Công nghệ RF MEMS và RF SOI là gì? Ai là kẻ thống trị công nghệ tần số vô tuyến trong tương lai?

RF MEMS là gì?

Cái gọi là RF MEMS là một sản phẩm RF được xử lý bằng công nghệ MEMS. Công nghệ RF-MEMS được kỳ vọng sẽ đạt được mức độ tích hợp cao với MMIC, có thể tạo ra chip tích hợp hệ thống (SOC) tích hợp thu nhận, xử lý, truyền, xử lý và thực thi thông tin. Theo khái niệm của công nghệ vi điện tử, không chỉ có thể sản xuất ở cấp độ wafer và sản xuất hàng loạt, mà còn có ưu điểm là giá rẻ, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và độ tin cậy cao. Thiết bị RF MEMS có thể được chia thành hai loại chính: một loại được gọi là MEMS thụ động, và cấu trúc của nó không có bộ phận chuyển động; cái còn lại được gọi là MEMS hoạt động, có cấu trúc có thể di chuyển được. Dưới tác dụng của ứng suất điện, các bộ phận chuyển động sẽ bị biến dạng hoặc di chuyển. Các công nghệ xử lý chính của nó được chia thành bốn loại: công nghệ xử lý phẳng, công nghệ ăn mòn silicon số lượng lớn, công nghệ liên kết pha rắn và công nghệ LIGA.

Hệ thống vi cơ điện tử tần số vô tuyến (RF MEMS) là một trong những lĩnh vực ứng dụng quan trọng của công nghệ MEMS, và nó cũng là điểm nóng nghiên cứu trong lĩnh vực MEMS từ những năm 1990. RFMEMS được sử dụng để xử lý tín hiệu trong các mạch tần số vô tuyến và vi sóng, và là một công nghệ sẽ có tác động đáng kể đến cấu trúc tần số vô tuyến của các radar và thông tin liên lạc hiện có. Với sự ra đời của thời đại thông tin, trong lĩnh vực truyền thông không dây, đặc biệt là trong lĩnh vực thông tin di động và truyền thông vệ tinh, nhu cầu cấp thiết về các thiết bị mới có mức tiêu thụ điện năng thấp, siêu thu nhỏ và cấu trúc phẳng có thể được tích hợp với các mạch xử lý tín hiệu. Bao phủ các dải tần số rộng bao gồm vi sóng, sóng milimet và sóng dưới milimét. Tuy nhiên, vẫn còn một số lượng lớn các thành phần rời khỏi chip không thể thiếu trong các hệ thống truyền thông hiện tại, chẳng hạn như cuộn cảm, tụ điện biến thiên, bộ lọc, bộ ghép nối, bộ chuyển pha, mảng chuyển mạch, v.v., đã trở thành nút thắt cổ chai hạn chế việc giảm thêm kích thước hệ thống. Sự xuất hiện của công nghệ RF MEMS được kỳ vọng sẽ giải quyết được vấn đề này. Các thiết bị thụ động được sản xuất bằng công nghệ RF MEMS có thể được tích hợp trực tiếp với các mạch tích cực trong cùng một chip để đạt được khả năng tích hợp hệ thống tần số vô tuyến trên chip cao, loại bỏ tổn thất ký sinh do các thành phần rời rạc gây ra và thực sự đạt được sự gắn kết cao và khớp nối thấp có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của hệ thống.

