射頻開關的案例
一顆射頻開關芯片的獨白
轉載自——鐘林談芯
一顆射頻開關芯片成就卓勝微，便催生出一百個卓勝微夢。時代需要榜樣，追夢人在路上。
卓勝微靠著一顆射頻開關芯片起死回生，靠著一顆射頻開關芯片成功上市。射頻開關芯片已經不只是代表射頻前端芯片，代表的是一個機會，一個夢想。
小產品，大夢想。很多人走上射頻開關芯片之路，每個人心里都裝著一個卓勝微夢。
一個人可以做射頻開關芯片，兩個人也可以做射頻開關芯片，射頻開關芯片創業的大門，就這樣被輕輕推開，從此踏上芯片創業的星光大道。
三伍微也做了射頻開關芯片，我們向往卓勝微夢，但也不是僅僅為了這個夢。我們做射頻開關芯片是因為Wi-Fi FEM里面有PA、LNA和開關，Wi-Fi FEM里面最難做的是PA，做FEM的同時把開關和LNA單獨做成分立產品，三伍微射頻開關芯片之路就這樣開啟了。
前前后后，我們做了19顆射頻開關芯片，還有兩顆射頻開關芯片在回家的路上。多生孩子多種樹，未來希望更牢固，希望做更多的射頻開關芯片可以筑起自己的夢。
夢想是好的，現實是殘酷的，三伍微的射頻開關芯片路并不平坦。三伍微的第一顆射頻開關芯片選擇砷化鎵工藝，在SOI工藝大行其道的時代，選擇砷化鎵工藝做射頻開關芯片不是一個明智的選擇。砷化鎵工藝不僅ESD低，而且成本高，10多年前 Skyworks做的砷化鎵射頻開關芯片ESD只有150V。
2019年9月16日發布Wi-Fi 6(IEEE 802.11.ax)即第六代無線網絡技術，允許與多達8個設備通信，最高速率可達9.6Gbps。Skyworks推出了第一款Wi-Fi6開關(SOI工藝)，頻率支持到7.125GHz，Switch time到150nS，價格高達0.15美金。
展開 GSR1370S射頻開關SPDT與SKY13370系列的替代兼容性PIN TO PIN分析對比
射頻開關GSR1370S: CMOS SOI SPDT Switch 0.01 – 7.2 GHz
應用領域：WLAN 802.11a/b/g/n/ac/ax l
ISM頻段無線電設備 l
低功耗收發系統
特性： P0.1dB +32dBm typical @+3.3Vl
低插入損耗（2.5GHz頻率下0.50dB，5.8GHz頻率下0.58dB）l
高隔離度（(25dB @ 2.5GHz）l
低延遲，開關時間：75~125nsl
1.5毫米×1.5毫米 QFN 封裝（符合MSL3標準，耐溫260°C，依據 JEDEC -J-STD-020規范）產品描述：
GSR1370S采用先進交換技術，是一款集成單極雙擲（SPDT）結構的高功率開關，封裝尺寸僅為1.5毫米×1.5毫米，成本低廉。該器件特別適用于需要高功率輸出、低插入損耗及緊湊體積的應用場景，典型應用場景包括將獨立發射與接收功能連接至同一天線的手機系統，以及其他相關手機及通用設備。本產品適用于所有工作頻率高達7.2GHz、需在低控制電壓下實現高功率輸出的系統。
展開 原廠三伍微Wi-Fi射頻前端芯片，產品有GaAs開關、SOI開關、2.4G FEM、5.8G FEM、IoT FEM，替代Skyworks、Qorvo、Richwave等
原廠三伍微Wi-Fi射頻前端芯片，產品有GaAs開關、SOI開關、2.4G FEM、5.8G FEM、IoT FEM，替代Skyworks、Qorvo、Richwave等
2.4G Wi-Fi FEM
GSR2303 WIFI標準11n/ac 兼容替代 SKY85303，RTC7626，KCT8227
GSR2310 WIFI標準11n/ac/ax 兼容替代 SKY85310，Qorvo4200
GSR2312 WIFI標準11n/ac/ax 兼容替代 SKY85312，RTC7667
