3G終端PA市場基本上掌握在四強(qiáng)手中 CMOS PA難再為繼
3G終端PA的主流制造工藝是砷化鎵,CMOS工藝雖然開始滲透到RF前端,但用CMOS工藝制造出來的PA在效率和功率等方面達(dá)不到3G終端產(chǎn)品的設(shè)計要求,因此CMOS PA基本上將無緣3G市場。目前CMOS PA主要應(yīng)用在低端GSM/GPRS手機(jī)上。
TriQuint半導(dǎo)體公司中國區(qū)總經(jīng)理熊挺指出:“CMOS PA雖然有價格優(yōu)勢,但由于其工藝的局限性,功率、效率和線性度等性能一直在追趕砷化鎵PA,短期內(nèi)看不到后來居上的可能性。目前CMOS PA大部分用在中低端手機(jī)終端上,如山寨GSM手機(jī)。”
對于3G基站市場來說,未來的主流發(fā)展趨勢也將是砷化鎵PA,盡管目前GSM/GPRS基站主要采用的是LDMOS PA。
熊挺說:“今天的3G基站大部分用LDMOS PA,但未來的3G、LTE基站大部分將采用砷化鎵PA。我們開發(fā)的28V砷化鎵雙極HVT工藝可使PA的功率達(dá)到100-200W功率,效率高達(dá)45%以上。這一性能已超過當(dāng)今最好的LDMOS PA?!?
WCDMA終端用PA
最近,Anadigics發(fā)布了最新型 AWT66xx系列HELP4 WCDMA單頻PA,該系列PA包括AWT6621、AWT6622、AWT6624、AWT6625和AWT6628五款產(chǎn)品,每款產(chǎn)品適用于特定的無線頻帶。

與該公司前一代HELP3 WCDMA PA產(chǎn)品相比,AWT66xx系列PA有了兩個重要的改進(jìn),一是增加了線性度,而是進(jìn)一步增加了輸出功率、提高了效率和降低了靜態(tài)功耗。
“盡管尺寸沒有什么變化,仍然是3×3×1mm?!盇nadigics CEO Mario Rivas說:“但HELP4 WCDMA PA的最大輸出功率從前一代的28.25dBm提高到了28.8dBm,效率從前一代的40%提高到41%,靜態(tài)電流從前一代的8mA大幅降低到3mA以下?!?
HELP4 WCDMA PA的其它杰出性能還包括:1)包含高性能的定向耦合器,這使得系統(tǒng)設(shè)計師可節(jié)省一個外部耦合器;2)每款PA均與HSPA和HSPA兼容,具有最高的速率等級;3)每款PA均具有三種模式狀態(tài),通話時可在多個功率級下獲得最高的功率效率,從而可使得電池使用時間可延長高達(dá)75%,使手機(jī)有超長的通話時間;4)在關(guān)機(jī)模式下,這些產(chǎn)品的靜態(tài)電流和泄漏電流均非常低。
Anadigics北中國區(qū)銷售經(jīng)理Kevin He補充道,HELP4 WCDMA/HSPA PA消耗的靜態(tài)電流也不到標(biāo)準(zhǔn)的雙態(tài)PA的1/3,這使得3G手機(jī)的待機(jī)時間也可得到大幅延長。
AWT66xx系列PA目前已進(jìn)行批量生產(chǎn),Anadigics可根據(jù)客戶需求提供全套評估工具。Mario Rivas表示:“高通是我們的一個主要合作伙伴?!?
TriQuint最近也推出了支持高通(Qualcomm) 3G芯片組的WEDGE PA解決方案,包括針對WCDMA手機(jī)的3×3mm TRITON分立放大器模塊系列和針對GSM/EDGE手機(jī)的HADRON II PA Module功放模塊TQM7M5013。
TQM7M5013是一種5×5mm四波段HADRON II功放模塊,配合TRITON模塊使用可提供WCDMA/EDGE手機(jī)解決方案。高度通用的TQM7M5013已被設(shè)計進(jìn)今年下半年將推出的十幾種3G手機(jī)終端中。
TriQuint資深銷售總監(jiān)Richard Lin表示:“許多基于高通和英飛凌芯片組的3G方案或終端都采用了我們的PA,而且亞洲和全球幾乎所有主要的手機(jī)制造商都在使用我們的PA產(chǎn)品?!?