Ưu điểm của RF SOI so với RF MEMS là gì?
Trước hết, quy trình RF SOI có thể làm việc ở tần số rất cao, Ft / Fmax đáp ứng yêu cầu gấp 3 đến 5 lần tần số hoạt động của sóng milimet; RF SOI có thể đạt được khả năng xếp chồng thiết bị, do đó cải thiện tỷ lệ công suất và hiệu quả năng lượng cùng một lúc; thứ ba, RF SOI Chất nền được sử dụng trong quá trình này làm giảm tác động của ký sinh trùng, do đó chip RF được sản xuất có hệ số chất lượng cao hơn, suy hao thấp hơn và con số nhiễu tốt hơn. Đồng thời, lớp nền này còn cải thiện mức độ cách nhiệt và độ tuyến tính của sản phẩm; thứ tư, RF SOI có thể tích hợp các chức năng logic và điều khiển, điều mà công nghệ GaAs không thể đạt được. Do đó, các thiết bị GaAs cần được trang bị chip điều khiển trong ứng dụng. Sử dụng công nghệ RF SOI, PA và các chức năng điều khiển có thể được tích hợp trên một con chip. Trong khi giảm chi phí, nó cũng tiết kiệm diện tích PCB có giá trị. Cuối cùng, RF-SOI có chức năng phân cực cổng sau, dùng để tinh chỉnh mạch tần số vô tuyến sóng milimet để đáp ứng nhu cầu sử dụng.

Sau khi điểm lại lịch sử phát triển của ngành công nghiệp điện thoại thông minh Trung Quốc, Wang Qingyu, Tổng giám đốc Simao Technology, chỉ ra rằng với sự gia tăng số lượng điện thoại thông minh, nhu cầu về RF-SOI cũng tăng nhanh, mang lại cơ hội hiếm có cho Trung Quốc để phát triển RF-SOI. Cơ hội, nhưng cũng không ít thách thức.

Công nghệ nào trong hai công nghệ này phù hợp hơn cho tương lai?
　　 Thị trường thiết bị RF và quy trình sản xuất đang nóng lên và xu hướng này đặc biệt rõ ràng đối với hai thành phần chính được sử dụng trong điện thoại thông minh-thiết bị chuyển mạch RF và bộ thu sóng ăng-ten. Các nhà sản xuất thiết bị RF và các đối tác đúc của họ tiếp tục giới thiệu chip chuyển mạch RF truyền thống và bộ điều chỉnh dựa trên công nghệ xử lý RF SOI cho các mạng không dây 4G ngày nay. Gần đây, GlobalFoundries đã giới thiệu quy trình 45nm RF SOI cho các mạng 5G trong tương lai. RF SOI là phiên bản RF của công nghệ silicon-on-insulator (SOI), công nghệ này tận dụng các đặc tính điện trở suất cao của chất nền cách ly tích hợp sẵn.

Để thay đổi cấu trúc thị trường, Cavendish KineTIcs, một công ty thiết kế vi mạch nổi tiếng, đang tung ra một thế hệ sản phẩm RF và bộ thu sóng ăng ten mới dựa trên quy trình thay thế RF MEMS.

Công tắc và bộ điều chỉnh RF là hai thành phần chính trong mô-đun RF phía trước của điện thoại di động. Mặt trước RF tích hợp chức năng gửi / nhận của hệ thống. Trong số đó, công tắc RF định tuyến tín hiệu không dây và bộ điều chỉnh giúp điều chỉnh ăng-ten thành bất kỳ dải tần nào.

Ngay cả khi không tính đến những thay đổi trong các loại thiết bị và quy trình RF, những thách thức của thị trường RF ngày nay cũng đủ làm nản lòng. Paul Dal Santo, Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành của Cavendish KineTIcs cho biết: “Cách đây vài năm, RF là một thiết kế khá đơn giản, nhưng giờ đây mọi thứ đã thay đổi mạnh mẽ. Đầu tiên, thiết bị đầu cuối RF của bạn phải xử lý một phạm vi rất rộng Dải tần mở rộng từ 600MHz đến 3GHz. Với sự ra đời của công nghệ 5G tiên tiến hơn, băng tần sẽ được mở rộng hơn nữa từ 5GHz đến 60GHz. Điều này mang đến một số thách thức đáng kinh ngạc cho các nhà thiết kế RF phía trước. "

Các OEM điện thoại di động phải đối mặt với thách thức này, đánh đổi và cân nhắc lựa chọn các thành phần mới. Cụ thể, đối với công tắc RF và bộ chỉnh ăng ten, nó có thể được quy cho hai công nghệ-thiết bị dựa trên quy trình RF SOI và quy trình RF MEMS.

