射频器件的挑战与创新

4G到5G的演进过程中，射频器件的复杂度逐渐提升qi，产品在设计、工艺、材料等方面都将发生递进式的变化。同时，射频前端仍面临许多诸如功耗、尺寸、天线数量、芯片设计、温漂、信号干扰、不同类型信号和谐共存等技术端的难题。如何解决这些问题，成为当下业界关注的焦点，也是射频器件的创新所在。

随着半导体材料的发展，Si、GaAs、GaN等射频材料，陶瓷、玻璃等封装基板材料更迭带来的功耗、效率、发热问题、尺寸等方面的改善之于射频器件的发展自然是重要的创新之处。但在材料创新之外，射频器件还有哪些创新的途径？

制造工艺

目前，射频器件涉及的主要工艺为GaAs、SOI、CMOS、SiGe等。

GaAs：GaAs的电子迁移速率较好，适合用于长距离、长通信时间的高频电路。GaAs元件因电子迁移速率比Si高很多，因此采用特殊的工艺，早期为MESFET金属半导体场效应晶体管，后面演变为HEMT（高速电子迁移率晶体管），pHEMT（介面应变式高电子迁移电晶体），目前为HBT（异质接面双载子晶体管）。

GaAs生产方式和传统的硅晶圆生产方式大不相同，GaAs需要采用磊晶技术制造，这种磊晶圆的直径通常为4-6英寸，比硅晶圆的12英寸要小得多。磊晶圆需要特殊的机台，同时砷化镓原材料成本高出硅很多，最终导致GaAs成品IC成本比较高；

SOI：SOI工艺的优势在于可集成逻辑与控制功能，不需要额外的控制芯片；

CMOS：CMOS工艺的优势在于可以将射频、基频与存储器等组件合而为一的高整合度，并同时降低组件成本；

SiGe：近年来，SiGe已成了最被重视的无线通信IC制程技术之一。依材料特性来看，SiGe高频特性良好，材料安全性佳，导热性好，而且制程成熟、整合度高，具成本较低的优势。SiGe既拥有硅工艺的集成度、良率和成本优势，又具备第3到第5类半导体(如砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)在速度方面的优点。只要增加金属和介质叠层来降低寄生电容和电感，就可以采用SiGe半导体技术集成高质量无源部件。

SiGe工艺几乎能够与硅半导体超大规模集成电路中的所有新工艺技术兼容，是未来的趋势。不过SiGe要想取代砷化镓的地位还需要继续在击穿电压、截止频率、功率等方面继续努力。

射频PA采用的工艺分别是GaAs、SOI、CMOS和SiGe；射频开关采用SOI、GaAs工艺；LTE LNA采用的工艺多为SOI、CMOS。

进入5G时代，Sub-6GHz和毫米波阶段各射频元器件的材料和技术可能会有所变化。SOI有可能成为重要技术，具有制作多种元器件的潜力，同时后续有利于集成。