提高射频功率放大器效率技术路线及其比较

　　当前，大部分手机PA都是采用GaAs和InGaP HBT技术，只有一小部分采用的是RF CMOS工艺制造。与GaAs器件相比，RF CMOS技术能够实现更高的集成度，而且成本也更低。

　　然而，并非所有消费电子产品的理想选择。例如无线网络和手机市场就被GaAs PA所统治，因为它可以支持高频率和高功率应用，而且效率很高。另一方面，RF CMOS PA则在蓝牙和ZigBee应用领域占据主导地位，因为它一般运行功率更低，而且性能要求没有那么苛刻。

　　目前，对于高性能PA应用，GaAs仍然是主要技术，只有它才能满足大部分高端手机和无线网络设备对性能的苛刻要求。 在集成度方面，如果要集成进收发器、基带和PA，那么，就需要采用一种新的硅工艺。然而，业界在这方面的趋势是继续让PA和收发器彼此分开，采用不同的封装，并以GaAs来实现这样的集成。

　　SiGe有望超越GaAs工艺占据主流

　　SiGe BiCMOS 工艺技术几乎与硅半导体超大规模集成电路(VLSI)行业中的所有新工艺技术兼容，包括绝缘体硅(SOI)技术和沟道隔离技术。随着击穿电压和高性能无源部件集成技术的发展，SiGe 正逐渐渗透至传统的GaAs领地—即手机功率放大器应用的领域。

　　一般来说，手机功率放大器必须能在高压下应对10:1的电压驻波比(VSWR)，并能发送+28dBm(用于CDMA手机)到+35dBm(用于GSM手机)的信号。为了制造出满足严格的手机技术要求的 SiGe 功率放大器，SiGe 半导体公司采用fT为 30GHz 的主流 SiGe 工艺，着眼于抢占过去由GaAs功率放大器在击穿电压、线性性能、效率以及集成性能上所占有的优势。

　　采用SiGe技术的优势之一是提高集成度。设计人员可在功率放大器周围集成更多的控制电路，这样，最终的器件就更加节省空间，从而为集成更多无线功能的提供令了潜力。例如，采用 SiGe技术，设计人员就可以将功率放大器和 RF 电路集成在一起，却不会影响功率放大器的效率，从而延长手机电池的寿命。目前，采用SiGe技术推出射频功率放大器的公司包括：SiGe半导体公司、Maxim、飞思卡尔、Atmel等公司。利用SiGe BiCMOS制造工艺进行代工的供应商主要是IBM以及台积电(TSMC)。

　　如图1所示为可见，SiGe技术在射频器件上的应用已经跟RF CMOS技术相当，有理由相信，下一步目标就是超越GaAs技术而占据主流。

　　本文总结

　　随着多种无线通信标准在手持设备上的应用，只有进一步降低射频功率放大器的功耗，才能延长便携式设备的电池使用时间，从而获得更加的用户体验。本文通过对射频功率放大器所采用的三种主要工艺技术进行的简要比较，指出未来的发展趋势在于采用SiGe工艺技术来制造射频功率放大器，这是无线电电子系统设计工程师需要关注的技术趋势。