რა არის RF MEMS და RF SOI ტექნოლოგიები? ვინ არის მომავალი რადიოსიხშირული ტექნოლოგიის მეპატრონე?
რა არის RF MEMS?
ე.წ. RF MEMS არის RF პროდუქტი, რომელიც დამუშავებულია MEMS ტექნოლოგიით. მოსალოდნელია, რომ RF-MEMS ტექნოლოგია მიაღწევს MMIC- თან ინტეგრაციის მაღალ ხარისხს, რაც შესაძლებელს გახდის სისტემის ინტეგრაციის ჩიპის (SOC) შექმნას, რომელიც აერთიანებს ინფორმაციის შეძენას, დამუშავებას, გადაცემას, დამუშავებას და შესრულებას. მიკროელექტრონიკის ტექნოლოგიის კონცეფციის თანახმად, არა მხოლოდ ვაფლის დონის წარმოება და მასობრივი წარმოება შეიძლება, არამედ აქვს დაბალი ფასის, მცირე ზომის, მცირე წონის და მაღალი საიმედოობის უპირატესობები. RF MEMS მოწყობილობები შეიძლება დაიყოს ორ მთავარ კატეგორიად: ერთს ეწოდება პასიური MEMS და მის სტრუქტურას მოძრავი ნაწილები არ აქვს; მეორეს აქტიური MEMS ეწოდება, რომელსაც აქვს მოძრავი სტრუქტურა. ელექტრული სტრესის მოქმედებით, მოძრავი ნაწილები დეფორმირდება ან გადაადგილდება. მისი გადამამუშავებელი ძირითადი ტექნოლოგიები იყოფა ოთხ კატეგორიად: პლანარული დამუშავების ტექნოლოგია, ნაყარი სილიციუმის კოროზიის ტექნოლოგია, მყარი ფაზური შეერთების ტექნოლოგია და LIGA ტექნოლოგია.
რადიოსიხშირული მიკროელექტრომექანიკური სისტემა (RF MEMS) არის MEMS ტექნოლოგიის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი გამოყენების სფერო, და იგი ასევე იყო კვლევითი ცხელი წერტილი MEMS სფეროში 1990-იანი წლებიდან. RFMEMS გამოიყენება რადიოსიხშირული და მიკროტალღური სიხშირის სქემებში სიგნალის დამუშავებისათვის და წარმოადგენს ტექნოლოგიას, რომელიც მნიშვნელოვან გავლენას მოახდენს არსებული რადარისა და კომუნიკაციების რადიოსიხშირული სტრუქტურის შესახებ. ინფორმაციის ასაკის დადგენისთანავე, უკაბელო კომუნიკაციების სფეროში, განსაკუთრებით მობილური კომუნიკაციების და სატელიტური კომუნიკაციების სფეროში, სასწრაფოდ საჭიროა ახალი მოწყობილობები დაბალი ენერგიის მოხმარებით, ულტრა მინიატურიზაციით და პლანარული სტრუქტურებით, რომელთა ინტეგრირებაც შესაძლებელია სიგნალის დამუშავების სქემები. დაფარეთ ფართო სიხშირის ზოლები, მათ შორის მიკროტალღური ღუმელი, მილიმეტრიანი ტალღა და ქვემილიმეტრიანი ტალღა. ამასთან, ამჟამინდელ საკომუნიკაციო სისტემებში ჯერ კიდევ არსებობს შეუცვლელი ჩიპური დისკრეტული კომპონენტების დიდი რაოდენობა, როგორიცაა ინდუქტორები, ცვალებადი კონდენსატორები, ფილტრები, დამაკავშირებლები, ფაზის გადამრთველები, გადართვის მასივები და სხვ., რომლებიც იქცნენ ბორკილად და ამცირებენ შემდგომი შემცირებას სისტემის ზომა. მოსალოდნელია ამ პრობლემის გადაჭრა RF MEMS ტექნოლოგიის აღმოცენებით. RF MEMS ტექნოლოგიის გამოყენებით წარმოებული პასიური მოწყობილობები შეიძლება პირდაპირ ინტეგრირდეს იმავე ჩიპში არსებულ აქტიურ სქემებთან, რათა მიაღწიონ რადიოსიხშირული სისტემების მაღალ ჩიპურ ინტეგრაციას, აღმოფხვრას დისკრეტული კომპონენტებით გამოწვეული პარაზიტული დანაკარგები და ნამდვილად მიაღწიონ მაღალ შეკავშირებას და დაბალ დაწყვილებას მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს სისტემის შესრულება.
რა უპირატესობა აქვს RF SOI– ს RF MEMS– სთან შედარებით?
