1、 Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 1 | RF-SOI 优化衬底 当代射频和毫米波前端的核心 第一部分5G Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 2 | 目录目录 1. 总体介绍总体介绍 . 3 2. 5G 不仅会改变我们的沟通方式，而且会不仅会改变我们的沟通方式，而且会改变我们与周边环境的沟通方式改变我们与周边环境的沟通方式 . 5 2.1 网络切片 . 8 2.3 载波聚合 . 12 2.4 大规模 MIMO 和天线阵列系统 . 13 2.5 固定无线接入、小型基站和毫米波技术 . 14 3. 5G 中的中的 RF-SOI 衬底创新

2、衬底创新 . 16 4. 结论结论 . 18 5. 参考书目参考书目 . 18 作作者者： Luis Andia, Ph.D. RF-SOI 高级业务发展经理 Yvan Morandini, Ph.D. 射频产品市场营销经理 Jean-Marc Le Meil 射频业务单元负责人 联系方式：联系方式： Luis Andia, Ph.D. 缩略词缩略词 AAS: Antenna Array System AP: Access Point ASM: Antenna Switch Module CA: Carrier Aggregation CBRS: Citizens Broadband Radi

3、o Services CC: Carrier Component CPW: Coplanar Waveguide DPX: Duplexer DRx: Diversity Receiver DSS: Dynamic Spectrum Sharing eMBB: enhanced Mobile Broadband FO: Fiber Optic FSS: Fixed Satellite Service FWA: Fixed Wireless Access HD: Harmonic Distortion HD2: 2nd order Harmonic Distortion HD3: 3rd ord

4、er Harmonic Distortion HR-SOI: High Resistivity SOI iFEM-SOI: integrated Front-End Module SOI IL: Insertion Loss IM : Intermodulation IMD3 : 3rd order Intermodulation Distortion IMT: International Mobile Communications ISO: Isolation ITU: International Telecommunications Union LNA: Low Noise Amplifi

5、er LTE: Long Term Evolution M2M: Machine to Machine MIMO: Multiple Input Multiple Output mMIMO: massive MIMO MU-MIMO: Multi User MIMO MMMB: Multi-Mode Multi-Band mMTC: massive Machine Type of Communications mmW: millimeter wave NF: Noise Figure PA: Power Amplifier PAiD: Power Amplifier module with i

6、ntegrated Duplexer PRx: Primary receiver QoS: Quality of Service RF: Radio Frequency RFeSITM: RF enhanced Signal Integrity RFFE: RF Front End Rx: Receiver SOI: Silicon on Insulator TCO: Total Cost of Ownership Tx: Transmitter uRLLC: ultra Reliable Low Latency Communications UE: User Equipment VGA: V

7、ariable Gain Amplifier Wi-Fi 6(E): Wi-Fi 6 including 6GHz band XCVR: Transceiver Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 3 | RF-SOI 优化衬底优化衬底当代射频和毫米波前端的核心当代射频和毫米波前端的核心 第一部分：第一部分： 5G 1. 总体介绍总体介绍 传统的手机通信都是用户互连，如 2G 的语音以及 3G 和 4G 的数据。而 5G 打破了这个趋势，将用户和移动的、分布式的各种智能设备相联，这种前所未有的具有实时数据处理能力和超低时延的移动网络会带来全新的用户体验。 与 5G

8、一同推出的 Wi-Fi 6（E）是大容量多用户室内网络家庭，企业和公共场所如会议中心等最受欢迎的选择之一，它易维护，易扩展，更重要是容易使用。Wi-Fi 6（E）向下兼容，以往安装的 Wi-Fi AP 仍然可以使用。 图图 1. 5G 和和 Wi-Fi 的的生态系统生态系统 5G 和 Wi-Fi 6（E）在设计时考虑了应用场景的互补性，以及手机用户与周边智能移动的、分布的和固定的连接设备的完全集成，如图 1 描述的 5G 和 Wi-Fi 的生态系统。对于用户而言，这就意味着人们期待已久的一些应用在短期内成为现实，如具有辅助驾驶功能的汽车和高度自动化的工厂等。 这一切是大约二十年前开始的，RF-