TQM7M5013是基于前一代HADRON產(chǎn)品TQM7M5012的成功基礎(chǔ)上開發(fā)的,TQM7M5012占全球EDGE-Polar放大器市場50%的份額。
“早期試用的主要用戶很滿意這款產(chǎn)品的性能和其集成的路線圖,我們預(yù)計該產(chǎn)品在2010年下半年將有強(qiáng)勁的市場采用率?!盩riQuint中國區(qū)總經(jīng)理熊挺說,“我們目前在WCDMA和EDGE PA市場的份額最大,市占率第一?!?
Richard Lin補充道:“到目前為止,我們的PA產(chǎn)品已賣出2億5千萬顆。這些產(chǎn)品的三大賣點是:業(yè)內(nèi)最高的集成度,一些PAM產(chǎn)品可集成5個PA;業(yè)內(nèi)最低的功耗;上市周期快,我們現(xiàn)在每年的砷化鎵PA生產(chǎn)能力超過幾個億,典型交貨周期僅需12周。”
TriQuint最新3×3mm TRITON分立放大器模塊系列涵蓋所有主要的3GPP WCDMA頻段,并且具有多模式操作的能力。TRITON產(chǎn)品提供了極低的耗電量和優(yōu)異的散熱性能, 這對于目前功能豐富的智能手機(jī)和無線設(shè)備是至關(guān)重要的。TriQuint公司利用其專利制造工藝(銅凸倒裝晶片CuFlip和TQBiHEMT)來設(shè)計性能、尺寸、效率均優(yōu)的TRITON系列產(chǎn)品。
此外,隨著TRITIUM III功放/雙工模塊TQM626028和QUANTUM II Tx模塊TQM6M9014的推出,TriQuint將在其WCDMA/HSUPA解決方案中增加對3G頻段的支持。特別是,TRITIUM模塊TQM626028增加了對WCDMA/HSUPA Band 8的支持。此前推出的TRITIUM 功放/雙工系列成員TQM616021、TQM666022、TQM676025分別支持Bands 1、2、5/6。QUANTUM模塊TQM6M9014包括線性開關(guān),用來支持WCDMA/HSUPA Band 8以及1、2、5/6。這兩種產(chǎn)品的樣品從去年4月就已開始供貨。
RFMD則針對多頻多模WCDMA移動手機(jī)終端推出了RF720x系列WCDMA/HSPA功率放大器。RF720x產(chǎn)品系列由四個PA組成,可適應(yīng)所有主要WCDMA/HSPA頻帶及頻帶組合,并且專為匹配業(yè)界領(lǐng)先開放市場 3G 芯片組供應(yīng)商的參考設(shè)計而進(jìn)行了優(yōu)化。
RFMD元件解決方案業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Paul Augustine指出:“通過實現(xiàn)與業(yè)界領(lǐng)先開放市場3G芯片組供應(yīng)商的參考設(shè)計的兼容性,RF720x極大提高了RFMD拓展在3G方面領(lǐng)先地位的能力,同時擴(kuò)展了我們的客戶群,尤其是在韓國、中國及中國臺灣?!?