უპირველეს ყოვლისა, RF SOI პროცესს შეუძლია იმუშაოს ძალიან მაღალი სიხშირით, Ft / Fmax აკმაყოფილებს 3 – დან 5 – ჯერ მეტი მილიმეტრიანი ტალღის მუშაობის სიხშირეს; RF SOI– ს შეუძლია მიაღწიოს მოწყობილობის დაწყობას, ამავდროულად გააუმჯობესოს ენერგიისა და ენერგოეფექტურობის კოეფიციენტი; მესამე, RF SOI ამ პროცესში გამოყენებული სუბსტრატი ამცირებს პარაზიტულ ეფექტებს, ასე რომ წარმოებულ RF ჩიპს აქვს უფრო მაღალი ხარისხის ფაქტორი, ნაკლები ზარალი და ხმაურის უკეთესი მაჩვენებელი. ამავე დროს, ეს სუბსტრატი ასევე აუმჯობესებს პროდუქტის იზოლაციის დონეს და სწორხაზოვნებას; მეოთხე, RF SOI– ს შეუძლია ინტეგრირება მოახდინოს ლოგიკისა და კონტროლის ფუნქციებში, რომელთა მიღწევა შეუძლებელია GaAs ტექნოლოგიით. ამიტომ, GaAs მოწყობილობები აღჭურვილი უნდა იყოს საკონტროლო ჩიპით. RF SOI ტექნოლოგიის გამოყენებით PA და კონტროლის ფუნქციები შეიძლება ინტეგრირებული იყოს ჩიპზე. ხარჯების შემცირებისას, ეს ასევე ზოგავს PCB– ს მნიშვნელოვან ადგილს. დაბოლოს, RF-SOI– ს გააჩნია უკანა კარიბჭის კომპენსაციის ფუნქცია, რომლის საშუალებითაც შესაძლებელია მილიმეტრიანი ტალღის რადიოსიხშირული წრეების სრულყოფილად მოწესრიგება, საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად.
ჩინეთის სმარტფონების ინდუსტრიის განვითარების ისტორიის განხილვის შემდეგ, Simao Technology- ს გენერალურმა მენეჯერმა ვანგ ცინგიუმ აღნიშნა, რომ სმარტფონების რაოდენობის ზრდასთან ერთად, RF-SOI– ზე მოთხოვნაც სწრაფად გაიზარდა, რამაც ჩინეთისთვის იშვიათი შესაძლებლობა მისცა RF-SOI– ს შემუშავება. შესაძლებლობები, მაგრამ ასევე ბევრი გამოწვევაა.
ამ ორი ტექნოლოგიიდან რომელი უფრო შესაფერისია მომავლისთვის?
RF მოწყობილობებისა და წარმოების პროცესის ბაზარი თბება და ეს ტენდენცია განსაკუთრებით აშკარაა ორი ძირითადი კომპონენტისთვის, რომლებიც გამოიყენება სმარტფონებში - RF გადართვის მოწყობილობებში და ანტენის ტიუნერებში. RF მოწყობილობების მწარმოებლები და მათი სამსხმელო პარტნიორები აგრძელებენ ტრადიციული RF ჩიპების ჩიპებსა და ტიუნერებს RF SOI პროცესის ტექნოლოგიის საფუძველზე, დღევანდელი 4G უსადენო ქსელებისთვის. ცოტა ხნის წინ, GlobalFoundries– მა შემოიტანა 45nm RF SOI პროცესი მომავალი 5G ქსელებისთვის. RF SOI არის სილიციუმის იზოლატორზე (SOI) ტექნოლოგიის RF ვერსია, რომელიც იყენებს ჩამონტაჟებული იზოლაციის სუბსტრატის მაღალი რეზისტენტობის მახასიათებლებს.
ბაზრის სტრუქტურის შეცვლის მიზნით, Cavendish KineTIcs, fabless IC დიზაინის კომპანია, ახდენს ახალი თაობის RF პროდუქტებისა და ანტენის ტიუნერების შექმნას ალტერნატიული პროცესის RF MEMS საფუძველზე.
RF ჩამრთველი და ტიუნერი მობილური ტელეფონის RF წინა მოდულის ორი ძირითადი კომპონენტია. RF წინა ნაწილი აერთიანებს სისტემის გაგზავნა / მიღებას. მათ შორის, RF ჩამრთველი ატარებს უკაბელო სიგნალს, ხოლო ტიუნერი ხელს უწყობს ანტენის ნებისმიერ სიხშირეზე მორგებას.
RF მოწყობილობებში ცვლილებების და პროცესის ტიპების ცვლილების გათვალისწინების გარეშეც, დღევანდელი RF ბაზრის გამოწვევები საკმარისად დამაბეზრებელია. Cavendish KineTIcs- ის პრეზიდენტმა და აღმასრულებელმა დირექტორმა პოლ დალ სანტომ თქვა: ”რამდენიმე წლის წინ, RF საკმაოდ მარტივი დიზაინი იყო, მაგრამ ახლა ყველაფერი მკვეთრად შეიცვალა. პირველ რიგში, თქვენი RF წინა გვერდი უნდა ემუშავა ძალიან ფართო დიაპაზონს. სიხშირის ზომა ვრცელდება 600 მეგაჰერციდან 3 გჰც-მდე. უფრო მოწინავე 5G ტექნოლოგიის გაჩენისთანავე, სიხშირული დიაპაზონი კიდევ უფრო გაფართოვდება 5GHz- დან 60GHz- მდე. ეს წარმოუდგენელი გამოწვევების წინაშე დგება ფრონტალური RF დიზაინერების წინაშე.
მობილური ტელეფონის OEM– ებმა უნდა განიცადონ ეს გამოწვევა, გააკეთონ კომპრომისები და განიხილონ ახალი კომპონენტების არჩევა. კერძოდ, RF კონცენტრატორებისა და ანტენის ჩამრთველებისთვის, ეს შეიძლება მიეკუთვნოს ორ ტექნოლოგიურ მოწყობილობას, რომელიც ეფუძნება RF SOI პროცესს და RF MEMS პროცესს.
