低頻和高頻RF無線系統的集成具有很大差異。在高頻段，由于CMOS工藝能實現的帶寬高于雙極工藝，因而是RF電路首選工藝，通常RF-CMOS不會與數字CMOS集成在同一個芯片上。在低頻段最重要的系統是蜂窩通信系統，該類系統的RF功能集成的重點在于無源元件的集成。本文介紹了通過多片封裝或模塊實現無源元件與RF有源元件集成的策略。

信息在通信系統的兩點傳輸過程中，射頻功能扮演了重要角色。在這類系統中，RF功能通常與其它功能在物理上分離，RF發射與接收一般是由不同的IC來實現。為減小系統尺寸并降低成本，人們不斷探索將RF與系統其它功能集成的方法，其中特別是DSP技術的發展產生了十分重要的影響。除了這種RF與非RF集成的發展趨勢外，RF器件本身還有其它集成發展趨勢。這些不同的發展趨勢是因為不同系統需要不同的技術來實現所需要的RF功能。例如，在將接收信號傳遞到低噪聲放大器(LNA)之前，有些系統要求對信號進行有效濾波，這需要采用陶瓷濾波器或聲表面波(SAW)濾波器來對接收信號濾波，但這些濾波器都不能集成到接收器IC中。

低頻與高頻系統的區別

低頻與高頻系統之間的一個重要區別是，后者只能在發射器與接收器之間不存在阻擋的情況下才能實現信號傳輸，而低頻系統沒有這樣的要求，因此能實現更大的覆蓋面積。低頻和高頻之間并沒有明顯的分界點，其過度頻率在2-5GHz之間，并取決于系統特性，例如發射器輸出功率和接收器靈敏度。本文以2.4GHz作為高低頻率的轉換點。高頻系統還可以分為長距離系統和短距離系統。長距離系統如雷達、衛星鏈路、基站鏈路、固定無線寬帶接入(FWBA)等，這些系統要求的發射功率都高于短距離系統，如藍牙和802.11a/b等。

高頻RF集成

短距離無線通信系統的目標市場是消費電子市場，因而要求尺寸小且成本低，并且隨著通過數據傳輸視頻流的應用需求增長，數據傳輸速率將不斷增加。這些系統基本上都是便攜式電池供電的產品，要求長的待機和通話時間。

由于工作在高頻段的發射器較少，因此高頻率系統(高于2.4GHz)可以實現高帶寬和適中的接收器選擇特性。同樣，接收器的信噪比(S/N)很高，因而發射器的輸出功率可以較低。例如，802.11b在2.4GHz時具有11Mbps的帶寬，802.11a在5GHz下可以高達54Mbps。采用更寬的波段或更復雜的調制方法要求更嚴格的信號線性度，而線性度與發射器緊密相關。

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圖1為CMOS和BiCOS所能實現的工作頻率發展比較

系統采用的工藝技術與所能實現的工作頻率有關，圖1為CMOS和BiCOS所能實現的工作頻率發展比較。假設fmax與能得到的工作頻率直接相關，很明顯CMOS是比較好的選擇。此外，CMOS還能滿足不嚴格的選擇性、信噪比和輸出功率要求，但由于工作電壓低而使動態性能降低。然而，由于很多系統工作于開放頻段上，這樣在發射器和接收器之間將可能有很多發射設備互相干擾，如微波爐干擾藍牙通訊就是一個典型實例。

盡管CMOS在高頻具有這些優勢，但BiCMOS技術具有雙極技術的RF模型、晶體管參數匹配的優點，而且BiCMOS設計經驗更豐富。在工藝選擇上尺寸并不是主要考慮因素，因為0.18um CMOS或BiCMOS工藝實現藍牙收發器功能的芯片尺寸相近。

如果選擇CMOS工藝，標準數字CMOS將是發展趨勢，由于這些數字CMOS本身已經采用了多層掩模工藝，因此將不會再增加其它選項。數字功能將占據最大的芯片面積，因此主要的成本將產生在這些數字功能部分。

使用主流CMOS工藝將數字電路和RF功能集成在單塊芯片上還有意義嗎？這個問題需要從兩個方面來考慮：從技術角度看，采用為實現RF功能而改進的標準CMOS是可能的，如高阻抗基底減少通過基底的串擾，采用厚介質來實現無源元件的高品質因素等；從集成的角度看，將標準CMOS應用于射頻以及在一個芯片上集成數字和RF功能沒有太多的好處，因為數字和RF的模型和庫有著根本上的不同。數字電路經常用VHDL/Verilog語言設計，CMOS技術的數字庫通常在新技術出現之前就已實現，這些數字庫一代一代地使用，因此設計工程師可以在下一代工藝發布之前進行數字設計。

對于RF設計而言，只有在工藝出現后才可能有模型和庫，因此RF器件具有其獨特的特點。由于RF功能一般沒有1:1的可再使用模塊，因此每個新器件幾乎必須從零開始開發。RF庫通常落后于數字庫1-2年，使用主流CMOS工藝來實現RF功能，意味著在工藝上將落后一代。因此，在一個芯片上集成數字和RF功能意味著將采用上一代CMOS工藝來實現數字功能，而通常實現成本更高。而且，無源元件(電感)和RF/模擬功能并不能真正隨著CMOS工藝技術同步發展，因此，RF部分所占面積相對于數字部分將隨不同的技術代而增加。