RF7200(頻帶1)、RF7206(頻帶2)、RF7203(頻帶3、4、9或10)及RF7211(頻帶11)主要用于單頻帶運行,而RF7201(頻帶1/8)、RF7202(頻帶2/5)及RF7205(頻帶 1/5)在單個模塊封裝中整合了兩個頻帶特定PA。
RF720x系列中的每個PA均包含整合的輸出功率耦合器,因此無需在監(jiān)控及調(diào)節(jié)PA輸出功率的芯片組中使用外部耦合器。該整合功率耦合器還可極大縮減前端實施×所需的板面積,并可降低移動終端BOM成本。 [!--empirenews.page--]
RF720x系列PA的主要技術(shù)特性包括:1)小型超薄封裝:單頻帶3×3×1 mm,雙頻帶4×5×1mm;2)3個功率模式狀態(tài),具有芯片組特定的數(shù)字控制接口;3)整合的輸出功率耦合器;4)無需外部隔離或退耦電容器的高整合度模塊。
RF720x系列PA的樣品及預(yù)生產(chǎn)批量可立即提供。RFMD 從去年第四季度開始發(fā)運 RF720x PA。
三星采用RFMD WCDMA PA
三星兩款量產(chǎn)的3G手機(jī)采用了RFMD的WCDMA/HSDPA功放RF3267和RF6266。RF3267是Band 1(1920-1980MHz) WCDMA/HSDPA功放,尺寸只有3×3×0.9mm。它集成了一個耦合器,從而允許手機(jī)設(shè)計師節(jié)省一個傳統(tǒng)上放在PA輸出端的外部耦合器。
RF6266 WCDMA/HSDPA功放支持Band 5(824-849MHz)和Band 8(880-915MHz),功能與RF3267差不多,外形尺寸也一樣。組合在一起使用時,RF3267和RF6266可為針對北美和歐盟市場的多頻段、多模3G手機(jī)設(shè)計提供一個緊湊的PA解決方案。
“我們很高興三星的3G手機(jī)選用我們的WCDMA/HSDPA前端,”RFMD蜂窩產(chǎn)品部總裁Eric Creviston說,“我們的RF3267和RF6266 3G前端與競爭產(chǎn)品相比,功耗性能優(yōu)越,集成度更高,它們可使得智能手機(jī)制造商開發(fā)出電池壽命更長的WCDMA/HSDPA產(chǎn)品?!?
TD-SCDMA終端用PA
RFMD的TD-SCDMA功放至今已有二代產(chǎn)品。第一代TD-SCDMA功放是RF3266,已經(jīng)在好幾個領(lǐng)先的TD-SCDMA手機(jī)參考設(shè)計中中標(biāo),預(yù)計可給亞洲和歐洲的多個第一流手機(jī)制造商提供支持。今年初開發(fā)出了第二代TD-SCDMA功放RF7234,它是一個雙模產(chǎn)品,同時支持TD-SCDMA和WCDMA Band 1。
RF7234和RF3266可在峰值功率狀態(tài)提供優(yōu)越的性能,滿足甚至超過今天TD-SCDMA手機(jī)的各項嚴(yán)格性能要求。RFMD目前正在支持多個TD-SCDMA手機(jī)參考設(shè)計,包括聯(lián)發(fā)科和T3G。在三星、ZTE、BYD、LG和其它領(lǐng)先手機(jī)制造商的推動下,預(yù)計今年TD-SCDMA手機(jī)將會有強(qiáng)勁的增長。
“我們正在全力擴(kuò)大在高速增長3G功放市場的領(lǐng)導(dǎo)地位,”RFMD蜂窩產(chǎn)品部總裁Eric Creviston說,“在TD-SCDMA市場,我們看到客戶對RF3266和RF7234的需求十分強(qiáng)勁,因此我們預(yù)計今年TD-SCDMA手機(jī)市場將有強(qiáng)勁增長?!?
雙模 RF7234(TD-SCDMA和WCDMA頻段1)已經(jīng)確保獲得進(jìn)入領(lǐng)先的TD-SCDMA 參考設(shè)計,并預(yù)計將支持多個在亞洲和歐洲的頂級手機(jī)制造商。
RF7234和RF3266在峰值功率條件下都具有卓越的性能、在整個頻帶發(fā)射掩碼需求上有足夠的邊緣,符合或超過目前 TD-SCDMA 手機(jī)要求的關(guān)鍵性能指標(biāo)。RFMD現(xiàn)支持多個TD-SCDMA 參考設(shè)計,包括MediaTek和T3G。RFMD期望今年在三星、ZTE、BYD、LG及其他領(lǐng)先的手機(jī)制造商的推動下實現(xiàn)在TD-SCDMA手機(jī)領(lǐng)域的穩(wěn)固增長。
RFMD 蜂窩產(chǎn)品部總裁Eric Creviston指出,“我們現(xiàn)特別專注于以廣闊的產(chǎn)品系列擴(kuò)展我們在3G領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位,尤其是新興及快速增長的市場所需求的成本和功能方面的優(yōu)化。在TD-SCDMA領(lǐng)域,我們預(yù)計很多客戶將采用RF3266和RF7234器件,并期望今年在TD-SCDMA器件領(lǐng)域有穩(wěn)固的增長?!?