RF SOI არის წარმოების პროცესი, რომელიც ამჟამად მუშაობს. RF SOI ტექნოლოგიაზე დაფუძნებულ მოწყობილობებს შეუძლიათ დააკმაყოფილონ ამჟამინდელი მოთხოვნები, მაგრამ მათ გარკვეული ტექნიკური პრობლემები ექმნებათ. გარდა ამისა, ბაზარზე კვლავ ფასების ზეწოლაა. როგორც მოწყობილობები მიგრირებენ 200 მმ-დან 300 მმ-მდე ვაფლი, ეს ასევე გარკვეულ პრობლემებს გამოიწვევს.
ამის საპირისპიროდ, RF MEMS– ს აქვს რამდენიმე საინტერესო მახასიათებელი და გარკვეულ სფეროებში აქვს პროგრესი. სინამდვილეში, Cavendish KineTIcs– მა თქვა, რომ მისი MEMS ანტენის ტიუნერი, რომელიც დაფუძნებულია RF MEMS პროცესზე, გამოიყენება Samsung– ის და სხვა OEM– ების მიერ.
კრის ტეილორი, Strategy AnalyTIcs– ის ანალიტიკოსი ამბობს: "RF MEMS– ს შეუძლია უზრუნველყოს ძალზე დაბალი წინააღმდეგობის გაწევა, რაც ამცირებს ჩასმის დანაკარგს. ამასთან, RF MEMS– ს არ გააჩნია წარმოების გამოცდილება და მაღალი მოცულობის უკაბელო სისტემის OEM– ები ბრმად არ ფოკუსირებენ ახალზე ტექნოლოგიები და მცირე მომწოდებლები იხდიან. რა თქმა უნდა, RF SOI მოწყობილობებთან შედარებით, RF MEMS– ის ფასი საკმარისად კონკურენტუნარიანი უნდა იყოს, მაგრამ არსებობს კიდევ ერთი მთავარი დაბრკოლება, რომ OEM– ებს სჭირდებათ პროდუქტის საიმედოობის გადამოწმება და მომარაგების საიმედო წყაროები სჭირდებათ. ”
RF წინა დასასრული
სმარტ – ტელეფონები არის დიდი ბაზარი, რომელიც აერთიანებს RF– კონცენტრატორებს, ანტენის სიგნალებს და სხვა კომპონენტებს ბიზნეს გარემოში. მისი მონაცემების ნახვა ღირს. Pacific Crest Securities– ის მონაცემების თანახმად, 2017 წელს გლობალური სმარტფონების გზავნილები 1% –ით გაიზრდება. 2016 წელს სმარტფონების წლიური ზრდის ტემპი მხოლოდ 1.3% იყო.
მეორეს მხრივ, იოლ დეველპემენტის მონაცემებით, სმარტფონებისათვის RF წინა მოდულების / კომპონენტების საბაზრო ზომა, სავარაუდოდ, 10.1 წლის 2016 მილიარდი აშშ დოლარიდან 22.7 მილიარდ აშშ დოლარამდე 2022 წელს გადადის. Strategy Analytics– ის თანახმად, 2016 წელს RF კონცენტრატორის ბაზრის ღირებულება 1.7 მილიარდი აშშ დოლარი იყო.
როგორც OEM აგრძელებს სმარტფონებს RF დამატებითი კომპონენტების დამატებაში, RF ბაზარი იზრდება. ”Multi-band LTE ასევე პოპულარული ხდება დაბალი დონის მოწყობილობებისთვის”, - ამბობს ტეილორი Strategy Analytics- ისთვის. ”RF ჩამრთველის კომპონენტის ბაზარი იზრდება.”
მობილური ტელეფონის ქსელის 4G ან გრძელვადიანი ევოლუციის (LTE) გადასვლის პროცესში გაიზარდა RF მობილური მოწყობილობების რაოდენობა თითოეული მობილური ტელეფონისთვის. ”გადაზიდვების ერთეული, რომელზეც ვსაუბრობთ, ძალიან დიდია”, - თქვა ტეილორმა. "დღესდღეობით, RF ჩამრთველი მოწყობილობების უმეტესობა (არა ყველა) გამოიყენება მობილურ ტელეფონებში და მათი უმეტესობა იყენებს RF SOI- ს წარმოების პროცესებს. RF MEMS ჯერ კიდევ ჩნდება და უმნიშვნელოა RF SOI კონცენტრატორებთან შედარებით."
RF კონცენტრატორების უზარმაზარი გადაზიდვების მიუხედავად, ბაზარზე კონკურენცია სასტიკია და ფასების წნევაც მეტია. ტეილორი ამბობს, რომ ამ მოწყობილობებისთვის საშუალო გასაყიდი ფასი (ASP) 10-დან 20 ცენტია.
ამავე დროს, მარტივ სისტემაში, RF წინა ბოლო შედგება მრავალი კომპონენტისგან - დენის გამაძლიერებელი, დაბალი ხმაურის გამაძლიერებელი (LNA), ფილტრი და RF ჩამრთველი.