9、SOI 衬底因其能帮助智能手机达到所需性能成为一台无处不在可以互连的手持电脑而受到半导体界的关注。从那时起，正如图 2 所示，射频 CMOS 工艺和 RF-SOI 衬底一直在不断发展，使实现鲁棒性和高可靠性的手机和 Wi-Fi 射频前端成为可能 1。 Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 4 | 图图 2. RF-SOI 中中射频射频和和毫米波毫米波前端前端（RFFE） 功能集成的时间功能集成的时间线线 全球近乎无限的 CMOS 产能，以及已论证过的可大规模制造的 RF-SOI 衬底，促进了面向大众的平价手机的发展。无处不在的连接正在扩展到智能设备，到 2020 年将

10、有 200 亿台无线设备连接到工厂、办公楼和公共基础设施等，如图 3 所示2。作为可选的工艺之一，RF-SOI 将继续发挥其重要作用，以确保低成本高可靠的连接。 图图 3. 全球无线互联设备全球无线互联设备 为设定共同的世界目标，国际电联发布了 2020 年及以后国际移动电信（IMT）未来发展的框架和总体目标3，确定了 3GPP 所采用的国际移动电信（IMT）的三个发展轴，为 5G服务和应用提供规范4。海量机器类通信（大规模物联网）（mMTC）可在单位面积连接大量设备，增强移动宽带（eMBB）可支持高速高带宽的数据访问，最后，极可靠低时延通信（uRLLC）可在给定的时间段内实现实时可靠的连接。

11、 Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 5 | 根据三类应用具有的主要特征，Soitec扩展了其RFeSITM产品系列56，推出RFeSI100，该产品为 eMBB和 uRLLC 的应用案例提供了无与伦比的线性度，mMTC 的应用也可从 RFeSI100 中受益。 同时推出的可选功能 RFeSI_T（“T”代表温度）允许 RFeSITM系列中的所有衬底（RFeSI80、RFeSI90 和RFeSI100）在较宽的温度范围内都具有极低的线性漂移，从而提高关键业务应用的鲁棒性。 最后，考虑到mMTC总成本的压力，Soitec推出了一种新型iFEM-SOI衬底，该衬底具有简

12、化的制造工艺，以最优化的射频前端（RFFE）总拥有成本（TCO）提供适当的性能。图 4 将 5G 的三个发展轴与 Soitec 的衬底系列产品相关联，并展示了其特性，不同衬底类型代表了构建各自射频前端（RFFE）的一些最佳选择。 在第 3 节中会更进一步的讨论针对 5G 的 RF-SOI 衬底的所有创新。 图图 4. 5G 指标及最优指标及最优的的 RF-SOI 衬底选择衬底选择 这本白皮书是两个系列文章的第一部分，将介绍一些最创新的 5G 新功能（与以往的蜂窝通信标准相比），以及它们如何推动移动式、分布式和固定式设备的射频前端（RFFE）的发展，然后对于 5G 部署中的挑战和创新，提供 So

13、itec 的 RF-SOI 衬底的使用指导。 2. 5G 不仅会改变我们的沟通方式，而且会改变我们与周边环境的沟通方式不仅会改变我们的沟通方式，而且会改变我们与周边环境的沟通方式 移动用户数据量的不断增长和新的接入设备给当前的运营商网络容量带来了巨大的压力。如果没有真正的移动网络进化，在未来两年时间里数据需求量会超过一些发达国家的可用网络容量，如图 5 中美国网络容量发展和数据需求量对比6。5G 具体体现了这种网络进化，并将提供更多的资源来应对未来 2 到 10 年的短期及长期数据需求的增长。 Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 6 | 图图 5. 美国移动网络美国

14、移动网络容容量与量与数据数据需求需求对比对比 意识到 5G的巨大潜力，世界上大多数国家已经为其部署分配了战略性的频谱资源，如图 6和 7所示7。当前 5G 分配的频率带宽大约是 LTE 总频谱的 12 倍6，这使运营商能够部署数据传输速率更快和时延更低的大容量网络。 在全球范围内，最初的 5G 部署是在低于 6GHz 的频率上进行的，这要归功于已经在这个频段建立的完善的生态系统。第二阶段，已开始在选定的频段部署新的毫米波（mmWave）网络。如图 5所示，预计 2025年以后，我们会需要同时使用两个网络来满足不断增长的数据需求。 Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G

15、7 | 图图 6. 部分部分国家在国家在 S 和和 C 频段的频谱分配频段的频谱分配 图图 7. 部分部分国家国家毫米波毫米波频段的频谱分配频段的频谱分配 为了充分利用频谱资源，5G 有时会利用过去无线通信系统中的工艺和技术，针对新的应用场景进行高度优化。这些技术和工艺包括： 网络切片 频谱共享和共存 带宽高达 1GHz 的载波聚合 大规模 MIMO 和天线阵列系统 固定无线接入，小型基站和毫米波技术 这份清单并不完整，还会随着新规范的发布而不断发展4，但从我们的角度来看，这代表了 5G实现中的一些最具创新性的功能。 Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 8 | 2.

