在微波科技及技術(shù)研討會(MTTS)上,我參加了一場有關(guān)砷化鎵和CMOS用于RF電路設(shè)計的座談會。依我看來,GaAs陣營略占優(yōu)勢。但當我在網(wǎng)絡上發(fā)表此一觀點的文章時,CMOS的支持者卻非常不高興,他們認為我錯誤地描述了RF CMOS的情況,并且質(zhì)問我為何如此偏袒那些傳統(tǒng)的“老”技術(shù)。
因此,我又重新采訪了許多認同CMOS技術(shù)的人士,完成另一篇平衡報導。但老實說,在RF領(lǐng)域,我還是沒有完全被CMOS技術(shù)所說服。沒錯,CMOS晶體管很便宜,使其適于系統(tǒng)級芯片的集成,并可用于構(gòu)建射頻組件,這些觀點都被座談會上的來賓所認同;但對于將CMOS技術(shù)用來設(shè)計RF功率放大器(PA),與會者卻未必贊成。
CMOS放大器可能會非常地龐大,為了發(fā)送一個2GHz RF的載波,你需要一些設(shè)計,使其能夠驅(qū)動一純凈的正弦波到天線。能夠雙向傳導電流的多源GaAs異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管,能夠相當有效地完成這一任務,其大量生產(chǎn)的成本不到70美分。所以,如果CMOS成本更高、上市時間更長、可擴充性不佳,而且從未達到超過55%的效率,那么為何還要拼命掙扎于采用CMOS技術(shù)呢?
如果CMOS真的能夠取代以前的雙極電路功能,而我們卻偏偏不愿接受這個事實,那真的是愚蠢無比。但關(guān)鍵在于,要了解將CMOS技術(shù)應用到模擬設(shè)計中,到底有什么好處。記得,在今年度的國際固態(tài)電路會議上,許多場研討會中都提到,重點在于過采樣(oversample),這里可以舉出兩個例子,而這兩個例子都根本改變了我們設(shè)計的方式。
一個是delta-sigma轉(zhuǎn)換,其中過采樣有效地修正了測量交流電信號振幅對時間變化的機制。平常,如果你進行奈奎斯特采樣(兩倍于所要捕獲信號的最大頻率),你需要解決最大與最小信號振幅之間的巨大差距。
用256倍過采樣,一次取樣與下一個振幅之間對時間軸的差異會變得非常小。事實上,它小得足夠在一個時間間隔內(nèi)被捕獲一位。將此觀念延伸到磁帶(或其它儲存設(shè)備),或透過開關(guān)電容播放(充電和放電交替),串行資料串流能以24位解讀交流電訊號。這種組件如今廣泛用于公路過磅站的音頻訊號記錄及播放,如果德州儀器認同,還可用于精密測量(參照直流電壓設(shè)計)。這種情況下用CMOS實現(xiàn)很容易。
另外一個CMOS將雙極技術(shù)擠出市場的例子是磁盤驅(qū)動器讀取信道。較高儲存容量的關(guān)鍵是提升數(shù)據(jù)傳輸率。但位域間隔如此密集,以至于區(qū)分一位訊號的上升沿與另一個訊號的下降沿變得幾乎不可能。因此,采樣技術(shù)從雙極輸入電路測量振幅的模擬峰值檢測機制,轉(zhuǎn)移到捕獲大量信號轉(zhuǎn)換的數(shù)字過采樣機制,并依賴DSP來估計實際的資料串流。
當Marvell Semiconductor公司開始談論CMOS讀取信道時曾遭到質(zhì)疑,因此最初該公司只是保守地揭露部分技術(shù)細節(jié)。但當它成為領(lǐng)先的高性能2.5英寸硬盤讀取信道供貨商時,Marvell變得暢所欲言。它公布了采用8階Butterworth濾波器,部分原因是消除CMOS開關(guān)噪音,但表示該設(shè)計將再進行擴充。
也許這個教訓對在MTTS上聲稱用0.13微米CMOS技術(shù)制造出RF PA的Axiom Microdevices公司及其它有類似項目的公司而言,只有當事實真正能被認可時,反對者才會閉口。