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2018年射频半导体行业有哪些趋势?   一月. 03, 2018

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2017年可谓是令人振奋的一年,射频半导体行业取得了众多颠覆性的突破与进步,包括但不限于持续整合MMIC市场,通过氮化镓技术促进新型基站架构和射频能量应用的发展,甚至在实现5G部署方面也初步取得了一些真正意义上的创新性进展。2018年,我们有望看到上述进展的不断延续,与此同时也将迎来一些新的趋势,例如数字化、日益膨胀的多任务处理能力需求以及业界对于二极管的持续依赖性。

数字化趋势

现如今,射频和微波行业面临的最大影响因素之一当属迅猛发展的数字技术,其发展程度已经越来越接近天线,曾经的射频功能将会逐渐遭到替代。因此,射频公司只有积极顺应数字化趋势并学习涉足数字领域才有望在2018年脱颖而出。

随着数字化技术的成本效益越来越高、能耗逐渐减少、采样率也日益提高,更高级别的数字解决方案在众多细分市场中得到了广泛普及。在过去,数字化技术受成本和功耗要求所限而仅应用于非常高端的系统。但随着硅技术的发展,数字解决方案的应用也变得越来越普遍。在这一趋势下,系统复杂性将从射频领域转移到日益依赖软件、数据和数据分布的系统。这类系统需要借助高频/高带宽光链路来适应所产生的数据。

因此,今年我们有望看到许多通信系统中普遍采用数字化技术的趋势。射频内容将集中在功率、噪声和开关应用方面,并与功率监控相结合,从而实现高度数字化的前端解决方案。

多任务处理能力需求

2018年,我们将有望看到国防系统需求的不断提高。新型系统将要求具备更卓越的性能水平和更多的射频前端内容,但碍于全球预算的限制,仍需要将成本控制在较低水平。

为了应对这一挑战,供应商已开始尝试调整和适应商业制造实践,以便充分利用商业市场中更为广泛的制造基础设施。供应商需要克服的主要障碍是如何在利用商业技术和制造方法的同时保持最先进的性能。性能非常关键——未来许多系统都将具备多任务处理能力。单一系统即可同时支持通信、感测、命令和控制等多项功能。

这种任务定义为射频领域带来了重大挑战。例如,要在单一系统中同时实现雷达探测、电子战和通信,则需要支持极其广泛的瞬时频率能力(从1 GHz到20 GHz),这在射频领域无疑是一项巨大的挑战。在民用领域,我们也将看到多任务处理能力需求的增加,其中当属空中交通管制、无人驾驶车辆跟踪和天气监测等功能的需求最为迫切,但必须以价格实惠为前提。

MACOM多年来一直专注于开发能够满足复杂系统要求的商用制造技术。通过多种射频技术的异构集成实现卓越系统性能,并结合适当的制造方法来降低成本,我们相信MACOM定将能够为国防和民用市场的发展趋势提供有力支持。

基本构件:二极管

2018年的另一个主要趋势将是对于二极管的持续依赖性。数十年来,业界唱衰二极管的预言一直不绝于耳,然而直到今天,二极管依然是射频半导体行业广泛使用的基本构件。事实上,二极管结构一直在不断为某些重点和关键的射频功能贡献最高性能。低插入损耗和抗击穿能力的独特组合成就了产品的独特性能,例如能够以最低的插入损耗实现最高的功率处理能力、以卓越的性能跨越带宽倍频程以及在高频条件下运行等等。我们预计2018年也不会有什么不同。二极管将继续保持核心元素地位,助力完成人们根本无法做到的事情。

随着5G在市场中兴起,二极管技术将再次绽放光芒。在较低频率下,高度集成的二极管T/R开关将提供卓越的功率处理能力,并且通常具备接收链保护和低损耗特性,从而实现较低的系统噪声系数。随着毫米波系统的日渐普及,二极管和集成二极管产品势必将成为实现卓越系统性能的关键所在。二极管的时代远没有结束,在即将到来的一年里,它将凭借着显著的技术优势继续屹立于主导地位。

展望未来

2018年依然将会成为令人振奋的一年,射频半导体行业有望继续取得多项新进展,可能会面临一些波折,但总体来讲势必将实现大量前沿技术创新。在MACOM,我们期待新的一年能够涉足更多领域,为客户开发尖端技术,打造卓越解决方案。


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微波的发展:从磁控管到固态能量   八月. 22, 2017

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2017年是微波炉发明成功的五十周年。如今,微波炉已成为世界各地的家庭中不可或缺的家电,它改变了我们烹饪和制作食物的方式。然而,技术每天都在不断进步和发展,一种全新且经过改进的微波技术比您想象地更接近。