16、1 网络切片网络切片 图图 8. 5G 网络切片网络切片 频谱资源使用的灵活性得到极大提高，可以为多样性的应用提供最好的服务，同时保证所有用户有足够的网络容量。5G 是能为运营商提供网络切片功能的第一代蜂窝通信网络，可按需定制网络的性能，如图 8 所示。运营商可以灵活的根据每个客户的需求，定制数据传输速率、延迟和服务质量8，如汽车公司可以使用高服务质量（QoS）的网络切片，以确保及时安全地向其整个辅助驾驶车队提供固件更新。 2.2 频谱共享与共存频谱共享与共存 为确保 5G 顺利推出，动态频谱共享（DSS）被引入作为一种能使 5G 与其他标准共存的技术。目前，许多运营商正在利用它来实现从 4G

17、 到 5G 的过渡9，如图 9 所示。 使用动态频谱共享（DSS）而不是双重连接，运营商无需划分任何分配的频谱，也无需专用的 4G 或 5G 频谱，反而可以实时评估用户的需求，在两种技术之间共享可用的频谱。 （a） （b） 图图 9. （a） 双重连接和双重连接和 （b） 适用于适用于 4G 和和 5G 的动态频谱共享的动态频谱共享（DSS） Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 9 | 5G从最初构想时就可同时使用许可、非许可和共享频谱，因此它必须与以前的手机通信标准如 3G和 4G，以及 Wi-Fi 等无线连接标准和谐共存，5G 还必须与政府监管的服务如公民宽带无

18、线电服务（CBRS），和其它对干扰敏感的服务如固定卫星服务（FSS）和谐共存。 RF-SOI 技术在保证有效和高效的频谱利用方面起着至关重要的作用，它可以使 5G 和其他共存无线标准之间的互扰降到最低10。RF-SOI 可最大程度地减少非线性干扰，如信号谐波的产生，可能会影响射频前端的正常工作11。 图 10 显示了如何通过使用 Soitec 的富陷阱（trap-rich）SOI 衬底，如 iFEM-SOI 和 RFeSITM系列产品，与非富陷阱 SOI（HR-SOI）衬底相比，可将共面波导（CPW）的射频信号的二阶和三阶谐波大大减少。 注释： RFeSITM: Soitec 的射频信号完整性

19、增强型 Trap Rich 的 RF-SOI 衬底 RFeSI100: RFeSITM衬底，可确保 CPW 二阶谐波低于-100dBm 15dBm 功率 RFeSI90: RFeSITM 衬底，可确保 CPW 二阶谐波低于-90dBm 15dBm 功率 RFeSI80: RFeSITM 衬底，可确保 CPW 二阶谐波低于-80dBm 15dBm 功率 iFEM-SOI: Soitec 的 SOI 衬底，用于高度集成的射频前端模块 HR-SOI: 高电阻率非 trap rich SOI 衬底 图图 10.（a）RFeSITM衬底上的共面波导衬底上的共面波导（CPW）及其测量及其测量（b）不同不同

20、 RF-SOI 衬底上的衬底上的二阶和三阶谐波二阶和三阶谐波 Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 10 | 互扰可能来源于射频前端（RFFE）的无源如传输线和电感器等，或有源电路如晶体管和二极管等的任何位置。而通过使用 RFeSITM衬底，因为整个射频前端（RFFE）电路都构建在该衬底上，这类有害信号可以降到最低。 开关是将所有共存的射频信号通过复杂的射频前端（RFFE）从单个（或多个）天线接收或发送到天线的关键元件。5G 智能手机射频前端（RFFE）包含大量分布在不同模块中的开关，而 RF-SOI 是开关设计制造中默认的技术。 基于 RF-SOI 的 CMOS 为

