HBT设计PA,pHEMT设计LNA+SW,CMOS设计逻辑控制的三颗芯片方案。首先可以借助之前已经设计的pHEMT芯片,其次这种方案性能上是最能打的。当然,能打的副作用就是贵。鱼和熊掌,往往不可兼得,古人诚不欺我。

3.HBT+SOI的两颗芯片设计

当进入WiFi FEM的厂家越来越多,大战一触即发。有人的地方就有江湖,江湖上的打打杀杀在所难免。杀到后面,大家都练成了虽非最强但却是最实用的杀招:卷价格。此时,第二种方案便逐渐变得捉襟见肘。

SOI天然具有高集成的优势,工艺的不断进步也是让受宠的它逐步冠绝后宫。pHMET:以前仗着自己独有的NF美貌,被广大芯片厂家奉为小甜甜,如今新人胜旧人,也只能沦为牛夫人。

HBT+SOI的方案,兼顾了性能和价格。小孩子才做选择题,大人是都要啊。古人的智慧到底比不过现代人的贪心,鱼和熊掌可以兼得?

如果继续保持FEM的内部集成元素,之后还能有什么路可走?要么继续卷价格,要么卷性能。

4.HBT+RFCMOS的两颗芯片设计

如果是继续卷价格,SOI的容颜终究会老去,年轻貌美才是亘古不变的真理,而RFCMOS将可能是下一个受宠的年轻妃子。但能不能抓住机会,上位成功,需要自身的硬实力(目前NF偏差),也需要市场的审美来做出最终的结论。

5.GaN+SOI的两颗芯片设计

如果说pHEMT, SOI和RFCMOS是后宫嫔妃,那么HBT就像是皇帝。而HBT这个皇位坐太久了,也是到了该动一动的时候了。

Si基GaN,相比HBT,有更高的功率密度,且有更好的可靠性。但是GaN一方面是贵,另一方面GaN的线性相比HBT会差。而Si基GaN的价格相对友好,至于线性方面,WiFi7 DPD的使用,让GaN的这个劣势成为了一个不是问题的问题。而Si基GaN本来功率密度就更高,且可以应用在5-8V,这个功率的提升是当前HBT无法比拟的。对于高功率需求的室外路由器,这便是最好的突破口。

WiFi FEM的设计架构的发展,演绎着这么一幅画面:滚滚长江东逝水,浪花淘尽英雄。时代的浪花,淘尽的不仅是不同的工艺制程,也淘尽了不同时代的设计师。

基于此,我不禁思考,做芯片设计师好还是做芯片销售好呢?之后我将另起一篇文章对此进行讨论。


责编: 爱集微
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