Adadigics為TD-SCDMA手機(jī)制造商開發(fā)的PA產(chǎn)品是AWT6244,它采用了該公司的HELP3技術(shù),不需要外部穩(wěn)壓器或DC/DC轉(zhuǎn)換器。AWT6244采用InGaP HBT工藝制造,最大輸出功率可到27.5dBm,效率可到38%,靜態(tài)電流僅為8mA,關(guān)斷狀態(tài)下的泄漏電流小于1mA,這一優(yōu)異性能使得TD-SCDMA手機(jī)的通話和待機(jī)時間都能得到大幅延長。外形尺寸也僅有3×3×1mm。
“我們的PA已經(jīng)進(jìn)入到ST-Ericsson、大唐電子、以及其他中國主要TD-SCDMA方案開發(fā)商的參考設(shè)計中?!盇nadigics CEO Mario Rivas說。
瑞迪科針對TD-SCDMA終端開發(fā)的PA產(chǎn)品也有二款:RDA8202和RDA8216。RDA8202 采用砷化鎵HBT工藝制造,最大輸出功率可到27.5dBm,效率可到40%,可說性能表現(xiàn)相當(dāng)優(yōu)秀。美中不足的是靜態(tài)電流還稍大,有65mA。RDA8216的最大輸出功率也可達(dá)到27.5dBm,靜態(tài)電流與RDA8202相同,唯一特出的是還集成了一個SP4T天線開關(guān)。
未來3G/4G基站PA之爭
目前的3G基站基本上使用的都是飛思卡爾、NXP和英飛凌提供的LDMOS PA,因為LDMOS PA在輸出功率、可靠性、功率密度和價格方面優(yōu)勢非常明顯,但Triquint的TriPower系列砷化鎵PA試圖更改這一版圖,因為Triquint相信砷化鎵PA將成為未來3G/4G基站的主流選擇。
“TriPower對基站放大器具有革命性的意義,因為傳統(tǒng)的半導(dǎo)體技術(shù)無法有效滿足3G和4G網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的調(diào)制要求。作為GaAs(砷化鎵)和GaN(氮化鎵)工藝技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者,TriQuint檢驗兩種不同工藝的器件在大功率基站應(yīng)用的潛力?!盩riquint中國區(qū)總經(jīng)理熊挺指出,“我們認(rèn)為,從可靠性、成本和效率角度看,TriPower的砷化鎵 HV-HBT技術(shù)是最佳選擇。我們最新推出的 TriPower器件提供目前市場上最低的功耗,并支持新型、高效、塔頂遠(yuǎn)端射頻頭設(shè)計。TriPower技術(shù)改變了游戲規(guī)則?!?
TriPower系列是Triquint最新推出的革命性高功率晶體管產(chǎn)品,TriPower的名稱來自三個主要技術(shù)指標(biāo):高功率、高效率、高線性度。不使用TriPower技術(shù)的系統(tǒng),平均效率只能接近42%;而采用TriPower技術(shù)的系統(tǒng)能夠減少電力需求和較小規(guī)模的碳足跡,其效率達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的55%。
熊挺補充道,Triquint的砷化鎵PA可使點對點微波設(shè)備通信距離高達(dá)幾十公里,目前全球市場份額高居榜首的幾家知名公司基站就采用我們的PA。而且TriPower射頻集成電路可以很容易地使用傳統(tǒng)的數(shù)字預(yù)失真技術(shù)來線性化。
TriQuint最新二款針對3G/4G綠色基站的PA是120W和220W的TriPower系列HV-HBT 砷化鎵晶體管放大器,它們均能實現(xiàn)高達(dá)55%的效率。
TriPower產(chǎn)品在設(shè)計上采用高壓異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HV-HBT)和砷化鎵工藝,有助于無線基站制造商和網(wǎng)絡(luò)運營商提高效率,同時滿足3G/4G蜂窩通信系統(tǒng)線性要求。當(dāng)用在提高對稱Doherty放大器的最大效率,兩個TriQuint TG2H214120 120W器件效率可以提供大于60W WCDMA平均功率時的55%效率。由于TriPower具有極高效率,因此,運營商可將大型放大器安裝在現(xiàn)有基站塔頂上,毋需相應(yīng)增加尺寸和重量,相對地大功率放大器可以提高基站范圍內(nèi)所有用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率。 [!--empirenews.page--]
“我們認(rèn)為像 TriPower這樣可提高整體射頻放大器功率的任何技術(shù),未來將使業(yè)界能滿足高PAR(峰均比)放大器更嚴(yán)格的能源需求?!笔袌鲅芯繖C(jī)構(gòu)EJL Wireless Research LLC.總裁Earl J. Lum指出,“我們預(yù)測到2013年,在出貨量方面,較高的峰均比多模的3G WCDMA/HSPA和4G LTE基站,將迅速取代傳統(tǒng)的2G GSM移動通信基站,并且其市場份額將從25%提高到超過50%。按單位出貨量計算,從2008 年到2013年,高峰均比基站放大器將以每年85%的速度急劇增長?!?