RF SOI là một quy trình sản xuất hiện đang được sử dụng. Các thiết bị dựa trên công nghệ RF SOI có thể đáp ứng các yêu cầu hiện tại, nhưng chúng đang bắt đầu gặp một số vấn đề kỹ thuật. Ngoài ra, trên thị trường vẫn còn tình trạng ép giá. Khi các thiết bị di chuyển từ tấm xốp 200mm sang 300mm, nó cũng sẽ gây ra một số vấn đề.

Ngược lại, RF MEMS có một số đặc điểm thú vị và đã đạt được tiến bộ trong một số lĩnh vực. Trên thực tế, Cavendish KineTIcs cho biết bộ thu sóng anten MEMS của họ dựa trên quy trình RF MEMS đang được Samsung và các OEM khác sử dụng.

Chris Taylor, một nhà phân tích tại Strategy AnalyTIcs, cho biết: "RF MEMS có thể cung cấp điện trở rất thấp, do đó giảm tổn thất chèn. Tuy nhiên, RF MEMS thiếu hồ sơ theo dõi sản xuất và các OEM hệ thống không dây khối lượng lớn sẽ không tập trung một cách mù quáng vào mới công nghệ và các Nhà cung cấp nhỏ phải trả. Tất nhiên, so với các thiết bị RF SOI, giá của RF MEMS phải đủ cạnh tranh, nhưng có một trở ngại lớn khác là các OEM cần xác minh độ tin cậy của sản phẩm và cần nguồn cung cấp đáng tin cậy. "

Giao diện người dùng RF
Điện thoại thông minh là một thị trường lớn kết hợp các công tắc RF, bộ chỉnh ăng-ten và các thành phần khác trong môi trường kinh doanh. Dữ liệu của nó rất đáng xem. Theo dữ liệu từ Pacific Crest Securities, trong năm 2017, lượng xuất xưởng điện thoại thông minh toàn cầu dự kiến sẽ tăng 1%. Năm 2016, tốc độ tăng trưởng hàng năm của điện thoại thông minh chỉ là 1.3%.

Mặt khác, theo dữ liệu của Yole Développement, quy mô thị trường của mô-đun / linh kiện mặt trước RF cho điện thoại thông minh dự kiến sẽ tăng từ 10.1 tỷ USD vào năm 2016 lên 22.7 tỷ USD vào năm 2022. Theo Strategy Analytics, vào năm 2016, Thị trường thiết bị đóng cắt RF trị giá 1.7 tỷ đô la Mỹ.

Khi các OEM tiếp tục bổ sung nhiều thành phần RF hơn vào điện thoại thông minh, thị trường RF đang phát triển. Taylor của Strategy Analytics cho biết: “LTE đa băng tần cũng đang trở nên phổ biến đối với các thiết bị cấp thấp. "Thị trường linh kiện chuyển mạch RF đang phát triển."

Trong quá trình mạng điện thoại di động chuyển sang 4G hoặc Tiến hóa dài hạn (LTE), số lượng thiết bị chuyển mạch RF cho mỗi điện thoại di động đã tăng lên. Taylor nói: “Đơn vị vận chuyển mà chúng ta đang nói đến là rất lớn. "Ngày nay, hầu hết các thiết bị chuyển mạch RF (không phải tất cả) đều được sử dụng trong điện thoại di động và hầu hết chúng đều sử dụng quy trình sản xuất RF SOI. RF MEMS vẫn là một thứ mới nổi và không đáng kể so với thiết bị chuyển mạch RF SOI."

Mặc dù các lô hàng thiết bị chuyển mạch RF rất lớn, cạnh tranh thị trường rất khốc liệt và áp lực về giá lớn hơn. Taylor cho biết giá bán trung bình (ASP) cho các thiết bị này là 10 đến 20 xu.

Đồng thời, trong một hệ thống đơn giản, mặt trước RF bao gồm nhiều thành phần - bộ khuếch đại công suất, bộ khuếch đại tiếng ồn thấp (LNA), bộ lọc và công tắc RF.

