5月18日，杭州地芯科技有限公司（以下简称：地芯科技）在上海举办云腾系列新品发布会，发布了全球首款基于CMOS工艺的支持4G的线性CMOS PA——GC0643。GC0643是一款4*4mm多模多频功率放大器模块（MMMB PAM），它应用于3G/4G手持设备（包括手机及其他手持移动终端）以及Cat1.物联网设备，支持的多频段多制式应用。本模块还支持可编程MIPI控制。
地芯科技副总裁张顶平表示CMOS工艺是集成电路中最为广泛使用的工艺技术，具有高集成度、低成本、漏电流低、导热性好、设计灵活等特性，但也存在击穿电压低、线性度差两大先天性弊端，使其在射频PA应用上面临巨大的技术挑战。
“业界一直有将CMOS工艺应用于射频的尝试，我们都知道在饱和PA领域，CMOS是主流，但是在线性PA领域，砷化镓PA是主流，地芯科技率先将CMOS PA进入饱和PA领域。因为我们看到，CMOS工艺目前从设计到制造到封测已经成熟 ，可以去替代中低端砷化镓PA了。”张顶平指出，“地芯科技的创始团队深耕线性CMOS PA技术十多年，在过往的经验基础上开拓创新，攻克了击穿电压低、线性度差两大世界级工艺难题，在全球范围内率先量产支持4G的线性CMOS PA，将使得CMOS 工艺的PA进入主流射频前端市场成为可能。”
他从放大器的FOM指标，线性度、可靠性方面做了对比。
从这些指标上可以看出在低发射功率领域，CMOS PA的指标不输砷化镓PA，在可靠性领域，CMOS PA的指标完胜砷化镓PA，如下图所示。测试 条件 Pin = 6dB m , Vbatt = 4.6 V。“在非常极端条件下，在6dBm 在如此苛刻条件下，我们通过了，而砷化镓PA会烧掉。” 他总结说。
此外，他表示 CMOS PA直接采用封装没有额外打线，因此可以保持良好的一致性，还有就是 CMOS PA有更高的集成度，下图显示了新品在集成度上的优势。
据他介绍，GC0643是一款多模多频带（MMMB）功率放大器模块（PAM），支持3G/4G手机和物联网应用，并在WCDMA、TD-SCDMA和LTE模式下高效运行。该模块可通过移动工业处理器接口（MIPI®）进行完全编程。“它支持支持3G/4G IoT及手机应用 ；支持TD/FDD模式；支持B1/B3/B5/B8/B34/B39/B40/B4频带。”他指出。
3G：GC0643支持WCDMA、高速下行链路分组接入（HSDPA）、高速上行链路分组接入（HSMPA）、高速分组接入（HSPA+）和TD-SCDMA调制。在各个功率范围和调制模式下，通过改变输入功率和DC-DC提供的电压值，来最大化功率放大器的效率
4G：GC0643支持1.4、3、5、10、15、20 MHz信道带宽。类似于3G操作，通过改变输入功率和DC-DC提供的电压值，来最大化功率放大器的效率。其中，PAM由一个用于低频、高频和中频的WCDMA/LTE模块和一个多功能控制模块组成，RF输入/输出端口内部匹配到50Ω，以减少外部组件的数量。CMOS集成电路使用标准MIPI控制来提供内部MFC接口和操作。极低的漏电流可最大限度地延长手机待机时间。
硅芯片和无源元件安装在多层层压基板上。29焊盘 4.0 mm x 4.0 mm x 0.81 mm LGA封装，可提供高度可制造、低成本的解决方案。
