5月18日，杭州地芯科技有限公司（以下簡稱：地芯科技）在上海舉辦云騰系列新品發布會，發布了全球首款基于CMOS工藝的支持4G的線性CMOS PA——GC0643。GC0643是一款4*4mm多模多頻功率放大器模塊（MMMB PAM），它應用于3G/4G手持設備（包括手機及其他手持移動終端）以及Cat1.物聯網設備，支持的多頻段多制式應用。本模塊還支持可編程MIPI控制。

地芯科技副總裁張頂平表示CMOS工藝是集成電路中最為廣泛使用的工藝技術，具有高集成度、低成本、漏電流低、導熱性好、設計靈活等特性，但也存在擊穿電壓低、線性度差兩大先天性弊端，使其在射頻PA應用上面臨巨大的技術挑戰。

“業界一直有將CMOS工藝應用于射頻的嘗試，我們都知道在飽和PA領域，CMOS是主流，但是在線性PA領域，砷化鎵PA是主流，地芯科技率先將CMOS PA進入飽和PA領域。因為我們看到，CMOS工藝目前從設計到制造到封測已經成熟 ，可以去替代中低端砷化鎵PA了。”張頂平指出，“地芯科技的創始團隊深耕線性CMOS PA技術十多年，在過往的經驗基礎上開拓創新，攻克了擊穿電壓低、線性度差兩大世界級工藝難題，在全球范圍內率先量產支持4G的線性CMOS PA，將使得CMOS 工藝的PA進入主流射頻前端市場成為可能。”

(資料圖片)

他從放大器的FOM指標，線性度、可靠性方面做了對比。

從這些指標上可以看出在低發射功率領域，CMOS PA的指標不輸砷化鎵PA，在可靠性領域，CMOS PA的指標完勝砷化鎵PA，如下圖所示。測試 條件 Pin = 6dB m , Vbatt = 4.6 V。“在非常極端條件下，在6dBm?在如此苛刻條件下，我們通過了，而砷化鎵PA會燒掉。”?他總結說。

此外，他表示????CMOS PA直接采用封裝沒有額外打線，因此可以保持良好的一致性，還有就是?CMOS PA有更高的集成度，下圖顯示了新品在集成度上的優勢。

據他介紹，GC0643是一款多模多頻帶（MMMB）功率放大器模塊（PAM），支持3G/4G手機和物聯網應用，并在WCDMA、TD-SCDMA和LTE模式下高效運行。該模塊可通過移動工業處理器接口（MIPI?）進行完全編程。“它支持支持3G/4G IoT及手機應用 ；支持TD/FDD模式；支持B1/B3/B5/B8/B34/B39/B40/B4頻帶。”他指出。

3G：GC0643支持WCDMA、高速下行鏈路分組接入（HSDPA）、高速上行鏈路分組接入（HSMPA）、高速分組接入（HSPA+）和TD-SCDMA調制。在各個功率范圍和調制模式下，通過改變輸入功率和DC-DC提供的電壓值，來最大化功率放大器的效率

4G：GC0643支持1.4、3、5、10、15、20 MHz信道帶寬。類似于3G操作，通過改變輸入功率和DC-DC提供的電壓值，來最大化功率放大器的效率。其中，PAM由一個用于低頻、高頻和中頻的WCDMA/LTE模塊和一個多功能控制模塊組成，RF輸入/輸出端口內部匹配到50Ω，以減少外部組件的數量。CMOS集成電路使用標準MIPI控制來提供內部MFC接口和操作。極低的漏電流可最大限度地延長手機待機時間。

硅芯片和無源元件安裝在多層層壓基板上。29焊盤 4.0 mm x 4.0 mm x 0.81 mm LGA封裝，可提供高度可制造、低成本的解決方案。

GC0643具體性能如下：在3.4V的電源電壓下，在CMOS工藝難以企及的2.5G高頻段，該CMOS PA可輸出32dBm的飽和功率，效率接近50%；在LTE10M 12RB的調制方式下，-38dBc UTRA ACLR的線性功率可達27.5dBbm（MPR0），FOM值接近70，比肩GaAs工藝的線性PA。在4.5V的電源電壓下，Psat更是逼近34dBm，并在Psat下通過了VSWR 1:10的SOA可靠性測試。該設計成功攻克了CMOS PA可靠性和線性度的主要矛盾，預示了線性CMOS PA進入Psat為30-36dBm主流市場的可能性。