რენდი ვოლფმა, GlobalFoundries– ის ტექნიკოსმა, ბოლო გამოსვლაში თქვა: ”დენის გამაძლიერებლის მთავარი მიზანია უზრუნველყოს საკმარისი ენერგია თქვენი სიგნალის ან ინფორმაციის დანიშნულების ადგილზე მისაღებად.
LNA აძლიერებს ანტენის მცირე სიგნალს. RF ჩამრთველი აგზავნის სიგნალს ერთი კომპონენტიდან მეორეზე. ”ფილტრი ხელს უშლის არასასურველი სიგნალების უკანა ბოლოში შესვლას”, - თქვა ვოლფმა.
მობილურ ტელეფონებზე, 2G და 3G უსადენო ქსელების რადიოსიხშირული ფუნქციები ძალიან მარტივია. 2G– ს აქვს მხოლოდ ოთხი სიხშირის ზოლი, ხოლო 3G– ს აქვს ხუთი სიხშირის ზოლი. მაგრამ 4G– ს აქვს 40 – ზე მეტი სიხშირის ზოლი. 4G არა მხოლოდ აერთიანებს 2G და 3G სიხშირის დიაპაზონებს, არამედ ახორციელებს 4G სიხშირის დიაპაზონის სერიას.
გარდა ამისა, მობილური ოპერატორებმა განათავსეს ტექნოლოგია, რომელსაც ეწოდება გადამზიდავი აგრეგაცია. ოპერატორის აგრეგაცია აერთიანებს მრავალ არხს ან კომპონენტის მატარებელს მონაცემთა დიდ მილსადენში, უკაბელო ქსელებში უფრო მაღალი გამტარობისა და მონაცემთა სწრაფი სიჩქარის მისაღწევად.
იმისათვის, რომ გაუმკლავდნენ მრავალჯერადი სიხშირის დიაპაზონებს და გადამზიდავების აგრეგაციას, OEM მწარმოებლებს სჭირდებათ რთული RF წინა მოდულები. დღევანდელი RF წინა მოდულების ინტეგრირება მოხდება ორი ან მეტი მულტიმოდური და მრავალბოლიანი ენერგიის გამაძლიერებლების, აგრეთვე მრავალი კონცენტრატორისა და ფილტრის საშუალებით. "ეს დამოკიდებულია RF- ის გამოყენებულ არქიტექტურაზე. ენერგიის გამაძლიერებლების რაოდენობა განისაზღვრება მობილური ტელეფონის მიმართვადი რეგიონალური სიხშირის ზოლების მიხედვით." Qorvo Mobile– ს სტრატეგიული მარკეტინგის მენეჯერმა Abhiroop Dutta– მ თქვა: ”ერთიანი SKU– ს გამოყენება მრავალ – რეგიონალური / გლობალური ფიჭური ბაზრის მოსაგვარებლად, ტიპიურ“ სრულ Netcom ”მობილურ ტელეფონს აქვს ძალიან ფართო სიხშირის დიაპაზონი. ამ მობილური ტელეფონის ბოლო მოდულისთვის, საინჟინრო არჩევანია RF ფრონტ-ფონის ქვედანაირი მოდულის გამოყენებით, მაღალი, საშუალო და დაბალი სიხშირის დიაპაზონის სხვადასხვა მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად. "
ამის საპირისპიროდ, არსებობს კიდევ ერთი სიტუაცია, როდესაც სმარტფონის OEM– ებმა შეიძლება შექმნან გამოყოფილი ტელეფონები კონკრეტული ბაზრებისთვის. "მაგალითად, ეს არის მობილური ტელეფონი ჩინეთის მატერიკალური ბაზრისთვის. ამ შემთხვევაში, RF– ს ფრონტ – ედმა მხარი უნდა დაუჭიროს რეგიონისთვის დამახასიათებელ სიხშირეებს," - თქვა დუტამ.
Cavendish Kinetics– ის თანახმად, LTE მობილურ ტელეფონზე ორი ანტენაა, მთავარი ანტენა და მრავალფეროვნების ანტენა. ძირითადად, ძირითადი ანტენა გამოიყენება ფუნქციების გადასაცემად / მისაღებად, ხოლო მრავალფეროვნების ანტენა გამოიყენება მობილური ტელეფონის downlink მონაცემების სიჩქარის გასაზრდელად.
რეალურ მუშაობაში, სიგნალი ჯერ მთავარ ანტენას აღწევს, შემდეგ კი გადადის ანტენის ტიუნერზე, რაც საშუალებას აძლევს სისტემას შეცვალოს ნებისმიერი სიხშირის დიაპაზონი. შემდეგ, სიგნალი შედის RF კონცენტრატორების სერიაში. ”ის გადადის შესაბამის სიხშირეზე, რომლის გამოყენება გსურთ, როგორიცაა GSM, 3G ან 4G”, - თქვა Wolf of GlobalFoundries. "იქიდან, სიგნალი შედის ფილტრში, შემდეგ ენერგიის გამაძლიერებელი და ბოლოს მიმღები."
ამ სირთულის გათვალისწინებით, მობილური ტელეფონის OEM– ებს გარკვეული გამოწვევები აქვთ, ხოლო ენერგიის მოხმარება და ზომა კრიტიკულია. ”ამ სირთულის გამო, სიგნალს უფრო მეტი დანაკარგი ექნება წინა ნაწილში, რაც უარყოფითად აისახება თქვენი რესივერის ხმაურის მთლიან მაჩვენებელზე”, - თქვა ვოლფმა.