不過,LDMOS PA主要供應(yīng)商飛思卡爾對此則有很大的不認(rèn)同。飛思卡爾半導(dǎo)體射頻部中國區(qū)營銷和業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理李成進(jìn)指出,基于GaAs HV-HBT技術(shù)的TriPower功放最近這幾年一直在希望進(jìn)入基站功率放大器的領(lǐng)域,但一直沒有成功。
他說,TriPower功放至少在以下四個方面還沒有表現(xiàn)出對LDMOS PA的優(yōu)勢。第一,在可靠性方面,TriPower出來的這幾年一直沒有很好地向市場或客戶論證它的可靠性,而移動通信的基站對可靠性和穩(wěn)定性有著非常嚴(yán)格的要求,LDMOS被選做基站功放主流技術(shù)這么多年,這是一個重要的因素。
第二,TriPower的增益比較低,當(dāng)它設(shè)計成目前主流的Doherty構(gòu)架,以2.1GHz為例,增益只有13dB,而目前的LDMOS設(shè)計的Doherty增益都在約16dB,基站的功放通常模塊需要約50dB的總增益,基站功放的效率要計算整個功放的效率而不是只是末級功放的效率,雖然末級功放的效率能高點,但如果末級增益低就需要更大的驅(qū)動級,這樣系統(tǒng)的效率就未必高了。
第三,TriPower的功率密度比現(xiàn)在的主流的LDMOS要小20%,這樣制約它不能做太大功率的功放管, 同等功率的功放管TriPower需要更大的封裝。
最后,TriPower PA的價格至少是LDMOS PA三倍,價格和產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度也是制約他發(fā)展的因素。
當(dāng)然,李成進(jìn)表示:“我們不能斷然就否認(rèn)TriPower技術(shù)就永遠(yuǎn)不可能成為市場的主流,但LDMOS技術(shù)本身也在發(fā)展,別的新的技術(shù)像更熱的GaN等也都同TriPower一樣很高調(diào)地宣稱和很快替代LDMOS成市場的主流,但這些新的技術(shù)都出來很有一段時間并沒有得到市場的認(rèn)可。 到底未來的4G/LTE是哪種技術(shù)的天下,最終還是由市場說了算?!?
他介紹道,飛思卡爾最近推出的第八代LDMOS功放管已經(jīng)在4G/LTE基站中獲得了廣泛的應(yīng)用。第八代LDMOS PA產(chǎn)品的性能相比早先的幾代產(chǎn)品,在增益、效率、線性度以及功率密度等核心指標(biāo)方面都有顯著的提高,而且針對高效率的Doherty構(gòu)架以及4G應(yīng)用做了專門的優(yōu)化。而且,飛思卡爾第八代LDMOS PA產(chǎn)品提供了完整的產(chǎn)品線供不同的4G/LTE制式和頻段選擇?,F(xiàn)在全球商用和實驗階段的LTE網(wǎng)絡(luò)中,飛思卡爾的功放管已獲得大量的使用。