Randy Wolf, một kỹ thuật viên tại GlobalFoundries, cho biết trong một bài phát biểu gần đây: “Mục đích chính của bộ khuếch đại công suất là đảm bảo rằng có đủ năng lượng để đưa tín hiệu hoặc thông tin của bạn đến đích.

LNA khuếch đại tín hiệu nhỏ từ ăng-ten. Công tắc RF định tuyến tín hiệu từ thành phần này sang thành phần khác. Wolf nói: “Bộ lọc ngăn chặn bất kỳ tín hiệu không mong muốn nào đi vào back end.

Trên điện thoại di động, các chức năng tần số vô tuyến của mạng không dây 2G và 3G rất đơn giản. 2G chỉ có bốn dải tần và 3G có năm dải tần. Nhưng 4G có hơn 40 dải tần. 4G không chỉ kết hợp các dải tần 2G và 3G mà còn mang một loạt các dải tần 4G.

Ngoài ra, các nhà khai thác di động đã triển khai một công nghệ gọi là tổng hợp các nhà mạng. Tổng hợp sóng mang kết hợp nhiều kênh hoặc sóng mang thành phần vào một đường ống dữ liệu lớn để đạt được băng thông cao hơn và tốc độ dữ liệu nhanh hơn trong mạng không dây.

Để đối phó với nhiều dải tần và tập hợp sóng mang, các nhà sản xuất OEM cần các mô-đun đầu cuối RF phức tạp. Các mô-đun đầu cuối RF ngày nay sẽ tích hợp hai hoặc nhiều bộ khuếch đại công suất đa chế độ và đa băng tần, cũng như nhiều công tắc và bộ lọc. "Nó phụ thuộc vào kiến trúc RF được sử dụng. Số lượng bộ khuếch đại công suất được xác định bởi các dải tần số khu vực có thể định địa chỉ của điện thoại di động." Giám đốc Tiếp thị Chiến lược Di động Qorvo Abhiroop Dutta cho biết: "Sử dụng một SKU duy nhất để đối phó với thị trường di động đa khu vực / toàn cầu Một điện thoại di động" đầy đủ Netcom "điển hình có phạm vi phủ sóng băng tần rất rộng. Trong việc triển khai mặt trận RF tích hợp điển hình- mô-đun cuối của điện thoại di động này, một lựa chọn kỹ thuật là sử dụng đầu cuối RF với mô-đun băng tần phụ để đáp ứng các yêu cầu khác nhau của các dải tần số cao, trung bình và thấp. "

Ngược lại, có một tình huống khác là các OEM điện thoại thông minh có thể thiết kế điện thoại chuyên dụng cho các thị trường cụ thể. "Một ví dụ là điện thoại di động dành cho thị trường Trung Quốc đại lục. Trong trường hợp này, mặt trước RF cần hỗ trợ dải tần số duy nhất cho khu vực", Dutta nói.

Theo Cavendish Kinetics, có hai ăng-ten trên điện thoại di động LTE, ăng-ten chính và ăng-ten phân tập. Về cơ bản, ăng-ten chính được sử dụng cho các chức năng truyền / nhận, và ăng-ten phân tập được sử dụng để tăng tốc độ dữ liệu đường xuống của điện thoại di động.

Trong hoạt động thực tế, tín hiệu đầu tiên đến ăng-ten chính và sau đó chuyển đến bộ thu sóng ăng-ten, cho phép hệ thống điều chỉnh theo bất kỳ dải tần nào. Sau đó, tín hiệu đi vào một loạt các công tắc RF. Wolf của GlobalFoundries cho biết: “Nó chuyển đổi thành băng tần áp dụng mà bạn muốn sử dụng, chẳng hạn như GSM, 3G hoặc 4G. "Từ đó, tín hiệu đi vào bộ lọc, sau đó là bộ khuếch đại công suất, và cuối cùng là bộ thu."

