多串流MIMO驱动 11ac射频前端迈向28nm

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无线区域网路（Wi-Fi）射频（RF）前端朝先进制程迈进。着眼于多重输入多重输出（MIMO）天线在设计上日趋复杂，RF前端元件开发商开始导入更先进制程，以增加整合度与系统效能，进一步提升Wi-Fi的资料传输速率。
　　以RFaxis为例，该公司即预计于今年第四季，发布首款采用40纳米CMOS制程的5GHz 802.11ac RF射频前端芯片（RFeIC），代号为「Nucleus45」，并将开始送样；预计2015年第一季，将再推出採用28纳米CMOS制程的 Nucleus2系列，让客户无缝升级。
　　RFaxis董事长兼执行长Mike Neshat表示，在智慧型手机与平板电脑等无线通讯装置中，RF前端在最大化及确保最高的资料传输率上扮演着关键角色。但由于RF设计难度较高，RF前端元件过去一直依赖着昂贵的砷化镓（GaAs）或硅锗（SiGe）制程，直到现在才得以採用互补式金属氧化物半导体（CMOS）制程做为解决方案，如该公司所有RF前端元件均已採用CMOS制程进行生产并已大量出货。
　　Neshat进一步指出，随着Nucleus产品系列的推出，RFaxis在CMOS RF前端解决方案的发展将向前迈进一大步，将可与Wi-Fi、ZigBee、蓝牙（Bluetooth）等主流无线技术的SoC完美搭配。
　　事实上，为了满足市场日益提升的无线资料传输速率与资料吞吐量，Wi-Fi产业正快速採用最新的国际电机电子工程师学会（IEEE）标準 --802.11ac，可支援先进调变功能，例如256QAM、8×8 MIMO以及多用户多重输入多重输出（MU-MIMO），使资料传输速率可达到将近10Gbit/s。为进一步缩减下一代产品尺寸、增进处理器效能并提升整合度，Wi-Fi SoC供应商持续朝向更小的CMOS制程节点发展。
　　随着CMOS技术持续朝向更深的次微米（Submicron）节点发展，例如40纳米与28纳米，芯片电压将大幅降低，且漏电流也愈来愈严重，对于射频功率放大器（RF PA）和高功率射频前端元件在线性度和效率上形成巨大设计挑战。
　　另一方面，这些纳米级CMOS制程同时提供了多种新特色与优点，例如具有理想的讯号处理能力，若善加利用将可以为射频/类比的设计带来巨大效益。举例来说，数位预失真（Digital Pre-Distortion， DPD）在今日已经常被使用在主流的Wi-Fi SoC，以帮助正交分频多工（OFDM）调变传送合理的芯片输出功率，维持良好的线性度；而在支援3G/4G长程演进计画（LTE）的手机应用上，因 CMOS PA逐渐取代现有採用GaAs制程的PA，使得封包追踪技术（Envelope Tracking， ET）正迅速成为具前景的授权技术。
　　这些功能强大且高度发展的数位技术，能应用于控制并提升任何类型的RF前端解决方案中，当SoC（基频（Baseband）/收发器（transceiver））与RF元件同在CMOS制程下设计和制造时，将具有良好的协同作用。