GC0643技術亮點如下：

1、基于CMOS工藝路線的全新多模多頻PA設計思路

2、創新型開關設計支持多頻多模單片集成

3、創新的線性化電路設計

4、低功耗、低成本、高集成度、高可靠性的最佳解決方案

地芯科技CEO吳瑞礫表示，“Common-Source架構的CMOS PA和HBT的架構類似，其非線性實際上并非特別棘手到難以處理，主要問題在于無法承受太高的電源電壓。”他也指出，“CMOS工藝提供了豐富種類的器件，以及靈活的設計性，通過巧妙的電路設計，可以通過模擬和數字的方式補償晶體管本身的非線性。這也是CMOS PA設計最重要的課題之一。”

其實這款CMOS PA并不是地芯科技首款新品，作為國內為數不多的在射頻領域深耕的企業，地芯科技在2022年就發布了國內首款超寬頻、超寬帶、低功耗、高性能、高集成度，且支持Sub 6GHz軟件無線電的SDR射頻收發機芯片——GC080X系列。

GC080X系列芯片運用了 Virtual Chip－Split芯片架構，該架構可以把模擬的IQ信號拉出來，把這顆芯片做一個自由組合，客戶可以根據自己的需求靈活配置。此外，Virtual Chip－Split架構還可以實現射頻信號到模擬信號之間的轉化，也可以實現模擬信號到數字信號之間的轉化。

GC080X系列芯片還集成了12bit的模數轉換器ADC和12bit的數模轉換器DAC。內置可編程模擬濾波器，支持最小0.7MHz帶寬的模擬低通濾波器以及TX最大50MHz帶寬的模擬低通濾波器，RX最大50MHz的模擬低通濾波器。混頻器和鎖相環也都集成在芯片內部，并且發射部分集成有驅動級放大器，可以輸出8dBm以上單音信號。

GC080X系列能夠支持的頻率范圍為200MHz到5GHz，可配置射頻帶寬能夠支持小于200KHz到100MHz的范圍，覆蓋了幾乎所有通信的頻率需求，包括從物聯網到射頻的專網通信、衛星通信、航空航天等需求。

這款收發機芯片直接對標某國際大廠同類產品，張頂平表示地芯科技在模擬領域有深厚積累，在ADC、時鐘、混頻器領域都有頂尖的產品，未來也有將各種融合的計劃。

“這款CMOS PA在成本上有非常好的競爭力，我們的目標是首打物聯網應用，其次是3G4G低端智能手機，功能機等應用。”他總結說。

關于地芯科技

杭州地芯科技有限公司成立于2018年，總部位于中國(杭州)人工智能小鎮，并在上海及深圳設有公司分部。公司研發方向包括5G無線通信高端芯片、低功耗高性能的物聯網芯片、高端工業電子模擬射頻芯片以及無線通信模組等產品，橫跨信號鏈、監測鏈、時鐘鏈等多類型芯片，終端應用場景覆蓋無線通信、消費電子、工業控制、醫療器械等多種領域。

公司的核心研發團隊成員80%以上為碩士與博士學歷，具有10至20年的芯片研發與量產經驗，曾工作于高通、聯發科、三星、TI等半導體企業，畢業于清華大學、浙江大學、加州大學洛杉磯分校、新加坡國立大學等海內外名校，涵蓋系統、射頻、模擬、數字、算法。軟件、測試、應用、版圖等技術人才，具有完備的芯片研發與量產能力。

作為國家高新技術企業、浙江省科技型中小企業，杭州市雛鷹計劃企業以及杭州市余杭區企業研發中心，地芯科技致力于成為全球領先的5G無線通信、物聯網以及工業電子的高端模擬射頻芯片的設計者。

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