Xét đến sự phức tạp này, các OEM điện thoại di động phải đối mặt với một số thách thức, tiêu thụ điện năng và kích thước là rất quan trọng. Wolf nói: “Do sự phức tạp này, tín hiệu sẽ bị suy hao nhiều hơn ở đầu trước, điều này sẽ có tác động tiêu cực đến con số nhiễu tổng thể của máy thu của bạn.

Rõ ràng, công tắc RF đóng một vai trò quan trọng trong việc giải quyết vấn đề này. Nói chung, một điện thoại thông minh có thể chứa hơn 10 thiết bị chuyển mạch RF. Công tắc RF cơ bản sử dụng cấu hình ném đơn cực (SPST). Đây là một công tắc bật-tắt đơn giản.

Ngày nay, các nhà sản xuất OEM sử dụng nhiều loại công tắc phức tạp hơn. Ron * Coff là chỉ báo chính của công tắc RF. Theo Peregrine Semiconductor, "Ron * Coff phản ánh mức độ mất mát (Ron hoặc điện trở) của tín hiệu RF xảy ra khi công tắc ở trạng thái" bật "và mức năng lượng tín hiệu RF rò rỉ qua tụ điện khi công tắc ở ở trạng thái "tắt" (Coff hoặc điện dung tắt). "

Nói chung, những gì các nhà sản xuất OEM cần là một công tắc RF không mất chèn và cách ly tốt. Suy hao chèn liên quan đến mất công suất tín hiệu. Nếu công tắc RF không đạt được cách ly tốt, hệ thống có thể gặp phải nhiễu. “Nhìn chung, thách thức đối với giao diện người dùng RF là hỗ trợ các yêu cầu về hiệu suất ngày càng cao và theo kịp với các tiêu chuẩn đang phát triển và tăng phạm vi phủ sóng của dải tần. Không chỉ vậy, khi điện thoại di động trở nên mỏng hơn, kích thước gói của các giải pháp RF cũng đang thu hẹp lại. Dutta của Qorvo nói rằng các chỉ số chính như suy hao chèn, công suất ăng ten và sự cách ly vẫn là động lực thúc đẩy sự phát triển liên tục của các giải pháp danh mục sản phẩm RF.

giải pháp
Ngày nay, bộ khuếch đại công suất của điện thoại di động chủ yếu sử dụng công nghệ gallium arsenide (GaAs). Một vài năm trước, các OEM đã chuyển các quy trình sản xuất như công tắc tần số vô tuyến từ GaAs và sapphire (SoS) sang RF SOI. GaAs và SoS là các biến thể của SOI, và khi các công tắc RF ngày càng trở nên phức tạp hơn, hai quy trình này trở nên quá đắt.

RF SOI khác với SOI hoàn toàn cạn kiệt (FD-SOI) và thích hợp cho các ứng dụng kỹ thuật số. Tương tự như FD-SOI, RF SOI có một lớp cách điện rất mỏng ở đế, có thể đạt được điện áp đánh thủng cao và dòng điện rò rỉ thấp.

Peter Rabbeni, Trưởng bộ phận Kinh doanh RF của GlobalFoundries, cho biết: “Thị trường di động tiếp tục lạc quan về RF SOI vì nó có thể cung cấp mức suy hao chèn thấp, sóng hài thấp và độ tuyến tính cao trên một dải tần số rộng, đạt được hiệu suất tốt và hiệu quả về chi phí. "

Ngày nay, các công ty như Qorvo, Peregrine và Skyworks cung cấp thiết bị chuyển mạch RF dựa trên RF SOI. Thông thường, các nhà sản xuất công tắc RF sử dụng xưởng đúc để sản xuất các sản phẩm này. GlobalFoundries, STMicroelectronics, TowerJazz và UMC là những công ty hàng đầu trong lĩnh vực kinh doanh xưởng đúc RF SOI.

Do đó, OEM có nhiều sự lựa chọn trong các nhà cung cấp linh kiện và sản phẩm đúc. Thông thường, các xưởng đúc cung cấp quy trình RF SOI, bao gồm các nút từ 180nm đến 45nm và các kích thước wafer khác nhau.