GC0643具体性能如下：在3.4V的电源电压下，在CMOS工艺难以企及的2.5G高频段，该CMOS PA可输出32dBm的饱和功率，效率接近50%；在LTE10M 12RB的调制方式下，-38dBc UTRA ACLR的线性功率可达27.5dBbm（MPR0），FOM值接近70，比肩GaAs工艺的线性PA。在4.5V的电源电压下，Psat更是逼近34dBm，并在Psat下通过了VSWR 1:10的SOA可靠性测试。该设计成功攻克了CMOS PA可靠性和线性度的主要矛盾，预示了线性CMOS PA进入Psat为30-36dBm主流市场的可能性。
GC0643技术亮点如下：
1、基于CMOS工艺路线的全新多模多频PA设计思路
2、创新型开关设计支持多频多模单片集成
3、创新的线性化电路设计
4、低功耗、低成本、高集成度、高可靠性的最佳解决方案
地芯科技CEO吴瑞砾表示，“Common-Source架构的CMOS PA和HBT的架构类似，其非线性实际上并非特别棘手到难以处理，主要问题在于无法承受太高的电源电压。”他也指出，“CMOS工艺提供了丰富种类的器件，以及灵活的设计性，通过巧妙的电路设计，可以通过模拟和数字的方式补偿晶体管本身的非线性。这也是CMOS PA设计最重要的课题之一。”
其实这款CMOS PA并不是地芯科技首款新品，作为国内为数不多的在射频领域深耕的企业，地芯科技在2022年就发布了国内首款超宽频、超宽带、低功耗、高性能、高集成度，且支持Sub 6GHz软件无线电的SDR射频收发机芯片——GC080X系列。
GC080X系列芯片运用了 Virtual Chip－Split芯片架构，该架构可以把模拟的IQ信号拉出来，把这颗芯片做一个自由组合，客户可以根据自己的需求灵活配置。此外，Virtual Chip－Split架构还可以实现射频信号到模拟信号之间的转化，也可以实现模拟信号到数字信号之间的转化。
GC080X系列芯片还集成了12bit的模数转换器ADC和12bit的数模转换器DAC。内置可编程模拟滤波器，支持最小0.7MHz带宽的模拟低通滤波器以及TX最大50MHz带宽的模拟低通滤波器，RX最大50MHz的模拟低通滤波器。混频器和锁相环也都集成在芯片内部，并且发射部分集成有驱动级放大器，可以输出8dBm以上单音信号。
GC080X系列能够支持的频率范围为200MHz到5GHz，可配置射频带宽能够支持小于200KHz到100MHz的范围，覆盖了几乎所有通信的频率需求，包括从物联网到射频的专网通信、卫星通信、航空航天等需求。
这款收发机芯片直接对标某国际大厂同类产品，张顶平表示地芯科技在模拟领域有深厚积累，在ADC、时钟、混频器领域都有顶尖的产品，未来也有将各种融合的计划。
“这款CMOS PA在成本上有非常好的竞争力，我们的目标是首打物联网应用，其次是3G4G低端智能手机，功能机等应用。”他总结说。
关于地芯科技
杭州地芯科技有限公司成立于2018年，总部位于中国(杭州)人工智能小镇，并在上海及深圳设有公司分部。公司研发方向包括5G无线通信高端芯片、低功耗高性能的物联网芯片、高端工业电子模拟射频芯片以及无线通信模组等产品，横跨信号链、监测链、时钟链等多类型芯片，终端应用场景覆盖无线通信、消费电子、工业控制、医疗器械等多种领域。
公司的核心研发团队成员80%以上为硕士与博士学历，具有10至20年的芯片研发与量产经验，曾工作于高通、联发科、三星、TI等半导体企业，毕业于清华大学、浙江大学、加州大学洛杉矶分校、新加坡国立大学等海内外名校，涵盖系统、射频、模拟、数字、算法。软件、测试、应用、版图等技术人才，具有完备的芯片研发与量产能力。
作为国家高新技术企业、浙江省科技型中小企业，杭州市雏鹰计划企业以及杭州市余杭区企业研发中心，地芯科技致力于成为全球领先的5G无线通信、物联网以及工业电子的高端模拟射频芯片的设计者。
