當今的半導體世界是一個以“尺寸論英雄”的時代——先進制造工藝在數年之間迅速從16nm、10nm到7nm，今天5nm制造工藝呼之欲出——媒體報道稱iPhone 12將使用5nm。而同樣是最近，全球半導體芯片代工絕對的標桿企業臺積電更宣稱2nm工藝將在2024年投產。在摩爾定律被業界質疑將窮途末路的時候，低位納米時代卻依然發揮著神奇的魔力。

但在另外一個領域，這種工藝的競爭似乎是另外一番景象——在模擬半導體制造技術上，顯然是在另外一個競爭的維度，大部分新品鮮少提及工藝，而公開提及領先工藝的，28nm工藝大概是業界當前的一個關鍵節點，特別是在射頻技術領域，又特別是模擬技術領頭羊ADI公司。該公司在前不久宣布再次推出基于其28nm CMOS的新型AD9081/2 MxFE 平臺，在該公司的新產品公告中指出該平臺允許制造商在與單頻段無線電相同的占板面積上安裝多頻段無線電，使當今4G LTE 基站的通話容量提高3 倍。

事實上，ADI早在兩年前就宣布推出自動駕駛領域的技術平臺Drive360，強調了首家以先進的28nm CMOS工藝為基礎提供汽車RADAR技術的公司。而在同年5月推出28納米高速CMOS模數轉換器AD9208，瞄準下一波寬帶軟件定義系統，并同期推出瞄準4G/5G多頻段無線通信基站和2 GHz E-band微波點對點回傳平臺千兆赫茲帶寬應用的需求28納米高速數模轉換器系列AD9172。

助推5G應用，28nm CMOS工藝領銜射頻創新

毫無疑問，射頻及微波應用當前最熱門的是5G。5G對帶寬、低功耗、小尺寸近乎苛刻的要求對傳統的前端解決方案提出了嚴峻的挑戰。與以前的小基站只支持一個頻段不同的是，在幾乎同樣的尺寸下現在的基站設備需要支持三到四個頻段。5G宏基站則采用大規模MIMO，天線密度從之前的4G時代主流的4T4R/8T8R躍升至32T32R/64T64R。事實上，ADI推出的多款28nm創新器件就是瞄準該類應用的迫切需求。

例如上文所述，AD9081/2 MxFE平臺就允許制造商在與單頻段無線電相同的占板面積上安裝多頻段無線電，使當今4G LTE 基站的通話容量提高3倍，并憑借1.2 GHz 通道帶寬，新型MxFE 平臺還支持無線運營商為其蜂窩塔增加更多天線，以滿足新興mmWave 5G 的更高無線電密度和數據速率要求。AD9081/2 MxFE 器件分別集成了8個和6個RF數據轉換器，實現了業界最寬的瞬時信號帶寬(高達2.4 GHz)，減少了頻率轉換級的數量和放寬濾波器要求，從而簡化硬件設計并通過減少芯片數量來解決無線設備設計人員面臨的空間限制問題，使得印刷電路板面積縮小60%。此外，MxFE平臺能處理更多的RF頻段，并在片內嵌入了DSP功能，從而使用戶能夠配置可編程濾波器和數字上、下變頻模塊，以滿足特定無線電信號帶寬要求。與在FPGA上執行RF 變頻和濾波的架構相比，它能節省10倍的功耗，同時釋放寶貴的處理器資源，或允許設計人員使用更具成本效益的FPGA。

5G 毫米波無線電名義上必須處理1 GHz或可能更高的帶寬，具體取決于頻譜的實際分配方式。雖然28 GHz下的1 GHz帶寬相對較低(3.5%)，但假設是3 GHz中頻下的1 GHz帶寬，那么設計起來就更具有挑戰性，并且需要某種先進技術來實現高性能設計。下圖展示了一個基于組件的高性能位到毫米波無線電的方框圖示例，構成ADI公司的寬RF和混合信號產品系列。