21、设计集成开关，提供了具有最高隔离度和最低插入损耗的工具10。 图图 11. （a） B17 上行链路上行链路 H3 可以与主和分可以与主和分路路 B4 下行链路路径耦合下行链路路径耦合 （b） 开关分支隔离不足导致开关内耦合开关分支隔离不足导致开关内耦合 图 11（a）和 11（b）显示了在发射端处产生的高功率非线性内容（本例中为三阶谐波）如何干扰接收路径。根据非线性功率电平，此类干扰可能会降低信号质量并导致信息丢失。RF-SOI 衬底上的 CMOS 线性度和业界最好的集成开关隔离（ISO）和插入损耗（IL）有助于最大程度地减少此类干扰，确保 5G 与射频前端（RFFE）中所有其他射频和毫米波

22、标准和谐共存。 Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 11 | 开关控制电路也会产生干扰，从而影响整个电路的噪声系数和线性度。在设计中仔细考虑数字和基带噪声也很重要。作者展示了一个集成在 RF-SOI 中的开关控制示例12，其中几个时钟相位用于减少电荷泵时钟馈通进入受控开关。 基于 RF-SOI的 CMOS 的业界最好的集成开关的使用使射频设计人员重新考虑了射频前端（RFFE）分区。有些模块如接收器的低噪声放大器（LNA）已从收发器移至射频前端（RFFE），这样其接收路径中的总噪声可降至最低，如图12所示，其中主路接收器和分路接收器的总路径噪声分别降低了1.5dB和2

23、.8dB13。另外，考虑到 RF-SOI 衬底不仅提高了有源器件的线性度，而且还改善了无源器件的线性度，因此该特性可用于实现高品质因数（Q）的互连和用于偏置和匹配网络的电感。高质量的无源器件有可能改善 LNA 的增益、噪声和功耗。 （a） （b） 图图 12. 接收接收链路估链路估算：算：a） 收发器集成的收发器集成的 LNA 和和 b） RFFE 集成集成 LNA Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 12 | 2.3 载波聚合载波聚合 （a） （b） （c） 图图 13.（a）高非线性会产生可能干扰有用信号的互调高非线性会产生可能干扰有用信号的互调（IMD） （b

24、）、（c）不同不同 RF-SOI 衬底衬底的三阶互调的三阶互调（IMD3）的测量的测量 通过在需要时利用聚合的额外频谱资源，载波聚合使运营商可以灵活地为特定用户提供更高的下行数据传输速率。对于 4G 网络，聚合频谱可分配为带宽为 1.4-20MHz 的载波分量，对于 5G sub-6GHz（FR1）可高达 100MHz ，而对于 5G 毫米波（FR2）高达 400MHz。为单用户分配高达 1200MHz 的聚合频谱，使用5G 毫米波中的 3 个 400MHz 载波分量（CC），可实现上 Gbps 的数据传输速率。 如上所述，5G 扩展了载波聚合概念，允许使用 6GHz 以下和毫米波的载波分量（

25、CC）。这些构成用户信道带宽的载波分量（CC）可能包含 4G 和 5G 载波分量（CC），会产生超过 1 万种载波分量组合，如 2.2中所述，通过结合 RF-SOI 衬底的线性度和业界最好的集成开关，两个频段之间的互扰可以降低到最小，RF-SOI可同时支持大量的复杂的 5G射频路径，图 13的实例中说明在非常接近有用频段或进入频段出现频率互调，以及 RF-SOI 如何将此类干扰最小化到可接受的水平，再利用当前的射频技术轻松滤除14。 Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 13 | 2.4 大规模大规模 MIMO 和天线阵列系统和天线阵列系统 根据作者15，从 MIMO

26、 到大规模 MIMO（mMIMO）需要彻底解决通过在有源终端上使用大量的服务天线（天线阵列系统 AAS）和时分双工操作。 在低于 6GHz 的 5G 网络中，对于优化运营商的基础设施投资，最大化网络容量和数据传输速率，同时最大程度地减少新设备部署和相关费用来说，大规模 MIMO 至关重要。现有的移动网络站点和软件可以升级来使用天线阵列系统（AAS）。在 5G 毫米波中，由于在厘米波和毫米波频率下的大气衰减很大，为克服网络站点到用户的距离限制，大规模 MIMO 也至关重要。 通过将天线阵列系统（AAS）与 16/32/64 或更多的阵元一起使用，大规模 MIMO 可以帮助产生波束，选择性聚焦到单