ცხადია, RF შეცვლა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ამ პრობლემის მოგვარებაში. ზოგადად, ჭკვიანი ტელეფონი შეიძლება შეიცავდეს 10 – ზე მეტ RF ჩამრთველ მოწყობილობას. ძირითადი RF ჩამრთველი იყენებს ერთ ბოძზე ერთი გადაყრის (SPST) კონფიგურაციას. ეს არის მარტივი გამორთვა.
დღეს OEM მწარმოებლები იყენებენ უფრო რთულ გადართვის ტიპებს. Ron * Coff არის RF კონცენტრატორების ძირითადი მაჩვენებელი. პერგრინის ნახევარგამტარის თანახმად, "რონ * კოფი ასახავს რამდენ დანაკარგს (რონს ან რეზისტენტულობას) ხდება RF სიგნალი, როდესაც ჩართულია" ჩართვა "მდგომარეობაში, და რამდენის ენერგია გადის RF სიგნალს კონდენსატორის საშუალებით, როდესაც ჩამრთველია "გამორთული" მდგომარეობის (Coff ან გამორთვის სიმძლავრის) თანაფარდობაში. "
საერთო ჯამში, ის, რაც OEM მწარმოებლებს სჭირდებათ არის RF ჩამრთველი, ჩასმის დაკარგვის გარეშე და კარგი იზოლაციით. ჩასმის დაკარგვა ეხება სიგნალის ენერგიის დაკარგვას. თუ RF ჩამრთველი ვერ მიაღწევს კარგ იზოლაციას, სისტემა შეიძლება შეექმნას ჩარევას. ”ზოგადად, RF წინა პლანზე გამოწვევაა მუდმივად მზარდი შესრულების მოთხოვნების მხარდაჭერა და განვითარებადი სტანდარტებისა და სიხშირეების დიაპაზონის ზრდა. არა მხოლოდ ის, რომ მობილური ტელეფონები თხელი ხდება, RF გადაწყვეტილებების პაკეტის ზომაც იკლებს. Qorvo– ს დუტამ თქვა, რომ ძირითადი ინდიკატორები, როგორიცაა ჩასმის დანაკარგი, ანტენის ენერგია და იზოლაცია, კვლავ ძალისხმევაა RF პროდუქტის პორტფელის გადაწყვეტილებების უწყვეტი განვითარებისათვის.
გადაწყვეტა
დღეს მობილური ტელეფონების ენერგიის გამაძლიერებელი ძირითადად იყენებს გალიუმის არსენიდის (GaAs) ტექნოლოგიას. რამდენიმე წლის წინ, OEM– ებმა მიგრაცია წარმოების პროცესებში, როგორიცაა რადიოსიხშირული კონცენტრატორები GaAs– დან და საფირონიდან (SoS) RF SOI– ზე. GaAs და SoS SOI- ს ვარიანტებია და RF კონცენტრატორები უფრო და უფრო რთულდებიან, ეს ორი პროცესი ძალიან ძვირდება.
RF SOI განსხვავდება მთლიანად ამოწურული SOI (FD-SOI) და შესაფერისია ციფრული პროგრამებისთვის. FD-SOI– ს მსგავსი, RF SOI– ს აქვს ძალიან თხელი საიზოლაციო ფენა სუბსტრატში, რომელსაც შეუძლია მიაღწიოს მაღალი ავარია ძაბვის და დაბალი გაჟონვის დენის.
პიტერ რაბენიმ, GlobalFoundries RF ბიზნესის განყოფილების ხელმძღვანელმა, თქვა: ”მობილური ბაზარი კვლავ ოპტიმისტურად არის განწყობილი RF SOI– ს მიმართ, რადგან მას შეუძლია უზრუნველყოს დაბალი ჩასმის დანაკარგი, დაბალი ჰარმონიკა და მაღალი ხაზოვნება ფართო სიხშირის დიაპაზონში, კარგი შესრულების და ხარჯების ეფექტურობის მისაღწევად. "
დღეს ისეთი კომპანიები, როგორიცაა Qorvo, Peregrine და Skyworks გთავაზობთ RF კონცენტრატორებს RF SOI– ზე დაფუძნებული. ჩვეულებრივ, RF ჩამრთველების მწარმოებლები იყენებენ ფუჟნარს ამ პროდუქტების წარმოებისთვის. GlobalFoundries, STMicroelectronics, TowerJazz და UMC ლიდერობენ RF SOI- ს სამსხმელო ბიზნესში.
ამიტომ, OEM– ებს მრავალი არჩევანი აქვთ კომპონენტების მომწოდებლებსა და სამსხმელო პროდუქტებში. ჩვეულებრივ, სამსხმელო მასალები უზრუნველყოფს RF SOI პროცესებს, მოიცავს 180 კმ-დან 45 ნმ-მდე კვანძებს და ვაფლის სხვადასხვა ზომებს.
