2016年第24期信息与电脑China Computer&Communication网络与通信技术

随着通信技术在21世纪飞速发展，人们对通信系统及终端都提出了更高的要求。当前形势下，通信系统要在保障网络的运行速度及容量的前提下，向通信设备功耗低、体积小、便于集成的方向发展是当下通信领域的主要研究方向。因此，将半导体元件作为基本组成的集成电路被大力用于通信领域，且起到了很好的效果。本文首先对集成电路技术的发展做了详细的介绍，阐述了集成电路技术在无线通信系统中的应用现状，最后对无线通信集成电路的未来进行了分析。１　集成电路技术的发展1.1　GaAs（砷化镓）集成电路GaAs集成电路的技术有HBT、MESFET、HEMT。GaAs器件的载流子速度很快，可以调节能级，所以其本身速度也快，适合高频器件的使用。但其却拥有成本较高、机械性能差、热导率较低和易碎的缺点。虽然GaAs MESFET及异质结器件有上述缺点，但其市场占有率却不低，在功放及前端射频（RF）开关上的应用程度很高。1.2　CMOS及BiCMOSCMOS（互补金属氧化物半导体）技术是到目前最重要的集成电路技术，正因为其在数字电路方面设计开发成本低和应用方便的特点为其加速发展奠定了条件。除了极高速的数字集成电路，CMOS的应用范围几乎涵盖了所有的数字电路领域。CMOS技术的发展速度及其产品的大量生产都使其成本相对其他产品低很多，使CMOS在模拟电路设计中也争得了一席之地。CMOS工艺的发展一直呈高速态势，当今商用的沟道长度也从1983年时的2.0μm缩短到现在的0.123μm。晶体管尺寸的不断变小也给RF及数字电路的功能有了更大的创新空间并一直在发展。射频电路中，沟道宽度的变小促使晶体管的工作频率也在逐渐升高，这也使收发信机中的模拟CMOS电路部分能够前移至射频载波频率部分。CMOS工艺在射频CMOS电路设计方面有它的不足，电路性能（如线性度、增益、噪声水平等）都还有很大的进步空间。BiCMOS（即晶体管和CMOS集成在一块芯片上）技术是对CMOS技术和npn双极性晶体管工艺的综合运用，以期npn晶体管既可以应用于RF，又可以在这一块晶片上同时用于数字电路的pMOS和nMOS晶体管。当前社会在集成电路方面的研究目的主要是提高功率效率及降低电路成本。而研究方式是想方设法提高廉价硅器件（CMOS和BiCMOS）的集成度。硅基底器件有一定的成本优势，具体表现如下：（1）CMOS和BiCMOS的产品成品率较高；（2）CMOS的大批量生产有一定的规模效益，对降低成本很有利；（3）COMS模拟电路方便与数字基带处理集成电路一起集成在一块基片上，这有利于提升单片电路的系统级。1.3　SiGe HBT（锗化硅异质结晶体管）晶体外延技术促进了SiGe异质节硅晶体管结构向SiGe HBT的发展。其进化方式是在npn基极加锗，使晶体管的截止频率大于200GHz。SiGe技术能与CMOS工艺完全兼容，全球各个硅工厂都想掌握该技术，由此该技术在RF集成工艺技术中有重要的地位。无线通信集成电路的应用与发展王春阳（山东山大华特信息科技有限公司，山东 济南　250014）摘　要：介绍了无线通信技术中集成电路的应用现状及发展前景，回顾并总结了现有集成电路的特点及其在无线通信技术中的应用状况，并对未来无线通信集成电路的应用前景作了分析。关键词：无线通信；集成电路技术；移动通信中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2016）24-187-02

作者简介：王春阳（1983-），男，山东济南人，本科，工程师。研究方向：通信。— １８７ —

2016年第24期信息与电脑China Computer&Communication网络与通信技术1.4　RFIC的工艺选择一直以来，无线接收机的原理都是借助GaAs电路实现低噪声放大器（LNA）、功率放大器（PA）及射频开关三个功能。硅基底模拟电路被用到基带、中频（IF），有时也会用到射频混频部分。在上述过程中，IF及RF的频带选择电路应用的均为分离器件，理由是芯片上很难形成高Q值的滤波器。传统的电路实现方式多采用片外可调LC谐振电路使VCO实现频率调节。片外器特有的高Q值能够有效保障VCO的低相位噪声。２　集成电路技术在无线通信系统中的应用无线通信具备灵活方便、及时性强的优点，因此拥有广阔的发展前景。20世纪80年代末，第二代移动通信系统投入商用领域，30年来发展迅速。手机及其他无线通信设备逐渐成为大众生活的日常用品。无线通信设备一直向扩大容量、提高速度、外形小型化、损耗低四个方向发展。手机的芯片大小从最初的8 000cm3缩小至30cm3以下，集成电路的发展为这一成果奠定了良好的基础。射频和基带这两个单元是无线通信设备的核心部件，两者的基本组成元素是集成电路。射频单元多以半导体器件组成，基带单元多以CMOS集成电路组成。无线通信基站中许多设备都由于集成电路的作用，信号交换具有速度快、效率高的特点。此外，集成电路在无线通信方面的发展程度越来越高，无线通信设备的信息传输功能也越来越广泛，在传统的语音传输基础上，增加了手机阅读器、GPS定位系统、手机上网、视频等许多功能。无线通信依托于集成电路，拥有了小、灵、快的特点，用户的业务体验提升，日常生活更加方便。３　集成电路技术在无线通信领域的发展前景集成电路在无线通信领域的应用有效促进了无线通信技术的发展。新的无线通信技术的出现及无线通信应用领域的迅速发展，也极大地促进了集成电路技术的更新。当前形势下，通信是由电通信逐渐向光通信迈进，通信元器件的大小也逐步从微米量级向纳米量级跨越。我们有理由相信，集成电路技术也能成功地从电集成向光集成转变。无线通信中无线设备的芯片一直沿袭的是向小型化发展的趋势，除此之外，未来研究方向正在向多业务、多功能、多工作模式和多工作频段的集成电路模块发展。而且，无线通信设备之间的信息传播途径及方法以及能够处理并有效管理无线信号的智能天线技术和软件无线电技术等多种新兴领域都在发展，这都为无线通信中集成电路的发展提供了广阔而富有前景的发展空间。曾经人们一直难以实现在无线电通信中以相同频率同时收发信息，但美国哥伦比亚大学工程学院的研究团队却研究出新型的全双工无线集成电路，而且就是用CMOS工艺制造出来的。这说明我们在将来的无线通信集成领域能够将更多的不可能化为可能，这一领域将会有更多的发展。４　结　语将集成电路技术应用到无线通信领域这一进程中，既发挥了集成电路的优势，在应用过程中遇到的挫折也促进了它的发展，两者是相辅相成的。集成电路与无线通信在磨合中出现过各种各样的问题，但这也说明无线通信集成电路技术还存在极大的发展空间。未来无线通信集成电路的应用水平的发展及其材料制造工艺的进步将会对人类通信事业造成更大的影响。参考文献[1]张倩.新型全双工集成电路有望使无线通信数据量翻倍[J].军民两用技术与产品,2015(9).[2]潘卓伟.集成电路制造业发展思路研究[J].通讯世界,2017(1).

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