GSR2337 WIFI標準11n/ac/ax 兼容替代 SKY85337，RTC7646，KCT8247HE
5.8G Wi-Fi FEM
GSR5717 WIFI標準11ac 兼容替代 SKY85717，RTC5638，KCT8525
GSR5712 WIFI標準11ac 兼容替代 SKY85712，RTC5639，KCT8522
GSR5746 WIFI標準11ac 兼容替代 SKY85746，RTC66525，KCT8529D
GSR5755 WIFI標準11ac/ax 兼容替代 SKY85755，RTC7676，KCT8539S
GSR5720 WIFI標準11ac/ax 兼容替代 SKY85720
2.4G IoT FEM
GSR2401C WIFI標準 11n/ac/ax 功率23dBm@11n@5V、16.3dBm@11ax@3.3V，Saturation power 27dBm
GSR2501 WIFI標準 BT 功率20 dBm
SOI 開關（功率32 dBm，應用WIF）
GSR1351S 頻段8G 兼容替代SKY13351
GSR1385S 頻段8G 兼容替代SKY13585
GSR1303S 頻段
展開 采用升壓開關與補償電路均集成于器件內部于一體的射頻放大芯片-WT20-1809
射頻放大芯片（如低噪聲放大器LNA、功率放大器PA）的核心功能是通過放大高頻信號實現無線通信的穩定傳輸，其工作原理分為發射鏈路和接收鏈路兩部分。
一、發射鏈路（數字信號→射頻信號）：
調制與放大?：基帶數字信號經調制器加載到高頻載波（如5G的64QAM調制），再通過驅動放大器初步放大。
波與功率放大?：信號經帶通濾波器去除雜波后，進入功率放大器（PA）提升至天線發射功率（手機通常為1~23dBm）。
天線輸出?：放大后的信號通過天線開關切換至發射天線輻射至空中。
二、接收鏈路（射頻信號→數字信號）：
微弱信號接收?：天線接收的微弱射頻信號（低至-100dBm）經天線開關進入低噪聲放大器（LNA），在抑制噪聲的前提下放大至可處理水平（LNA增益≥15dB）。
混頻與解調?：放大后的信號與本地振蕩器產生的基準信號混頻，下變頻至中頻或基帶（如28GHz毫米波降至幾百MHz中頻），再經解調器還原為數字信號。
動態控制?：內置射頻控制器實時調整PA功率和LNA增益，優化不同環境下的信號穩定性。
由工采電子代理的韓國WellangWT20-1809是一款單通道低噪聲塊轉換調節器（LNBR）；專為模擬和數字衛星接收器設計，屬于單片式線性及開關電壓調節器，可用于通過同軸電纜向兩個LNB下轉換器提供穩定的功率和接口信號。
WT20-1809集成了升壓開關和補償電路，極大地簡化了系統架構，降低成本，同時保證了極低的噪聲和紋波值；采用符合I2C?標準的接口，工作頻率高達400 kHz，便于數據傳輸，同時設有音調控制引腳，可控制內部生成的22 kHz音調的開關，方便進行DiSEqC?音調編碼。
此外還提供了一整套故障寄存器，符合各種常見標準，包括過電流、熱關斷、低電壓和功率不良等。
展開 
一文秒懂RF MEMS 開關
二十多年前，射頻電路的工程師設想了一種“理想的開關”。按照他們的設想，這些開關在“開啟”的時候具有超低電阻，在“關閉”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、能夠切換相當高的電流、能夠承受數十億次開關循環，并且只需很少的功率即可運行等優勢。經過長時間的技術開發努力之后，RF MEMS開關終于出現了，這個設想似乎成為了可能。
下面就來看下這個神奇的RF MEMS開關吧。
