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创新RF功率器件为应用提速

飞思卡尔RF解决方案概览

Innovative RF Power Devices Speeding Up Applications
Overview of Freescale RF Solutions

飞思卡尔半导体


随着网络、计算和无线技术的飞速发展,新的技术规范和标准层出不穷,射频设备、便携式无线设备也在不断推陈出新,产品的体积变得越来越小、重量变得越来越轻,而功能却变得越来越强大;客户对内容丰富的应用和高级的服务需求日益增加,如何构建网络,促进可赢利业务模式的发展也成为了急需解决的问题。除了性能、可制造性、尺寸和成本外,手机等便携式设备还面临着紧迫的生命周期问题,上市时间至关重要。为此,客户都希望在开发创新产品以满足消费者无线连接需求时,找到一整套完善的RF解决方案,来应对他们所面临的各种挑战。


首开RF技术先河

飞思卡尔广泛的RF产品线源于其对计算、通信、半导体技术的数十年积累,主要服务于无线基础设施、无线设备、通用放大器、CATV、广播和工业市场。实际上,飞思卡尔占有很大的RF功率半导体市场,所有主要电信公司都是它的客户。

图(略)

早在1994年,摩托罗拉半导体(现为飞思卡尔半导体)就率先推出了LDMOS(外侧扩散金属氧化物)半导体技术。在推动下一代蜂窝基站和无线革命的进程中,飞思卡尔推出了业界最完整的RF功率产品线,遥遥领先RF市场。为了使2.5G和3G蜂窝基站更加可靠实用,飞思卡尔率先开发了采用LDMOS技术的大功率RF晶体管,并率先提供了具有成本效益、采用低热阻塑封的2GHz分立RF功率晶体管;将静电放电(ESD)保护用于RF器件,首次实现了支持平均故障时间(MTTF)达百年的RF产品。此外,飞思卡尔还提供具有合适的功率水平、噪声系数和功耗的通用放大器(GPA),为各种RF应用提供卓越的无线能力。

飞思卡尔的RF器件涵盖了广泛的应用领域,包括:低功耗RF元件,如放大器、RF低功耗晶体管、低噪声放大器/混频器;用于无线局域网的802.11功率放大器;用于无线基础设施;用于工业、科学和医学的RF功率器件,如功率晶体管、RF LDMOS功率晶体管、RF GaAs功率晶体管、RF WiMAX/WiBro/BWA功率晶体管、RF放大器IC和模块;RF线性放大器,如RF通用放大器、CATV分配放大器、RF蜂窝驱动器、RF线性晶体管等等。

最近,飞思卡尔专门为其RF大功率模拟器件推出了产品库工具,客户可以利用它查找到所有产品型号,包括封装、绑定线和内匹配网络效果等数据。


经济高效源自技术创新

不断追随市场趋势进行创新,将创新的封装方法与器件功能完美融为一体是飞思卡尔RF的一大特色。几十年来,人们一直采用陶瓷气腔封装来封装大功率RF晶体管。它们需要吸收并散发由晶体管产生的较高热量,而且与裸露晶体管硬模相比性能不会有大幅度降低。但是,人们始终在寻找更加优异的封装解决方案。

前不久,大功率RF晶体管塑料封装领域又实现了一个突破 业内首款封装在超模压塑料封装内、性能堪与气腔陶瓷封装媲美的2GHz大功率RF晶体管问世。这种先进器件基于飞思卡尔的第七代(HV7)RF LDMOS技术。该技术有助于无线基础设施设计人员大幅度降低无线系统中最昂贵的元件 基站放大器的成本,同时可满足严格的性能要求。

采用HV7 LDMOS技术的旗舰型器件是TO-270 WBL-4封装的MRF7S19120N。该器件能够提供最低120W P1dB和36W的平均功率,典型性能有望达到18dB增益,32%的效率和-37.5dBc的线性(用CCDF上的PAR=6.1dB@0.01百分比概率的单载波W-CDMA信号进行测试)。相应的2.1GHz产品系列计划于2006年第三季度推出。MRF7S19120N可在1.9GHz的频率上提供相当性能的第一款晶体管,最低输出功率为120W CW。与同类气腔陶瓷封装产品相比,它所实现的性能在每个电气参数上都毫不逊色。

在成本方面,与采用气腔陶瓷封装的同类设备相比,超模压塑料封装器件可以实现更低的单元成本,从而为放大器制造商带来极大的成本优势。此外,这种器件还可以实现更高效的自动化装配,从而简化客户的制造工艺,进一步节约成本。

多年来,飞思卡尔一直在制造奇偶性能(parity performance)高达1GHz的超模压塑料封装RF器件。现在,在超模压塑料封装内实现了与气腔陶瓷封装一样的2GHz性能,飞思卡尔突破了复杂的设计技术和材料工艺方面的限制。

HV7 LDMOS技术使RF晶体管显著提高了功率增益(使低增益级和中增益级的功率要求降低)。新一代LDMOS技术显著改善了器件的效率,从而降低总系统功耗。总体系统效率的提高有助于在降低能耗和散热要求的同时大幅降低运营支出。


拓展广阔市场空间

作为蜂窝基础设施RF功率器件市场的领导者,飞思卡尔也在利用自己新开发的高电压射频功率技术,结合经济高效的创新超模压塑料封装,将其射频功率解决方案扩展至工业、科学和医疗(ISM)市场。飞思卡尔推出了专为HF/VHF频带(10~450MHz)和2.45GHz ISM频带设计的晶体管,从而将其在技术和封装方面的优势延伸到ISM市场。客户能够利用这些器件开发最经济高效的等离子发生器和磁共振成像(MRI)等系统。
飞思卡尔的ISM市场解决方案采用50V VHV6 RF LDMOS技术(第6代高电压射频横向扩散金属氧化物半导体),在广为接受的28V LDMOS技术基础上将工作电压提高到50V,让设计者能够实现更高的功率,超过了当前ISM市场上同类产品的性能水平。

六款ISM的旗舰产品为MRF6V 2300NB,它是功率为300W的50V LDMOS晶体管,其工作频率为450MHz,采用TO-272-WB-4超模压塑料封装。该器件能够产生27dB的可观增益,效率高达68%。凭借该产品的这种出色性能,ISM系统的设计者可以消除增益驱动级,从而降低总系统成本,减少占用板卡面积。除了出类拔萃的性能以外,该器件还具有极高的稳定性,其耐用容错性能达到10:1 VSWR。因此,这些器件是ISM市场最经济有效的理想选择。

众所周知,飞思卡尔的RF产品拥有广泛的组合,产品集成度非常高,同时还提供业内最全面而可靠的工具箱和及时周到的全球技术支持。为了加快工程师的设计进程,飞思卡尔为许多具体应用开发了各种参考设计。这些参考设计包括:针对具体应用的RF性能调节方法、低成本元件的选择、全部材料清单/布局/印刷电路板/设计需要的所有信息,以及完整的温度补偿偏置电路等等。

今天,凭借出色质量、可靠性和一致性的RF硅解决方案和创新技术,飞思卡尔的RF功率器件已经超跃了其无线基础架构市场的“传统”范畴,走向了更加广阔的市场

《世界电子元器件》2006.8
         
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