圖1. 寬帶位到毫米波無線電框圖

上圖的示例中，顯示了所使用的直接高中頻變送器發射和高中頻接收器采樣，其中數據轉換器在中頻進行發射和接收。在能夠合理實現的情況下，中頻要盡可能高，以避免在RF下的圖像濾波困難，從而將中頻驅動到3 GHz及以上。幸運的是，先進的數據轉換器能夠在這種頻率下工作，其中兩款產品同樣采用了ADI公司的28nm CMOS工藝，在高集成度壓縮信號鏈尺寸和低功耗上都具有可圈可點的突出表現——

AD9172是一款高性能、雙通道、16位DAC，支持高達12.6 GSPS的采樣速率。該器件具有8通道、15 Gbps JESD204B數據輸入端口、高性能片內DAC時鐘倍頻器和數字信號處理功能，支持帶寬和高達6 GHz的多頻段直接至RF信號生成。雙通道、16位、12 SPS AD9172可提供高達6GHz的直接RF信號合成，省去了IF至RF的上變頻級和LO生成。這樣可簡化整體RF信號鏈，同時降低系統總成本。AD9172能在這些RF頻率上保持卓越的線性度和噪聲性能，為系統架構師提供最高水平的可配置性。

在接收器中，顯示了雙通道、14位、3 GSPS ADC AD9208。該器件內置片內緩沖器和采樣保持電路，專門針對低功耗、小尺寸和易用性而設計。該產品設計支持通信應用，能夠實現高達5 GHz的寬帶寬模擬信號直接采樣。雙通道3.0 GSPS 模數轉換器AD9208大大降低功耗（功耗降低約50%）的同時可實現極高的帶寬和動態范圍，覆蓋最多的信號頻段數，具有適用于分集射頻接收和I/Q解調系統所需的低噪聲頻譜密度的特點。

汽車微波雷達落地，28nm CMOS技術凸顯優勢

事實上，5G的頻譜已經拓展到微波雷達的頻域，相關技術在包括汽車微波雷達、相控陣雷達等領域同樣適用。通過將更多頻率轉換和濾波處理從模擬域轉換到數字域，AD9081/2 一樣也能滿足多天線相控陣雷達系統、低地球軌道衛星網絡中其他寬帶應用的需求，通過為設計人員提供了軟件配置能力來定制其無線電。

毫無疑問ADI在28nm CMOS工藝上的制造優勢對這些RF轉換器在帶寬、功耗和動態范圍關鍵性能上發揮重要作用，以及覆蓋最多的信號頻帶。而這些器件應用非常廣泛，包括航空電子、雷達、汽車ADAS、無線基礎設施等等，而汽車ADAS雷達應用則是ADI宣傳中的重點，特別是其Drive360平臺，強調雷達圍繞其領先的28nm CMOS技術構建。

ADI在消費電子展上演示基于28nm信號鏈的76-81GHz汽車雷達技術平臺

ADI在消費電展（CES）上就已推出了其28nm CMOS技術下構建的汽車雷達系統（Drive360平臺），并在展會期間演示了基于該平臺的demo的雷達功能，首次向業界展示了該平臺的數字信號處理集成上的靈活性。該平臺實現了分集無線電和I/Q解調系統的寬瞬時帶寬數據采集，同時具有高動態范圍、低頻譜噪聲密度和低功耗特點，采樣率和模擬輸入帶寬能夠為汽車雷達應用提供直接的RF信號處理架構。基于28 nm RF CMOS汽車雷達解決方案的demo系統具備了“超高性能、高集成度和更高的可擴展性，可以從短距離雷達解決方案一直擴展到超高端、250m長距離雷達系統，適合安裝在未來ADAS和自主駕駛車輛上。28nm工藝的獨特性，給解決方案帶來了設計的靈活性和可擴展性以及小尺寸的特點。