Quyết định sử dụng nút nào phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể. Wu Kun, phó chủ tịch quản lý kinh doanh của UMC, cho biết: "Về đặc điểm kỹ thuật của công nghệ RF SOI, mọi thứ đều phải xem xét các giải pháp kỹ thuật phù hợp cho các ứng dụng đầu cuối từ góc độ hiệu suất kỹ thuật, chi phí và điện năng tiêu thụ."

Ngay cả khi có nhiều lựa chọn, các nhà sản xuất công tắc RF cũng phải đối mặt với một số thách thức. Bản thân công tắc RF chứa một bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET). Giống như hầu hết các thiết bị, FET bị ảnh hưởng bởi điện trở kênh và điện dung không mong muốn.

Trong chuyển mạch RF, FET được sử dụng trong ngăn xếp. Nói chung, 10 đến 14 FET được xếp chồng lên nhau trong các công tắc RF ngày nay. Theo các chuyên gia, khi số lượng FET tăng lên, các thiết bị có thể gặp phải các vấn đề liên quan đến suy hao chèn và điện trở.

Một vấn đề khác là điện dung. Skyworks xuất bản vào năm 2014 một bài báo có tựa đề "Những phát triển mới nhất và xu hướng tương lai của công nghệ SOI trong các ứng dụng RF", cho biết, "Trong các thiết bị chuyển mạch RF, 30% hoặc nhiều hơn điện dung không mong muốn đến từ kết nối trong thiết bị kết nối là kim loại lớp hoặc sơ đồ đi dây vi mô, bao gồm cả các công tắc dựa trên RF SOI.

Nói chung, trong điện thoại di động 4G, quy trình sản xuất chính cho công tắc RF là các nút 180nm và 130nm trên các tấm wafer 200mm. Nhiều (nhưng không phải tất cả) các lớp kết nối dựa trên nhôm. Các kết nối nhôm đã được sử dụng trong ngành công nghiệp vi mạch trong nhiều năm và không tốn kém, nhưng chúng cũng có điện dung cao hơn.

Do đó, đồng được sử dụng trong các lớp được chọn trong các thiết bị RF. Đồng là chất dẫn điện tốt hơn và có điện trở kém hơn nhôm. Ng cho biết: "Ngăn xếp kim loại truyền thống được sử dụng trong các sản phẩm quy trình RF CMOS 130nm bao gồm các lớp kết nối nhôm hiệu quả về chi phí và các lớp kết nối đồng có lợi thế về hiệu suất." Đây là giải pháp tốt nhất để cân bằng giữa chi phí và hiệu suất. Các giải pháp RF SOI thường chứa một số lớp kim loại nhôm nhất định và một hoặc nhiều lớp đồng.

Thông thường, đồng được sử dụng như một lớp kim loại siêu dày ở lớp trên cùng để giúp cải thiện hiệu suất của thiết bị thụ động. Ông nói: "Tốt nhất là sử dụng kim loại dày trên cùng như đồng, có thể giảm thiểu tổn thất ohmic và cải thiện hiệu suất."

Gần đây, các nhà sản xuất thiết bị RF đã chuyển từ tấm mỏng 200mm sang tấm 300mm và các nút xử lý của họ cũng đã chuyển từ 130nm sang 45nm. Nói chung, fabs 300mm chỉ sử dụng kết nối đồng.

Chỉ sử dụng kết nối đồng, các nhà sản xuất công tắc RF có thể giảm điện dung. Tuy nhiên, tấm wafer 300mm đã làm tăng chi phí sản xuất, gây ra một số mâu thuẫn trên thị trường. Mặt khác, các OEM điện thoại di động nhạy cảm về chi phí yêu cầu công tắc RF để giữ giá thấp. Mặt khác, các nhà sản xuất và xưởng đúc thiết bị đóng cắt RF hy vọng sẽ duy trì được lợi nhuận.