27、个用户或一组用户，从而实现按需分配容量和数据速率。该技术还有助于限制用户或用户组之间的互扰，同时降低能耗。现场试验表明，通道容量可至少增加 300%，并将基站边际性能提高 200%16。 图图 14. 不同不同 RF-SOI 衬底衬底的串扰抗扰性的串扰抗扰性 天线阵列系统里面（AAS）的每个阵元均与单独的射频前端（RFFE）连接，包括开关、LNA、PA、偏置/控制电路和存储元件（例如查找表）。移相器和高品量的无源组合器/分配器也可以根据 5G 毫米波前端的要求进行集成。在 6GHz 以下和毫米波中，基于 RF-SOI 的 CMOS 就是针对中型/中等功率大规模 MIMO 天线阵列系统（AAS）

28、的成本最佳的技术1718 19。 Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 14 | 通过大规模 MIMO，每个波束的辐射功率由一个以上的射频前端（RFFE）发射器加天线整体产生。为了成功链接到用户，天线阵列系统（AAS）的每个发射器的 PA 都需要产生远低于 4G 所需的典型数瓦功率。请参考18改成的图 16（c）, 以获得达到 65dBm 发射功率所需的天线阵列系统（AAS）阵元数量的技术比较，和每个 PA 元素的平均调制输出功率以及相关的总发射端阵列功率的关系。 基于 RF-SOI 的瓦特级 CMOS PA 的高效性已得到验证18，此外，如前所述，集成高 Q 无源元

29、件的可选性是 RF-SOI 在集成匹配网络和 PA 所需的偏置电路中巨大的优势。 在大规模 MIMO 射频前端（RFFE）高度集成的设计中，信号路径之间的隔离（串扰）对于防止有害信号从电路系统的一部分泄漏到另一部分非常重要。图 14 显示了不同 RF-SOI 衬底的串扰抗扰性。 同样，在优化大规模 MIMO 的射频前端（RFFE）时添加逻辑内容时，将数字噪声最小化的衬底证明也非常有用。图 15 显示了不同 RF-SOI 衬底的数字降噪效果。 图图 15. 不同不同 RF-SOI 衬底的数字降噪衬底的数字降噪 2.5 固定无线接入、小型基站和毫米波技术固定无线接入、小型基站和毫米波技术 通过光纤

30、向效区和农村地区提供高速率宽带服务的成本可能过高，与固定无线接入（FWA）关联的小型基站（移动网元覆盖 10 米至几千米）可以给商业和家庭带来 5G 宽带服务，因为省去光纤的安装和维护费用并优化运营商在 5G 基础设施上的投资，这种方式具有很好的成本和效率。通过在低于 6GHz 和毫米波频段 Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 15 | 之间进行选择，或者两者共存，可以达到数据传输速率和覆盖范围之间的平衡。基于天线阵列系统（AAS）的固定无线接入（FWA）和小型基站在 2.4 节中已有描述。 （a） （b） （c） 图图 16. （a）集成在集成在 RFeSI 中的

31、中的毫米波前端芯片毫米波前端芯片（b）馈入馈入 256 元元 AAS 的的 64 片毫米波前端芯片片毫米波前端芯片（c）具有具有约约 256 阵元阵元的中距离的中距离/中功率中功率毫米波前端毫米波前端的理想技术的理想技术是是 RF-SOI 由于大气吸收和障碍物，毫米波频率在距离上比 6GHz 以下频率遭受更高的信号衰减18。为了补偿这种衰减，毫米波固定无线接入（FWA）和小型基站利用多达 1,024 个天线阵列系统（AAS）大规模 MIMO 的阵元，进一步将辐射的射频信号集中在更窄的波束中，实现相当的距离覆盖范围和更高的能效和专一性（即更低的用户互扰）。 毫米波天线阵列系统（AAS）的高度复杂

32、性，尤其是其毫米波前端，凸显了 RF-SOI工艺在实现高集成度方面的作用。图 16（a）显示了具有开关、PA、LNA、移相器、可变增益放大器（VGA）的 RF-SOI 双极化Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 16 | （水平H和垂直V）毫米波前端的完全集成CMOS，并具有控制、偏置功能，内存和电源结合。图16（b）和（c）显示一片毫米波前端芯片可连接 4个天线，由 256个天线组成的面板将需要 64片芯片 118 19。 3. 5G 中的中的 RF-SOI 衬底创新衬底创新 随着蜂窝通信标准的逐步发展，需要解决新的和更高要求的使用案例，半导体技术和工艺也在并行发展

