跟大家聊聊RF MEMS

在 2019 年，Qorvo 宣布收購高性能 RF MEMS 天線調(diào)諧應(yīng)用技術(shù)供應(yīng)商 Cavendish Kinetics， Inc.（簡稱：CK）。

在 Qorvo 看來，Cavendish Kinetics 的加入，讓公司能夠在天線調(diào)諧領(lǐng)域確立市場領(lǐng)先地位。多家全球領(lǐng)先的智能手機(jī)供應(yīng)商也通過采用 CK 的 RF MEMS 技術(shù)降低損耗并提高線性度，實現(xiàn)了天線性能的顯著提升。CK 優(yōu)化了該技術(shù)并擴(kuò)大了其適用范圍，將該技術(shù)應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施和國防等其他應(yīng)用，而 Qorvo 將在 CK 所做的出色工作基礎(chǔ)上繼續(xù)努力。

在今天，我們就跟大家談?wù)?RF MEMS。

二十多年前，哪些專門從事射頻電路的工程師就一直開始追求他們理想中的“開關(guān)”。按照他們的設(shè)想，這些開關(guān)在“開啟”的時候具有超低電阻，在“關(guān)閉”時具有超高電阻。此外，它們還將具備體積小、速度快、易于制造、能夠切換相當(dāng)高的電流、能夠承受數(shù)十億次開關(guān)循環(huán)，并且只需很少的功率即可運行等優(yōu)勢。它甚至可以傳導(dǎo)數(shù)十甚至數(shù)百 GHz 的信號而完全沒有失真（接近完美的線性度）。

也許在一開始的時候，這種設(shè)想看起來就像一個白日夢，但隨著 MEMS 的出現(xiàn)，這似乎成為了可能。

所謂，RF MEMS 開關(guān)，是一種是小型的微機(jī)械開關(guān)，功耗低，可以使用傳統(tǒng)的 MEMS 制造技術(shù)生產(chǎn)。它們類似于房間中的電燈開關(guān)，其中觸點打開或關(guān)閉以通過開關(guān)傳導(dǎo)信號。在 RF MEMS 器件的情況下，開關(guān)的機(jī)械組件只有微米級尺寸。與電燈開關(guān)不同，在 RF MEMS 開關(guān)中傳導(dǎo)的信號在射頻范圍內(nèi)。

這是一種不同于機(jī)電射頻開關(guān)和固態(tài)射頻開關(guān)的技術(shù)。

固態(tài)開關(guān)使用半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)行操作，例如硅或 PIN 二極管、FET（場效應(yīng)晶體管）和混合技術(shù)（結(jié)合了 PINS 和 FET），并使用硅基基板構(gòu)建。而 RF MEMS 開關(guān)則與不斷改進(jìn)的基于 RF-SOI（絕緣體上的硅）的開關(guān)競爭，后者是當(dāng)今市場上的主導(dǎo)解決方案。

RF MEMS 開關(guān)的開發(fā)早在 20 多年前就開始了，但當(dāng)時的市場卻成功有限。這主要是歸咎于其可靠性。因為射頻開關(guān)需要經(jīng)受數(shù)十億次開關(guān)周期的考驗，但找到足夠堅硬以維持大量開關(guān)循環(huán)，同時又足夠柔軟以在閉合時形成良好接觸的材料一直以來都極具挑戰(zhàn)性。

但進(jìn)入最近幾年，RF MEMS 已經(jīng)成為了可能。它能夠可為包括智能手機(jī)、基礎(chǔ)設(shè)施和國防等任何類型的無線通信帶來巨大價值。

按照 Cavendish Kinetics 的說法，如今，智能手機(jī)使用 RF MEMS 進(jìn)行天線調(diào)諧和阻抗匹配，以動態(tài)改變天線諧振，同時最大限度地提高功率傳輸；射頻 MEMS 技術(shù)也可用于射頻前端 （RFFE） 中的傳導(dǎo)路徑，以降低插入損耗并提高隔離度；在移動基礎(chǔ)設(shè)施方面，也可以使用 RF MEMS 來執(zhí)行天線波束成形。

Qorvo 在收購 Cavendish Kinetics 的時候也談到，RF MEMS 設(shè)備用于在低、中和高頻段調(diào)諧智能手機(jī)的主天線和分集天線，從而帶來更強(qiáng)的信號和更高的數(shù)據(jù)速率。RF MEMS 具有出色的品質(zhì)因數(shù)、改進(jìn)的線性度和極低的插入損耗，從而最大限度地提高了性能，為提升 4G 和 5G 系統(tǒng)性能提供了巨大潛力。

從相關(guān)報道可以，現(xiàn)代智能手機(jī)擁有多達(dá) 8 根天線，以適應(yīng)隨著從 4G 到 5G 的無線過渡而不斷增長的多個頻段。為了更好地將天線與頻率匹配，沿天線嵌入的開關(guān)可以改變其配置，并在諧振設(shè)備（如電容器或電感器）中進(jìn)行切換，以微調(diào)天線的響應(yīng)。

對于這種應(yīng)用，當(dāng)前的手機(jī)制造商使用的是基于絕緣體上硅 （SOI） 技術(shù)的半導(dǎo)體開關(guān)。但 MEMS 器件可提供更高頻率和線性度的產(chǎn)品，這就使其成為有吸引力的替代品，特別是對于某些 5G 頻段，其受關(guān)注程度更高。

編輯：jq