იმის გადაწყვეტა, თუ რომელი კვანძი გამოვიყენოთ, დამოკიდებულია კონკრეტულ პროგრამაზე. ვუ კუნმა, UMC– ს ბიზნესის მენეჯმენტის ვიცე-პრეზიდენტმა, თქვა: ”RF SOI ტექნოლოგიის სპეციფიკაციასთან დაკავშირებით, ყველაფერი უნდა განიხილონ ტექნიკური გადაწყვეტილებები, რომლებიც შესაფერისია ტერმინალის პროგრამებისთვის ტექნიკური შესრულების, ხარჯების და ენერგიის მოხმარების თვალსაზრისით.
მრავალჯერადი ვარიანტების არსებობის შემთხვევაშიც, RF ჩამრთველის მწარმოებლები რამდენიმე გამოწვევას აწყდებიან. თავად RF ჩამრთველი შეიცავს ველის ეფექტის ტრანზისტორს (FET). უმეტეს მოწყობილობებთან ერთად, FET– ზეც მოქმედებს არასასურველი არხის წინააღმდეგობა და ტევადობა.
RF კონცენტრატორებში FET გამოიყენება სტეკებში. ზოგადად რომ ვთქვათ, დღევანდელი RF კონცენტრატორებში 10 – დან 14 FET– მდე იკვრება. ექსპერტების აზრით, FET– ების რაოდენობის ზრდასთან ერთად, მოწყობილობებს შეიძლება შეექმნათ პრობლემები ჩასმის დაკარგვასა და წინააღმდეგობასთან დაკავშირებით.
კიდევ ერთი პრობლემაა ტევადობა. Skyworks– მა 2014 წელს გამოაქვეყნა სტატია სათაურით "SOI ტექნოლოგიის უახლესი მოვლენები და სამომავლო ტენდენციები RF აპლიკაციებში", სადაც ნათქვამია: "RF კონცენტრატორებში 30% ან მეტი არასასურველი ტევადობა მოდის მოწყობილობის ურთიერთკავშირზე. ურთიერთკავშირი არის მეტალი ფენის ან მიკროგაყვანილობის სქემა, RF SOI– ზე დაფუძნებული კონცენტრატორების ჩათვლით.
საერთოდ, 4G მობილურ ტელეფონებში, RF კონცენტრატორების ძირითადი წარმოების პროცესია 180 ნმ და 130 ნმ კვანძები 200 მმ ვაფლებზე. მრავალი (მაგრამ არა ყველა) ურთიერთდაკავშირებული ფენა დაფუძნებულია ალუმინზე. ალუმინის ურთიერთკავშირები მრავალი წლის განმავლობაში გამოიყენება IC ინდუსტრიაში და იაფია, მაგრამ მათ ასევე აქვთ უფრო მაღალი ტევადობა.
ამიტომ, სპილენძი გამოიყენება შერჩეულ ფენებში RF მოწყობილობებში. სპილენძი უკეთესი გამტარია და ნაკლები წინააღმდეგობა აქვს ვიდრე ალუმინს. ნგ-მა თქვა: "ტრადიციული ლითონის დასტა, რომელიც გამოიყენება 130 ნმ RF CMOS პროცესის პროდუქტებში, მოიცავს ეფექტურობას ალუმინის ურთიერთდაკავშირების ფენებს და სპილენძის ურთიერთკავშირის ფენებს. ეს საუკეთესო გამოსავალია ხარჯისა და წარმადობის დასაბალანსებლად. RF SOI– ს გადაწყვეტილებები, როგორც წესი, შეიცავს ალუმინის ლითონის ფენების გარკვეულ რაოდენობას და ერთი ან რამდენიმე სპილენძის ფენას.
ჩვეულებრივ, სპილენძი გამოიყენება როგორც ულტრა სქელი ლითონის ფენა ზედა ფენაზე, რაც ხელს შეუწყობს პასიური მოწყობილობის მუშაობის გაუმჯობესებას. მან თქვა: "უმჯობესია გამოიყენოთ სქელი ზედა ლითონი, როგორიცაა სპილენძი, რომელსაც შეუძლია ომიკური დანაკარგების შემცირება და მუშაობის გაუმჯობესება".
ცოტა ხნის წინ, RF აღჭურვილობის მწარმოებლებმა გადავიდნენ 200 მმ ვაფლებიდან 300 მმ ვაფლებში და მათი პროცესის კვანძებიც გადაინაცვლეს 130 ნმ-დან 45 ნმ-მდე. საერთოდ, 300 მმ ქსოვილები მხოლოდ სპილენძის ურთიერთდაკავშირებებს იყენებენ.
მხოლოდ სპილენძის ურთიერთკავშირის გამოყენებით, RF ჩამრთველის მწარმოებლებს შეუძლიათ შეამცირონ სიმძლავრე. ამასთან, 300 მმ ვაფლიმ გაზარდა წარმოების ხარჯები, რაც გარკვეულ წინააღმდეგობებს იწვევს ბაზარზე. ერთის მხრივ, ხარჯზე მგრძნობიარე მობილური ტელეფონის OEM მოითხოვს RF კონცენტრატორებს, რომ მათი ფასები დაბალი იყოს. მეორეს მხრივ, RF მოწყობილობების მწარმოებლები და სამსხმელო ქარხნები იმედოვნებენ, რომ შეინარჩუნებენ მოგებას.