33、。RF-SOI 衬底的创新对实现新的更严格的射频前端规格至关重要。 RFeSITM可以带来的好处已经得到广泛的验证，因其可以满足现代 5G 射频前端线性度的规格要求，现在已成为默认的衬底材料。但是，射频前端应用中仍然有很多领域，不论现在或是将来，都将受益于衬底线性度的提高。为了提高线性度，请参见图 10 和 13，在保证成本竞争力的同时，RFeSI100 在本构层上使用了创新的材料，这种材料首次在商业化 RF-SOI 衬底上使用。RFeSI100 是 RFeSITM产品系列的最新产品，它由研发机构、Soitec 公司及其合作伙伴和客户合作开发的，旨在满足线性度要求非常高的应用。 高电阻率体硅晶

34、圆固有的局限性是随温度变化的线性漂移。普通 RFeSITM衬底的线性度最高在达到 90C 的高温时是有保证的，这对于商品而言，代表很好的性能。但是在蜂窝网络基础设施、工业 4.0、汽车、军事和其它领域中的应用，推动了更高强度，恶劣条件下更可靠的无线通信的需求，RF-SOI 衬底需要在高达150 度的条件下仍能提供很好的线性性能。 Soitec 公司的具有低线性漂移特性的 RFeSI_T 是 RFeSITM系列产品的新增产品，如图 17 所示，该系列中的所有产品在高达 150C 的温度时都具有稳定的线性度，同时保留了富陷阱 SOI 衬底的优点，且具有成本优势。 图图 17. RFeSITM和和

35、RFeSI_T 衬底在衬底在特定温度范围内的二阶谐波功率特定温度范围内的二阶谐波功率 过去几年，毫米波通信领域的研究、开发和部署一直非常活跃。毫米波前端的衬底也经常被讨论，而Soitec 凭借长期丰富的经验和专业知识以及在优化衬底上的专业技术和工艺，一直在帮助客户和合作伙选择和设计合适的材料，为毫米波应用提供最佳的 RF-SOI 衬底。 Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 17 | 图图 18. RFeSITM和和 CMOS 体衬底上体衬底上 CPW 线的信号传线的信号传输输损耗损耗 RF-SOI 衬底的特性在 60GHz 以及更高的频率已进行过测试，RFeSITM

36、的富陷阱效应可最大程度地降低信号传输损耗，如图 18 所示（来自20）。事实上，RFeSITM衬底在毫米波频率下的衬底相关损耗可忽略不计，并且 CPW 线的插入损耗（IL）变化完全是由金属损耗不同所引起的。 （1） 解决几 MHz 到毫米波应用的潜力 （2） 支持数字逻辑、存储和智能偏压等功能的尺寸高效集成 图图 19. Soitec 的的 RF-SOI 衬底性能比较衬底性能比较 RFeSITM、iFEM-SOI 和和 HR-SOI 凭借获得专利的 SmartCutTM技术56的众多定制功能，Soitec简化了富陷阱 SOI衬底制造工艺，引入了一种创新衬底，为业界提供了兼顾射频前端的线性度和总

37、拥有成本（TCO）的一种最佳的折衷方案。Soitec的 iFEM-SOI 是一种富陷阱的衬底，在隔离和抗噪声方面具有相同的特性，并有相当的线性性能。 Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 18 | 图 19 比较了 Soitec 的两个富陷阱的 RF-SOI 衬底产品系列，iFEM-SOI 和 RFeSITM的主要性能指标，还以HR-SOI 衬底作为参照，同时增加了具有低线性漂移特性的 RFeSI_T 衬底。 4. 结论结论 5G 出色的表现，依赖于射频前端的半导体工艺以及数十年来不断完善的技术，这种工艺是研发、材料提供商、代工厂、设计公司、封装与测试、智能手机制造商