Ng cho biết: “Ngày nay, rất ít thiết bị RF SOI được sản xuất trên tấm wafer 300mm. "Có nhiều lý do dẫn đến tình trạng này, bao gồm cả chi phí / tính khả dụng của đế 300mm RF SOI và cơ sở hạ tầng hỗ trợ xử lý sau silicon. Tuy nhiên, chúng tôi kỳ vọng rằng những thách thức này sẽ rất lớn trong vài năm tới. Trên đây là được giải quyết, và sau đó hầu hết các ứng dụng RF SOI khối lượng lớn sẽ chuyển sang tấm mỏng 300mm. "

Trước đó, ngành công nghiệp có thể phải đối mặt với vấn đề cung và cầu 300mm. "Chúng tôi tin rằng trước khi sản xuất nhiều hơn chuyển sang tấm xốp 300mm, thị trường sẽ luôn phải đối mặt với thách thức về nguồn cung thiếu hụt. Năng lực sản xuất được tung ra nhanh như thế nào và nhu cầu lớn đến mức nào sẽ được phản ánh trong sự mâu thuẫn giữa cung và cầu." Anh ta nói.

Quy trình RF SOI ngày nay phù hợp với điện thoại di động 4G. GlobalFoundries hy vọng sẽ nổi bật trong cuộc cạnh tranh 5G và gần đây đã khởi chạy quy trình SOI RF 45nm cho các ứng dụng 5G. Quá trình này sử dụng chất nền SOI được làm giàu với các giếng có điện trở cao.
5G là bản nâng cấp của mạng 4G. Dải tần của mạng LTE ngày nay là từ 700 MHz đến 3.5 GHz. Ngược lại, 5G sẽ không chỉ cùng tồn tại với LTE mà còn hoạt động ở dải sóng milimet từ 30 GHz đến 300 GHz. 5G sẽ tăng tốc độ truyền dữ liệu lên hơn 10Gbps, gấp 100 lần so với LTE. Nhưng việc triển khai 5G trên quy mô lớn dự kiến sẽ diễn ra vào năm 2020 và hơn thế nữa.

Trong mọi trường hợp, 5G cần một thành phần mới. "(45nm RF SOI) chủ yếu tập trung vào mặt trước của sóng 5G milimet. Nó tích hợp PA, LNA, công tắc và bộ dịch pha để tạo ra một bộ định dạng chùm có thể điều khiển bằng sóng milimet tích hợp cho các hệ thống 5G." Rabbeni của GlobalFoundries cho biết.

Có những giải pháp khác cho 5G và RF MEMS là một trong số đó. Ngoài ra, TowerJazz và Đại học California, San Diego gần đây đã trình diễn chipset mảng pha 12G 5Gbps. Chipset sử dụng công nghệ SiGe BiCMOS của TowerJazz.

Quá trình nào sẽ giành chiến thắng? Chỉ có thời gian mới cho chúng ta biết câu trả lời. Taylor của Strategy Analytics cho biết: “Không rõ liệu RF MEMS có lợi thế trong các ứng dụng 5G hay không.

RF MEMS là gì?
Công tắc RF dựa trên RF SOI sẽ tiếp tục thống trị, nhưng công nghệ mới RF MEMS cũng có thể có một không gian sống nhất định. "Theo thời gian, SOI đã đạt được những tiến bộ đáng kinh ngạc. Mức độ kháng cự đã giảm xuống và độ tuyến tính trở nên tốt hơn." Dal Santo của Cavendish Kinetics cho biết. “Nhưng bản chất của công tắc SOI là một bóng bán dẫn được bật hoặc tắt, khi bật lên thì hiệu suất không tốt lắm, khi tắt thì không tốt lắm.

Trong nhiều năm, công nghệ RF MEMS đã phát triển ổn định. Ngày nay, Cavendish, Menlo Micro và WiSpry (AAC Technologies) đang phát triển RF MEMS cho các ứng dụng di động.

RF MEMS khác với MEMS dựa trên cảm biến như con quay hồi chuyển và gia tốc kế. Cảm biến MEMS chuyển đổi năng lượng cơ học thành tín hiệu điện. Ngược lại, RF MEMS chỉ tiến hành truyền tín hiệu.