所謂，RF MEMS 開關，是一種是小型的微機械開關，功耗低，可以使用傳統的 MEMS 制造技術生產。它們類似于房間中的電燈開關，其中觸點打開或關閉以通過開關傳導信號。在 RF MEMS 器件的情況下，開關的機械組件只有微米級尺寸。與電燈開關不同，在 RF MEMS 開關中傳導的信號在射頻范圍內。
這是一種不同于機電射頻開關和固態射頻開關的技術。
固態開關使用半導體技術進行操作，例如硅或 PIN 二極管、FET（場效應晶體管）和混合技術（結合了 PINS 和 FET），并使用硅基基板構建。而 RF MEMS 開關則與不斷改進的基于 RF-SOI（絕緣體上的硅）的開關競爭，后者是當今市場上的主導解決方案。
一般任何技術的發展也都會經歷一些動蕩的，RF MEMS 開關也是的。
因此，雖然RF MEMS 開關的開發，早在 20 多年前就開始了，但當時的市場卻成功有限。進入最近幾年，RF MEMS 成為了可能。它能夠可為包括智能手機、基礎設施和國防等任何類型的無線通信帶來巨大價值。
展開 華為基站拆解曝光：PCB設計+高頻走線，完美的像藝術品！
4G線有一些組件如有雙向HSWA + 1110領域射頻開關，為雙通道MAX2039E / dowoconversion混合器和通過一個額外的恢復期HSWA + 1110領域射頻開關是由模擬裝置ad9230 - 11 - 200 ADC芯片數200個。
所有的定時都是由模擬設備AD9516-3處理，這是一個14輸出時鐘發生器與內置在2 GHz本地振蕩器。
信號傳輸部分
Altera Cyclone III FPGA的單比特數據流由2個模擬設備TxDAC AD9788處理，TxDAC AD9788指定用于16位800 MSPS。
為了使信號的頻率上升到廣播載波頻率，使用了2個模擬裝置ADL5375-05上變頻調制器。它們的范圍從400mhz到6ghz。
然后信號通過5級陶瓷諧振器帶通濾波器發送。
信號相位可以從晶體管和EMC技術的設置和佛羅里達RF實驗室HPJ2F混合耦合器切換。
信號發送到功放前的前置放大器為飛思卡爾MMG3004NT1高線性放大器，可在400mhz ~ 2.2 GHz范圍內放大17 dB。
為了控制信號強度，MCL 31R5數字步進衰減器位于輸出連接器前。這是一個31.5 dB衰減器，可以在0.5 dB的步驟從一個6位串行控制接口。
功率放大器
功率放大器采用兩個階段，第一個階段是英飛凌PTMA180402FL 40瓦射頻LDMOS，通過Xinger II XC1900A-03S混合耦合器，將兩個90度非相位信號饋送給輸出級晶體管NXP BLF6G20LS-140 140瓦射頻LDMOS。
輸出在Xinger II XC1900A-03S混合耦合器中重新組合，然后通過循環器進入雙工器。
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展開 5G預商用，哪些射頻器件廠商先行一步？
天線/開關（Antenna/Switch）
天線是在手機射頻前端方面，我國具有最大自主知識產權的領域。MIMO技術的應用普及為天線帶來巨大增量市場。預計到2020年，MIMO 64x8 將成為標準配置，即基站端采用64根天線，手機采用8根天線。
目前，市場上多數手機僅僅支持MIMO 2x2 技術，手機天線數量需要增3倍。5G將引入高頻率頻段，天線的設計方案將由現有的單體天線改為陣列天線，新型磁性材料及LTCC集成技術將是5G天線的核心技術。
在調諧及開關方面，需要特別強調的是 MEMS 開關的應用。如Cavendish Kinetics 公司的MEMS調諧及開關技術，其第一代射頻MEMS天線調諧器產品，已經被各種智能手機采用。
全球主要射頻器件廠商
普遍情況下，手機上的射頻芯片占到整個線路板面積的30%～40%。手機中大部分器件都國產化了，唯獨射頻器件，95%還是歐美廠商主導，甚至沒有一家亞洲廠商進入，我們先看看國外的主要射頻器件廠商。