38、、运营商和许多其它机构之间多年来密切合作的结果。基于 RF-SOI 优化衬底的 CMOS 就是其中一种工艺，Soitec 的 HR-SOI，iFEM-SOI 和 RFeSITM系列产品为使其成为先进射频前端的标准技术做出了巨大贡献。 随着 5G 在全球部署的不断发展，Soitec 将持续创新，以确保 5G 充分发挥其潜力。 5. 参考书目参考书目 1 J. Cable, “30 Years of RF SOI - Past, Present and Future,” SOI Consortium, Shanghai, September 2019. 2 Cisco, “Cisco Annual

39、 Report （2018-2023),” February 2020 3 Recommendation ITU-R M.2083-0, “IMT Vision Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond,” M Series Mobile, radiodetermination, amateur and related satellite services, ITU Electronic Publications, Geneva 2015 4 Releases, 3

40、GPP. Available online as of June 2020 https:/www.3gpp.org/specifications/67-releases 5 Soitec, “White Paper Innovative RF-SOI Wafers for Wireless Applications,” November 2013. 6 “Soitecs engineered substrates for 5G,” March 2020. Available online as of May 2020. https:/www.S 7 GSMA, “5G Implementati

41、on Guidelines,” July 2019 8 GSMA, “Network Slicing Use Case Requirements,” April 2018 9 A. Weissberger, “Vodafone tests 5G Dynamic Spectrum Sharing (DSS) in its Dusseldorf lab,” IEEE Communications Society Technology Blog available online as of May 2020. https:/soc.org/2020/02/04/vodafone-tests-5g-d

42、ynamic-spectrum-sharing-dss-in-its-dusseldorf-lab/ 10 P. Hurwitz, A. Kalburge, E. Preisler, D. Howard and C. Masse, “Innovation in Specialty Silicon Technology for 5G Front-End Module,” Microwave Journal, vol. 63, no. 3, pp. 86-98, March 2020. 11 P. A. Rabbeni, A. Joseph, T. Letavic and A. Bandyopad

43、hyay, “RF SOI: Revolutionizing RF System Design,” Microwave Journal, vol. 58, no. 10, pp. 22-38, October 2015. 12 F. Balteanu, H. Modi, Y. Choi, J. Lee, S. Drogi and S. Khesbak, 5G RF Front End Module Architectures for Mobile Applications, 2019 49th European Microwave Conference (EuMC), Paris, Franc

44、e, 2019, pp. 252-255. Soitec 的 RF-SOI 优化衬底 | 第一部分: 5G 19 | 13 D. R. Pehlke and K. Walsh, LTE-Advanced Pro RF Front-End Implementations to Meet Emerging Carrier Aggregation and DL MIMO Requirements, in IEEE Communications Magazine, vol. 55, no. 4, pp. 134-141, April 2017. 14 C. Didier, E. Butaud and

45、S. Ballandras, Piezo-On-Insulator Engineered Substrates for 4G/5G RF Front-End Filters,” Microwave Journal, vol. 62, no. 10, pp. 22-30, October 2019. 15 E. G. Larsson, O. Edfors, F. Tufvesson and T. L. Marzetta, Massive MIMO for next generation wireless systems, in IEEE Communications Magazine, vol.

46、 52, no. 2, pp. 186-195, February 2014 16 M. DeGrasse, “Sprint and Samsung set to roll out massive MIMO,” RCR June , 2017. Available online as of May 2020. https:/ 17 V. N. K. Malladi and M. Miller, A 48 dBm peak power RF switch in SOI process for 5G mMIMO applications, 2019 IEEE 19th Topical Meetin

47、g on Silicon Monolithic Integrated Circuits in RF Systems (SiRF), Orlando, FL, USA, 2019, pp. 1-3. 18 J. Madden, A. Bandyopadhyay, N. Cahoon and H. Krishnaswamy, “RF SOI can Save $Billions in 5G mmWave Network Costs with Efficient PAs,” Microwave Journal, vol. 63, no. 4, pp. 20-30, April 2020. 19 M.

48、 Stoneback and K. Madsen, A Planar All-Silicon 256-Element Ka-band Phased Array for High-Altitude Platforms (HAPs) Application, 2018 IEEE/MTT-S International Microwave Symposium - IMS, Philadelphia, PA, 2018, pp. 783-786. 20 A. Bandyopadhyay, “5G Enhanced Mobile Broadband Radio interface on mmWaveHardware Architecture and role of Silicon Technologies,” 2019 IEEE Future Networks Webinar Series, May 2019.