Ban đầu, các công ty như Cavendish áp dụng công nghệ RF MEMS vào thị trường bộ thu sóng ăng ten sử dụng RF SOI và các quy trình khác.

Dal Santo nói: "Nếu ăng-ten cố định, chúng tôi không thể làm cho nó hỗ trợ các dải tần khác nhau cần thiết. Vì vậy, ăng-ten cần được điều chỉnh". "Bây giờ, phương pháp chính là chuyển đổi, hoặc chuyển đổi giữa các tụ điện cố định khác nhau hoặc chuyển đổi giữa các cuộn cảm cố định khác nhau. Vấn đề là ăng-ten là thiết bị Q cao. Bạn phải cẩn thận, nếu không sẽ làm mất hiệu suất bức xạ. "

Ngược lại, bộ chỉnh của Cavendish có 32 dải điện dung khác nhau. "Chúng hoàn toàn có thể lập trình được và có hiệu suất Q cao rất tốt. Vì vậy, tổn thất hiệu suất bức xạ là rất thấp. Bạn có thể sử dụng chúng để điều chỉnh ăng-ten đến dải tần mà bạn cần hỗ trợ." Anh ta nói.

Nhìn về tương lai, Cavendish có kế hoạch áp dụng các thiết bị RF SOI trong lĩnh vực chuyển mạch RF lớn hơn. Ông nói: "Nếu bạn thay thế RF SOI bằng một công tắc thực, đó là một công tắc MEMS, và suy hao chèn của bộ thu hoặc bộ phát của bạn sẽ được giảm bớt." Anh ta nói.

Tuy nhiên, các thiết bị RF MEMS sẽ thay thế các thiết bị dựa trên RF SOI? Về vấn đề này, TowerJazz có thể cung cấp một số hiểu biết sâu sắc. TowerJazz cung cấp công nghệ RF SOI truyền thống và cũng là nhà cung cấp thiết bị RF MEMS của Cavendish.

"RF MEMS và RF SOI có thể có một số trùng lặp nhỏ trong việc cạnh tranh cho các ứng dụng giống nhau. Nói chung, chúng bổ sung cho nhau. RF MEMS được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe nhất và RF SOI được sử dụng cho các ứng dụng còn lại", TowerJazz Marco Racanelli cho biết , phó chủ tịch cấp cao và tổng giám đốc của Đơn vị kinh doanh RF / Analog Hiệu suất cao.
Racanelli cho biết: “Công nghệ RF SOI sẽ tiếp tục phát triển và nó vẫn có sẵn cho các ứng dụng chuyển mạch RF và một số thị trường bộ khuếch đại tiếng ồn thấp. "Tuy nhiên, trong một số ứng dụng đặc biệt, các công nghệ thay thế như SiGe cho bộ khuếch đại nhiễu thấp và MEMS cho bộ chuyển mạch có thể cung cấp tuyến tính tốt hơn hoặc suy hao thấp hơn. Tóm lại, RF SOI sẽ tiếp tục là một thị trường mở rộng. Dịch vụ, các công nghệ khác cũng sẽ phát triển . "
RF MEMS đã có chỗ đứng trong thị trường bộ thu sóng ăng ten, và liệu nó có thể mở rộng ăng ten của mình cho công việc chuyển mạch RF hay không vẫn còn được xác minh. "Trong tương lai, so với RF SOI tích hợp, RF MEMS có thể giúp tăng tốc độ dữ liệu của điện thoại di động bằng cách cung cấp các công tắc tuyến tính hơn và suy hao thấp hơn." Anh ta nói. "Trong RF MEMS, các tấm kim loại có thể được tiếp xúc trực tiếp ở trạng thái" bật "để tạo thành kết nối tuyến tính, tổn hao thấp, kim loại. Độ tuyến tính cao hơn cho phép nhiều dải tần hơn và sơ đồ điều chế phức tạp hơn, do đó tăng tốc độ dữ liệu của điện thoại.