”დღეს, RF SOI მოწყობილობების ძალიან მცირე რაოდენობა წარმოებულია 300 მმ ვაფლებზე”, - თქვა ნგ. ”ამ სიტუაციას მრავალი მიზეზი აქვს, მათ შორის 300 მმ RF SOI სუბსტრატის ღირებულება / ხელმისაწვდომობა და ინფრასტრუქტურა, რომელიც ხელს შეუწყობს პოსტსილიციუმის დამუშავებას. ამასთან, ჩვენ ველით, რომ ეს გამოწვევები მნიშვნელოვანი იქნება მომდევნო რამდენიმე წლის განმავლობაში. გადაწყდა და შემდეგ მაღალი მოცულობის RF SOI პროგრამების უმეტესი ნაწილი მიგრირდება 300 მმ ვაფლებში. "
მანამდე, ინდუსტრიას შეიძლება შეექმნას 300 მმ მიწოდების და მოთხოვნის პრობლემა. "ჩვენ გვჯერა, რომ სანამ მეტი წარმოება მიგრირდება 300 მმ-იან ვაფლებში, ბაზარი ყოველთვის შეექმნება მოკლე მომარაგების გამოწვევას. რამდენად სწრაფად ამოქმედდება წარმოების მოცულობა და რამდენად დიდია მოთხოვნა, აისახება მიწოდებისა და მოთხოვნის წინააღმდეგობაში." Მან თქვა.
დღევანდელი RF SOI პროცესი შესაფერისია 4G მობილური ტელეფონებისთვის. GlobalFoundries იმედოვნებს, რომ გამოირჩევა 5G კონკურსში და ცოტა ხნის წინ დაიწყო 45 ნმ RF RF SOI პროცესი 5G პროგრამებისთვის. ეს პროცესი იყენებს SOI სუბსტრატს, რომელიც გამდიდრებულია მაღალი წინააღმდეგობის ჭაბურღილებით.
5G არის 4G ქსელების განახლება. დღევანდელი LTE ქსელის სიხშირის დიაპაზონი 700 მეგაჰერციდან და 3.5 გჰც-მდეა. ამის საპირისპიროდ, 5G არა მხოლოდ LTE– სთან თანაარსებობს, არამედ იმუშავებს მილიმეტრიანი ტალღის დიაპაზონში 30 GHz– დან 300 GHz– მდე. 5G გაზრდის მონაცემთა გადაცემის სიჩქარეს 10Gbps– ზე მეტზე, რაც 100 – ჯერ აღემატება LTE– ს. მაგრამ 5G– ის ფართომასშტაბიანი განთავსება მოსალოდნელია 2020 წელს და მის შემდეგაც.
ნებისმიერ შემთხვევაში, 5G- ს ახალი კომპონენტი სჭირდება. "(45nm RF SOI) ძირითადად ორიენტირებულია 5G მილიმეტრიანი ტალღის წინა ბოლოზე. იგი აერთიანებს PA, LNA, შეცვლას და ფაზის გადამრთველს, რათა შეიქმნას ინტეგრირებული მილიმეტრიანი ტალღის კონტროლირებადი სხივი 5G სისტემებისთვის." - თქვა რაბენიმ GlobalFoundries– ისგან.
5G– სთვის სხვა გადაწყვეტილებებიც არსებობს და RF MEMS ერთ – ერთი მათგანია. ამას გარდა, TowerJazz- მა და სან დიეგოს კალიფორნიის უნივერსიტეტმა ახლახანს აჩვენეს 12Gbps 5G ფაზური მასივის ჩიპსეტი. ჩიპსეტი იყენებს TowerJazz- ის SiGe BiCMOS ტექნოლოგიას.
რომელი პროცესი მოიგებს? მხოლოდ დრო გვეტყვის პასუხს. ”გაუგებარია, აქვს თუ არა RF MEMS- ს უპირატესობა 5G აპლიკაციებში,” - თქვა ტეილორმა Strategy Analytics- სთვის.
რა არის RF MEMS?
RF SOI– ზე დაფუძნებული RF კონცენტრატორები განაგრძობენ დომინირებას, მაგრამ ახალი ტექნოლოგიის RF MEMS– ს შეიძლება ჰქონდეს გარკვეული საცხოვრებელი ფართი. "დროთა განმავლობაში SOI- მ წარმოუდგენელი პროგრესი განიცადა. წინააღმდეგობა შემცირდა და ხაზოვანიობა უკეთესი გახდა." თქვა დაველ სანტომ კავენდიშის კინეტიკის შესახებ. "მაგრამ SOI გადართვის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ტრანზისტორი არის ჩართული ან გამორთული. როდესაც ის ჩართულია, შესრულება არ არის ძალიან კარგი, ხოლო როდესაც ის გამორთულია, არც ისე კარგია.
მრავალი წლის განმავლობაში, RF MEMS ტექნოლოგია სტაბილურად ვითარდებოდა. დღეს Cavendish, Menlo Micro და WiSpry (AAC Technologies) ავითარებენ RF MEMS- ს მობილური პროგრამებისთვის.
RF MEMS განსხვავდება სენსორზე დაფუძნებული MEMS– ისგან, როგორიცაა გიროსკოპები და ამაჩქარებლები. სენსორი MEMS გარდაქმნის მექანიკურ ენერგიას ელექტრულ სიგნალებად. ამის საპირისპიროდ, RF MEMS მხოლოდ სიგნალის გადაცემას ახორციელებს.