开始

微波炉最初在1945年发明,当时,Raytheon公司一位自学成才的工程师Percy Spencer发现,有源雷达装置发射出的微波可将她口袋中的糖块熔化掉。 此后,她开始尝试利用雷达来制作爆米花和煮鸡蛋,进而将高密度电磁场发生器连接到封闭的金属盒子,并在盒子内测试不同食物。1945年Raytheon就Spencer的发明申请了专利,并在1947年向公众发布了第一款微波炉(当时被称为雷达炉)。此设备距离地面超过5英尺,重达750磅,成本超过5,000美元,使用功率为3 KW,几乎是当今典型家用微波炉的三倍。直到二十年后,经济实惠的微波炉才问世。

微波炉内部

第一款微波炉通过将微波辐射传送到食物内来加热烹饪食物。这些微波由磁控管和高功率真空管驱动,通过磁场中相互作用的电子产生能量。 当磁控管穿透物体时,电偶极子的分子将发生旋转并互相碰撞,并试图与交变电场对准,从而产生热量。 盐液中电偶极子分子的反应最剧烈,因此被加热最多,这就是典型的由磁控管驱动的微波可能制作出冷热不均的食物的主要原因之一。

烹饪的未来

尽管微波技术在过去50年中的发展态势喜人,但磁控管在微波领域的应用一直未曾改进。如今,在射频能量联盟(RFEA)和MACOM硅基氮化镓(GaN-on-Si)研究人员的努力下,微波技术取得了新发展,最新微波技术对传统微波技术发起了挑战—由固态射频能量驱动的现代化微波炉,能够更精确和准确地加热和烹饪。 射频能量使用精密控制的电磁能量来加热物品,拥有“前所未有的控制范围、均匀的能量分布和快速适应变化的负载条件”等特性(射频能量联盟),可轻松为各种不同过程提供能量,最典型的就是烹饪和加热应用。

固态射频晶体管能够产生超精确、可控且响应迅速的能量场,使射频能量能够精确、合理地分布,从而按照精确规范将食物加热到理想状态。 例如,在小分量的典型烹饪食谱中,MACOM的硅基氮化镓300W晶体管可在2.45 GHz的工作频率下提供高达80%以上的能量效率。 尽管磁控式微波炉的平均寿命为500至1,000小时,但随着全新固态射频能量晶体管的推出,其平均寿命有望超过10年,过度烹饪和冷热不均可能即将成为历史。

核心基本不变的微波炉在经过50年的稳步发展后,凭借结合射频能量联盟的突破与MACOM硅基氮化镓技术的性能,便极有可能得到彻底变革。MACOM很高兴能够走在技术突破的前沿,并希望通过为全世界打造更智能的创新型厨房,从而在历史上留下印记。 

微波炉和固态射频能量单击放大——图片由射频能量联盟提供

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要跟上云数据中心市场的步伐,您需要了解这十大趋势   七月. 25, 2017

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毫不夸张地说,技术是以光速发展的。要跟上云数据中心市场的步伐,把握这些变化十分重要。下面是您需要了解的十大趋势。

1.按需访问

云数据中心主要用于存储信息并提供灾难恢复功能。但是,随着移动应用和物联网(IoT)等新技术的发展,按需访问的需求也在不断增长。用户希望无论从本地设备存储还是云端访问数据,都能享受到同样的用户体验。云数据中心需要提供更快的数据处理速度,并继续将重点转移到云计算和减少延迟上来。

2.招聘需求

数据科学家使用分析技术将大数据转化为有价值和有用的结论。随着云数据中心从信息存储基础设施转变为按需云数据处理中心,对数据工程师的需求正在不断上升。数据工程师优化其公司的大数据生态系统的性能。云数据中心可能需要考虑聘请由数据科学家和数据工程师(而不是数据科学家)组成的团队来创建和部署模型和算法。

3.基础设施灵活性

随着许多公司追求最新的技术创新,对灵活IT基础设施的需求也在增长。许多组织正在将数据从本地服务器移动到服务提供商的云数据中心。这提高了基础设施的灵活性,因为企业可以选择专用或共享服务器、公有云或私有云以及混合服务,以满足其快速变化的需求。

4.从数字转变为容量

尽管云数据中心近年来呈爆炸性增长态势,但一些分析人士认为云数据中心的数量将在2017年达到峰值。不过,即使物理空间需求达到极限,服务提供商中心的数据容量也在继续增长,并且正在推动数据中心互连,以达到更快的速度和更高的带宽端口密度。在转向云端产品时,服务提供商往往会运行大型云数据中心。 Cisco预测,在2020年之前,92%的工作量将转移到云端

5.投资者的兴趣在提高

云数据中心的增长正在吸引投资者的兴趣。 虽然一些云数据中心的投资机会因能源成本上升和主权法律而减少,但一些报告指出,数据中心不动产投资信托(REIT)将提供10%到15%的回报率。 在目前的货币环境下,其他类型投资基金只能获得个位数回报,这使数据中心成为一个极具吸引力的投资机会。

6.地理上的云增长

在硅谷、北维吉尼亚州(NoVa)、伦敦和东京等特定市场,转向云端的速度比世界其他地区更快。 几家主要提供商预计,2020年前需要使基础设施安装量达到现在的3倍

7.速度更快,但成本不提高

数据的激增源自视频流、物联网和移动应用的增长。伴随这种激增而来的带宽需求正引领着数据中心运营商追求在不增加成本的前提下实现更快的速度。 在云数据中心过渡到更高速度期间,25千兆以太网(25GbE)能够在性能和成本之间提供良好折衷。 

8.捆束和灵活性

增加数据传输和处理速度的另一种方法是捆束链路。云数据中心可以通过捆束四条25GbE链路来实现100G速度。相反,他们也可以通过将100GbE链路拆分为四条25GbE链路来提高数据处理灵活性。此外,业界已开发出400GbE链路,这种链路使用高阶PAM4调制方案捆束四条56GbE链路。

9.高密度开关

半导体设计和配置的进步使云数据中心运营商能够通过提高功率效率来降低成本。例如,现在可以在单个芯片上配置48端口开关,而以前则需要两个芯片。 优化的解决方案(如MACOM的L-PIC™)让云数据中心运营商能够以高性价比的方式有效提高容量。 利用MACOM的专有自对准(SAEFT™)技术,MACOM的L-PIC可实现成本更低、效率极高且可扩展的模块解决方案,并且有助于提高PIC在云数据中心高密度光互连解决方案中的采用率。

10.IT外包

组织释放其网络上的空间,同时维持(或增加)带宽速度的一种方法是将其IT业务外包到云端。公司可以向云服务提供商寻求帮助,以更低的运营成本来提高速度和灵活性,而不是自行维护整个IT基础设施。

云数据中心市场正在迅速发展。随着数据转移到云端,尽管一些机会正在减少,但精明的投资者仍然可以实现收益。把握这10个趋势,让您的投资更有价值。


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相控阵天线和5G无线发展蓝图   七月. 11, 2017

尽管5G技术的市场和媒体宣传不断增多,但有一个心照不宣的事实是,在实现5G技术之前,还有很长的路要走。预计5G的初始行业标准最早将在2018年夏季得到批准,并且在5G投入主流商业应用前,仍有许多监管问题和无数技术挑战有待解决。

不过,尽管面临着艰巨的挑战,但5G技术潜在的效益如此巨大,令人不禁激动万分。考虑到5G对交通、工业和娱乐应用等领域的影响时,改善手机连接性只是冰山一角。 在行业研究公司IHS Markit发布的最新白皮书中,5G被誉为将移动技术引入通用技术(GPT)领域的催化剂,通用技术彻底改变了社会,例如印刷机、蒸汽机和电力。

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5G影响的市场和应用概述(上面的图片由Nokia提供)

MIMO与大规模MIMO

此外,要实现5G的前景,还需要在基站的建设方式上做出重大创新。目前,我们依靠多输入多输出(即MIMO)天线配置来成倍增加无线基站天线链路的容量。这些天线能够将信号强度集中到较小的空间区域,通过将信号准确导向所需位置来提高总体效率和吞吐量。通过添加额外的天线,可提高这种波束成形能力。

但是,传统基站可容纳两根到八根天线,而5G基站需要在“大规模MIMO”配置中排列64到数百根天线,以便提供必要的数据速率。这种相控阵天线设计包括一个有源相控阵(AESA),能够以电子方式操纵信号,其精度显著高于MIMO如今可以支持的波束成形精度。

高性能、低成本的有源天线

我们知道,就大规模MIMO 5G系统的架构和装配而言,它们与专用于军用和民用空中交通管制和天气系统跟踪应用的新一代多功能相控阵雷达(MPAR)有源天线系统具有很多相近之处。虽然您可能通常不会将这类雷达系统与5G等成本敏感型商业应用相关联,但您可能会惊讶地发现,MPAR技术利用设计和制造效率极大降低了最终系统的成本。

第一代MPAR系统在由成百上千个有源天线组成的平面配置中采用了可缩微平面阵列(SPAR™)片。 MACOM和麻省理工学院林肯实验室合作开发的SPAR片技术凭借高度集成的天线子系统以及大规模商业级封装和制造技术,提供了成本敏感型的全新相控阵雷达系统开发方法。

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第一代MPAR系统利用可微缩平面阵列(SPAR)片阵列 如上所示

片式AESA为新一代高性能灵敏型雷达系统奠定了基础,此系统可快速构建、灵活定制和扩展,支持在各种应用中部署,成本比传统缝隙阵列架构低5倍。MPAR等相控阵技术的持续创新有助于充分实现5G技术的前景,助力基站OEM简化设计和制造流程,加快5G技术的上市速度。

如需详细了解适合5G的MPAR技术的优势,请从微波产品摘要中查阅本文章。 如需深入了解MPAR技术架构,请查阅微波杂志


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