展開 一個芯片產品經理的反思
事實也證明了我的這份特長，2015年剛進入射頻前端芯片行業的時候，就在射頻開關上開啟了我的創新，幫助公司成功進入射頻開關行業。在成熟的賽道，沒有創新就沒有機會。
三伍微的創業也是如此，創新無處不在，沒有創新就不做產品。舉例IoT FEM市場，規模很小，市場碎片化，P2P的國產芯片廠商眾多，殺價漫天，低價橫行。在3年前，我做了創新，自定義產品GSR2501，獨樹一幟。GSR2501從無人問津，到口口相傳，用了3年在市場推廣開來。
有人問，是誰給了我這么大的膽子，一個芯片創業公司敢于自定義芯片產品，是作為芯片產品經理的自信賦予了我膽量，是我預判市場現有太多P2P同質化芯片產品擁擠得無路可走，是我相信研發工程師能做出比市場產品更好的性能。如今，三伍微已經成為國內最大IoT FEM供應商，產品數量達20顆之多，已形成產品矩陣，IoT市場需要的射頻前端芯片產品，三伍微都有。
作為產品經理，不僅要考慮產品本身，更要考慮市場競爭。IoT FEM市場簡直就是為三伍微而存在，上市芯片公司不會進來，幾千萬人民幣的市場規模全部拿走，對他們來說也沒什么意義，但整個的配套管理成本和運營成本會很高，算下來肯定是虧本的。而其他的芯片創業公司，在技術上、運營上都干不過三伍微，根本進不來，只能靠著低價做那么幾個客戶，要實現年銷售額上百萬人民幣都難。
寫了那么多，最后做個總結。競爭問題和利潤問題是芯片產品經理考慮的兩大首要問題，競爭問題是生死問題，利潤問題是得失問題，在競爭面前不要算小賬，要算大賬。在生死問題面前，一時的得與失又算得了什么。
展開 全球5G產業鏈布局與供應商分析
三、射頻芯片產業鏈分析
射頻簡稱RF射頻就是射頻電流，是一種高頻交流變化電磁波，射頻芯片指的就是將無線電信號通信轉換成一定的無線電信號波形，并通過天線諧振發送出去的一個電子元器件。射頻芯片架構包括接收通道和發射通道兩大部分。
射頻前端芯片包括射頻開關、射頻低噪聲放大器、射頻功率放大器、雙工器、射頻濾波器等芯片。射頻開關用于實現射頻信號接收與發射的切換、不同頻段間的切換；射頻低噪聲放大器用于實現接收通道的射頻信號放大；射頻功率放大器用于實現發射通道的射頻信號放大；射頻濾波器用于保留特定頻段內的信號，而將特定頻段外的信號濾除；雙工器用于將發射和接收信號的隔離，保證接收和發射在共用同一天線的情況下能正常工作。智能手機通信系統結構示意圖如下。
圖2 智能手機通信系統結構示意圖
射頻前端模塊是手機通信系統的核心組件，對它的理解要從兩方面考慮：第一，它是連接通信收發芯片（transceiver）和天線的必經通路；第二，它的性能直接決定了移動終端可以支持的通信模式，以及接收信號強度、通話穩定性、發射功率等重要性能指標，直接影響終端用戶體驗。
目前，射頻前端芯片是移動智能終端產品的核心組成部分，追求低功耗、高性能、低成本是其技術升級的主要驅動力，也是芯片設計研發的主要方向。射頻前端芯片與處理器芯片不同，后者依靠不斷縮小制程實現技術升級，而作為模擬電路中應用于高頻領域的一個重要分支，射頻電路的技術升級主要依靠新設計、新工藝和新材料的結合。
根據Gartner統計，智能移動終端的出貨量已經從2013年的22億臺增長至2016年的24億臺，預計未來保持穩定。如今，手機中射頻(RF)器件的成本越來越高。
展開 SKY13330-397LF國產替代ATR5330 SPDT開關芯片
ATR5330是一款采用CMOS SOI工藝制造的單刀雙擲開關單芯片，其推薦工作頻率范圍為20MHz至4GHz。該芯片采用單電源供電控制，具有極低的電流功耗。在工作狀態下，該開關展現出極低的插入損耗和極高的線性度。
ATR5330專為中高功率WCDMA手機及數據卡交換應用而設計，同時也可廣泛應用于需要高性能射頻開關的場景，如符合無線局域網（WLAN）a/b/g/n標準的設備。其內置負電壓發生器與解碼器設計，當外部未施加直流電壓時，可省去在射頻端口外接直流阻斷電容器的必要。
整個開關控制由單一電壓輸入（CTRL）驅動，根據控制引腳的邏輯電壓電平，RF1引腳將通過低插入損耗路徑連接至兩個射頻輸出端口（RF2或RF3）中的任一端口，而RF1與另一輸出端口之間的路徑則處于高隔離狀態。內置解碼器可為開關提供精確的邏輯信號。
通過將使能引腳連接至邏輯低電平可激活關機模式，該模式可將設備的整體電流消耗降至典型值5.5 μA。
芯片主要特征
頻率范圍：0.1GHz - 6GHz
寬電源電壓：2.3V - 5V
IP1dB=+38.5dBm
低插損：0.3dB@2GHz，0.6dB@6GHz
超低直流功耗：35uA
封裝小（QFN12 2*2)，成本低，無需外圍器件
基本應用原理圖：
展開 OOFELIE::Multiphysics 多物理場仿真分析軟件 [ 一 ]
電容效應-靜力學與力學的耦合
①加速度計②陀螺測試儀③光學 MEMS(靜態驅動)④射頻開關
壓電電阻率(電阻率隨機械應力的變化)
① 壓力傳感器② 應變片
熱力效應-溫度與力學的耦合
① 溫度傳感器② 熱電偶③ 紅外傳感器（微測輻射熱計）④ 振動傳感器
振動-聲學-聲壓耦合力學
① 微型揚聲器② 微型麥克風③ 聲納
壓電效應
① 加速度計② 陀螺測試儀③ 光學MEMS(諧振驅動)④ 聲表面波⑤ 體聲波⑥ 能量收割機(機械振動)⑦ 聲納
磁效應(力學耦合)
磁力啟動器
半導體效應– Thomson, Seebeck & Peltier
① 熱電發電機（基于溫度梯度的收割機）② 珀耳帖冷卻器
流固耦合
① 熱管理（共軛傳熱）② 流量表傳感器
在這個圖中，詳細介紹了一個三維多物理模型的熱電發電機。該模型采用有限元方法對器件的瞬態特性進行了預測。能量是從100°C的熱凝視中提取的，目前的模擬考慮并耦合了以下效應：
1、 在流體域中流動
2、 流體介質與結構之間的共軛傳熱
3、 結構中的熱機效應
4、 結構中的熱電效應
這個瞬態分析提供了訪問：
1、 流體的壓力、溫度和速度分布
2、 溫度在結構中的分布
3、 熱機械變形在結構中分布較均勻
4、 裝置內部的電位分布
展開 
從Wi-Fi FEM談起，合并是國產芯片公司的必然
當然，Wi-Fi FEM產品不像射頻開關，今天很容易做進客戶，明天也很容易被客戶踢出來，Wi-Fi FEM產品對調試和電路匹配都有要求，做進一個項目不會輕易被替換。做Wi-Fi FEM靠的是技術，做射頻開關靠的是運營和維護住大客戶關系。
國產Wi-Fi FEM合并是必然
近日，一家國產Wi-Fi FEM公司創始人跟我談到幾點，這些觀點在國產芯片行業也很有代表性：
1、國產芯片毛利低，不像高科技行業
什么叫高科技？高科技是一種人才密集、知識密集、技術密集、資金密集、風險密集、信息密集、產業密集、競爭性和滲透性強，對人類社會的發展和進步具有重大影響的前沿科學技術。高科技的“高”，是相對于常規技術和傳統技術說的，因此它并不是一個一成不變的概念，而是帶有一種歷史的、發展的、動態的性質。今天的高科技，將成為明天的常規科技和傳統科技。
國產芯片正處在一個特殊的歷史時期，從無到有，從國產替代走向世界領先。經過十幾年的發展，國產中低端芯片已經成為常規芯片產品，能做的人和公司都很多，競爭和殺價很激烈，競爭決定價格，有了投資人的賦能，沒有利潤甚至虧本也會有公司去做。
此外，很多賽道的國產芯片都處于同一起跑線上，當每個賽道的前三名還不夠明顯的時候，創業公司和投資人都覺得自己有機會。一場殘酷的技術比拼、產品比拼、市場比拼會長時間存在，直到合并或者淘汰，行業回歸常態。這個過程必將使這個賽道上堅持下來的公司變得很強大，成為明日之星。
欲戴王冠，必承其重；欲握玫瑰，必忍其痛。
中國創業者都是打不死的小強，堅持到最后勝出不容易。
產品高毛利只是高科技產品的一個特征之一。
展開 Wi-Fi FEM進入非線性時代
Wi-Fi FEM指的是用于Wi-Fi 通信將一系列射頻前端電路例如功率放大器（PA）、射頻開關（Switch）、低噪聲放大器（LNA）集成在一起的射頻模組。下游應用場景廣泛，主要包括智能手機、路由器、平板電腦、游戲機等。
時代拋棄你的時候，連一句再見都不會說。在科技和創新面前，所有的內卷都顯得蒼白無力。科技博弈不相信眼淚，科技創新才是正確的出路。
我知道這一天會來，沒想到來得那么快。記得2017年去拜訪某客戶的時候，客戶問我有沒有計劃做非線性Wi-Fi FEM，我說還沒有計劃。當時Skyworks已經推出了非線性Wi-Fi FEM。
后來2018年底出來創業三伍微，專注Wi-Fi FEM研發，就討論過做線性Wi-Fi FEM還是做非線性Wi-Fi FEM，討論很熱烈，觀點不一。最終我還是決定做線性Wi-Fi FEM，同時研究非線性Wi-Fi FEM，密切注視市場動態。
初創公司各方面的資源都有限，沒有能力同時開出線性和非線性兩條線進行研發，就選擇了線性Wi-Fi FEM方向，直到2021年，一家公司找到我要不要配合研發非線性Wi-Fi FEM，我跟CTO顧博士一起跟對方開會做了交流，感覺到非線性Wi-Fi FEM就要來了，研發同事也提醒我，做技術方向不能錯，一旦錯了就輸了。
創業是一件很痛苦的事情，常常陷入兩難。我有決策的權力，也要承擔決策失誤的責任。線性往左，非線性往右，研發人力和資金投入應該怎么分配？都開項目，資源不夠；左右取舍，該選哪邊？這種煎熬，沒有創業過的人是很難體會的。
現在還不能斷定我之前的決策是對是錯，但在非線性Wi-Fi FEM上，我們還是晚了，至少到今天，我們還拿不出非線性Wi-Fi FEM產品。面對客戶，我無言以對。
非線性是射頻功放的固有特性，其非線性失真表現為信號幅度和相位的失真。
展開 國內首款硅工藝全集成相控陣T/R芯片在安其威微電子誕生
單顆芯片上集成了多個高性能射頻模塊，實現了傳統T/R組件模塊的全部功能，其主要優勢體現在以下多個方面：
集成了平衡式功率放大器。平衡式結構有效解決了負載牽引效應，在天線駐波比3:1的情況下仍然能有效實現1W的功率輸出；
集成了吸收式限幅器和低噪聲放大器，有效提高了T/R芯片的抗燒毀能力，用低成本硅工藝實現可集成吸收式限幅器是安其威團隊的革命性創新之一。
集成了諧波抑制濾波器。將發射通道的二次諧波抑制能力提升到60dBc；
集成了2W低插損射頻開關。在實現收發切換的同時把對接收通道噪聲和發射通道輸出功率的影響降到了最低；
集成了高精度的360°，6位移相器，移相精度小于3.5°，幅度均衡小于±0.5dB。集成了6位數控衰減器，單位步進0.5dB, 精度優于±0.2dB，附加相移小于±4°；
集成了電源調制模塊。芯片研發團隊創新性地提出了片上高速電源調制技術，并將其成功應用到全集成T/R芯片中，在單電源3.3V條件下，將收發通道切換時間縮短到200ns以內；
集成了SPI和波控接口、BIT自檢多個功能模塊，充分發揮了硅基工藝集成度高這一優勢，可以實時地對芯片發射輸出功率、芯片溫度、邏輯控制狀態等關鍵參數進行監控。
應用和價值
微波T/R組件是有源陣列天線的基本組成單元，在綜合射頻系統、5G毫米波通信和相控陣雷達領域具有廣泛的應用。
展開 國產芯片要有品牌意識
到目前為止從來沒有真正出過品質問題，銷售出去的Wi-Fi FEM，IoT FEM，射頻開關和LNA，so far so good。