თავდაპირველად, ისეთმა კომპანიებმა, როგორიცაა Cavendish– მა, RF SOI– ს და სხვა პროცესების გამოყენებით გამოიყენეს RF MEMS ტექნოლოგია ანტენის გამწმენლის ბაზარზე.
"თუ ანტენა დაფიქსირებულია, ჩვენ ვერ გავაკეთებთ მას სხვადასხვა სიხშირის ზოლის მხარდაჭერისთვის. ასე რომ, ანტენის რეგულირებაა საჭირო", - თქვა დალ სანტომ. "ახლა, ძირითადი მეთოდი არის გადართვა, ან სხვადასხვა ფიქსირებულ კონდენსატორებს შორის გადართვა, ან სხვადასხვა ფიქსირებულ ინდუქტორებს შორის გადართვა. პრობლემა ის არის, რომ ანტენა არის მაღალი Q მოწყობილობა. თქვენ უნდა იყოთ ფრთხილად, წინააღმდეგ შემთხვევაში, ეს გამოიწვევს დანაკარგის დაკარგვას. გამოსხივების მაჩვენებლები. "
ამის საპირისპიროდ, კავენდიშის ტიუნერს აქვს 32 განსხვავებული ტევადობის დიაპაზონი. "ისინი სრულად არის პროგრამირებადი და აქვთ ძალიან კარგი მაღალი ხარისხის Q შესრულება. ასე რომ, გამოსხივების ეფექტურობის დაკარგვა ძალიან დაბალია. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ისინი ანტენის გასარეგულირებლად იმ სიხშირის სიხშირეზე, რომლის მხარდაჭერაც გჭირდებათ." Მან თქვა.
მომავლისკენ, Cavendish გეგმავს RF SOI მოწყობილობების მიღებას უფრო მეტ RF ჩამრთველ სფეროში. მან თქვა: ”თუ RF SOI- ს შეცვლით ნამდვილი ჩამრთველით, ეს არის MEMS ჩამრთველი და თქვენი მიმღების ან გადამცემის ჩასმის დანაკარგი შემცირდება.” Მან თქვა.
ამასთან, ჩაანაცვლებს თუ არა RF MEMS მოწყობილობები RF SOI– ზე დაფუძნებულ მოწყობილობებს? ამ საკითხთან დაკავშირებით, TowerJazz- ს შეუძლია წარმოადგინოს გარკვეული ინფორმაცია. TowerJazz უზრუნველყოფს RF SOI- ს ტრადიციულ ტექნოლოგიას და ასევე Cavendish's RF MEMS მოწყობილობების სამსხმელო მომწოდებელია.
"RF MEMS და RF SOI შეიძლება ჰქონდეს მცირე გადაფარვები იმავე პროგრამების კონკურენციაში. ზოგადად, ისინი ერთმანეთს ავსებენ. RF MEMS გამოიყენება ყველაზე მოთხოვნადი პროგრამებისთვის, ხოლო RF SOI გამოიყენება დანარჩენი პროგრამებისთვის", - თქვა TowerJazz– მა მარკო რასანელიმ , RF / მაღალი ხარისხის ანალოგური ბიზნეს განყოფილების უფროსი ვიცე-პრეზიდენტი და გენერალური მენეჯერი.
”RF SOI ტექნოლოგია განაგრძობს განვითარებას და ის კვლავ ხელმისაწვდომია RF ჩართვის პროგრამებისთვის და ზოგიერთი დაბალი ხმაურის გამაძლიერებლის ბაზრებისთვის”, - თქვა რაკანელმა. "ამასთან, ზოგიერთ სპეციალურ პროგრამაში, ალტერნატიულმა ტექნოლოგიებმა, როგორიცაა SiGe დაბალი ხმაურის გამაძლიერებლებისთვის და MEMS კონცენტრატორებისთვის, შეუძლია უზრუნველყოს უკეთესი ხაზოვანი ან ნაკლები ზარალი. მოკლედ, RF SOI გააგრძელებს გაფართოების ბაზარს. მომსახურება, სხვა ტექნოლოგიებიც განვითარდება "
RF MEMS– მა ადგილი დაიკავა ანტენის ტიუნერების ბაზარზე და შესაძლებელია თუ არა მას ანტენის გავრცელება RF ჩამრთველის ბიზნესზე, ჯერ გადამოწმებულია. ”მომავალში, ჩამონტაჟებულ RF SOI- სთან შედარებით, RF MEMS დაგეხმარებათ მობილური ტელეფონების მონაცემთა სიჩქარის გაზრდაში უფრო ხაზოვანი და დაბალი ზარალის კონცენტრატორების გამოყენებით.” Მან თქვა. "RF MEMS– ში ლითონის ფირფიტებს პირდაპირ" და "რეჟიმში დაუკავშირდება ლითონის, დაბალი დანაკარგის, წრფივი კავშირის შესაქმნელად. მაღალი ხაზოვნება საშუალებას იძლევა უფრო მეტი სიხშირის ზოლები და უფრო რთული მოდულაციის სქემები, რითაც იზრდება ტელეფონის მონაცემთა სიჩქარე.
ჩვენი სხვა პროდუქტი:
