GE 超微型开关技术展示高性能 满足新一代4G移动设备的要求

样品测试显示,GE的射频微电子系统(RF MEMS)能够加快数据传输速度,

提升信号质量,延长电池使用寿命。

 

201456日,美国Niskayuna——GE全球研发中心科学家进一步推进了微电子机械系统(MEMS)技术,开发出新一代超微型开关,将对系统设计带来重大影响,从而将会推动未来移动设备的发展。

这类金属开关的大小甚至不及一根头发丝的宽度,能够控制一系列电气系统的电流,从应用千瓦级功率的设备到普通灯泡。这一技术的未来应用意义深远,开关的使用范围很广,从手持电子设备、工业设备到防护设备。GE的MEMS开关与其他MEMS技术的不同之处在于GE研究员研制的独特材料组合,使得开关能够在极端运行条件下,比如高温,运行数十亿次 ,同时但能够保持极低的接触电阻。

在显微镜下观测,置于一枚美国一角硬币上的晶元包含400个MEMS开关。此器件由GE金属MEMS技术制成,能在这么微小的系统结构上,可控制多达1千瓦的能量。若需在移动设备上应用,此项技术可按比例缩小并微型化处理。

A die containing 400 ohmic MEMS switches, as viewed under a microscope, atop a U.S. dime.  This device, made with GE's Metal MEMS process, is capable of handling greater than 1kW in this tiny form factor.  For mobile applications, the technology can be scaled down and miniaturized.
A die containing 400 ohmic MEMS switches, as viewed under a microscope, atop a U.S. dime. This device, made with GE’s Metal MEMS process, is capable of handling greater than 1kW in this tiny form factor. For mobile applications, the technology can be scaled down and miniaturized.

GE全球研发中心工程师Chris Keimel称:“得益于跨学界的专业知识,涵盖材料、元器件设计、装配、封装、电子、系统集成等领域,我们可以顺利解决开关微型化带来的根本性挑战。我们已成功研发普通的设备装配平台,能够在一个晶元上组装上百个仅显微镜可见的微型继电器,将之应用于工业电气控制,或为新一代的射频通信产品制造隔离度高,且损耗低的射频开关。我们在开关技术领域正在引领新的变革,我也很期待未来的发展。”

LTE增强型(LTE-Advanced)技术也称之为“真正的4G”,在亚洲部分地区已投入应用,不久也将成为全球移动通信领域的标准。尤其值得注意的是,它可让数据下载速度在理论上大于每秒3000兆比特的速度,大大超越4G LTE每秒300兆比特的速度。通过利用容量更大的射频带宽,更智能的传输运算方法以及多天线技术,LTE增强性技术使得连接和信号质量更为稳定。若要完善所有改进,硬件也需要同步发展,这就是GE MEMS开关技术的领先优势所在。

GE技术授权部门负责业务拓展的副总裁Chris Giovanniello说:“移动及平板电脑每年拥有20亿美元的市场规模,而且这些设备日趋整合成一体。先进的天线及无线技术不可或缺,而GE先进金属MEMS技术制成的设备有潜力提供这种不断提高的性能要求,而价格与绝缘体上硅(SOI), 砷化镓(GaAs)或其他半导体技术相比,更具竞争优势。此外,模块蜂窝设计能够按比例增强,可支持高能耗应用程序,比如无线基础设施。”

“我们很自豪地看到,MEMS技术正日趋成熟。过去10年,我们在GE全球研发中心开发先进的开关技术及其元器件,它们将应用于GE的重要系统中。”Keimel说,“重新研发开关元器件给我们的系统带来突破性优势,比如减小尺寸,减轻重量,减少能耗和成本,并改进总体性能。”

GE正积极携手合作伙伴技术许可这一专有流程,推动其它低成本制造选择,使技术应用于不同消费者和工业领域。

 

背景资料:GE 超微型开关技术优势

与实验室所展示的性能一样,由GE专有的金属MEMS技术流程所制成的射频开关,能够满足射频前端模块以及下一代LTE增强型移动网络对无线基础设施产品的要求。它的主要优势包括以下几点:

超高线性 ——射频元件产生的失真限制了系统有效带宽。与绝缘体上硅(SOI)开关技术相比,利用GE金属MEMS技术研制的射频开关可以把三阶输入截止点从15dB提高到20dB。

插入损耗——能量传递经过手机中的开关时,会造成能耗损失,这对信号质量及电池寿命造成影响。GE将这一插入损耗在3Ghz时减至0.3db。

隔离度——对载波聚合技术而言,隔离无线电波段但保持信号完整的重要性日益凸显。GE已测量了频道对频道的隔离度,在3Ghz时少于35dB。

微型尺寸——每个开关元件尺寸为50um x 50um,使得高密度开关在小型晶元上运作成为可能,这对成本将产生直接影响。

 

如需更多信息,请垂询:

 

GE中国研发中心

陆春华

电话:021-38771118

E-mail: chunhua.lu@ge.com

 

杨琳珠

电话:021-38773407

E-mail: Joey.Yang@ge.com

 

Todd Alhart

电话:518-387-7914

E-mail: todd.alhart@ge.com