CMOSPA陷入成本和性能两难，“单芯片手机”梦受阻
引言
砷化镓PA是CMOS工艺通向“单芯片手机”之路上的最后堡垒。这个堡垒并不易攻克，因为CMOS PA的性能比不上砷化镓PA，而提高性能带来的成本增加则会让CMOS PA失去成本优势。
在基带、电源管理和射频收发等关键器件相继被CMOS工艺集成后，采用砷化镓工艺的功率放大器（PA），成为CMOS工艺通向真正的“单芯片手机”的最后堡垒。多家初创公司一直致力用CMOS PA替代砷化镓PA，其中AXIOM已经在2G手机上实现了千万级的出货量，而Javelin也宣称今年6月份将量产CMOS工艺的3G PA。
但和初创公司的高调相比，RFMD、Anadigics和英飞凌等现有供应商仍对CMOS PA持怀疑态度，认为CMOS PA很难在成本和性能上取得平衡，即使是收购了AXIOM的Skyworks也认为CMOS PA在3G和4G等高端应用市场空间有限。而SiGe半导体等公司则在走中间路线，认为取代砷化镓功放的将是SiGe BiCOMS工艺，而不是CMOS工艺。
成本和性能难以平衡，CMOS PA限于2G市场
众所周知，因为符合摩尔定律，CMOS工艺的优势是低成本、低功耗和高集成度等，从某种意义上来说，半导体技术发展的历史就是CMOS工艺进步的历史。Javelin公司的CEO Brad Fluke表示：“历史证明，一旦可以基本满足某项应用所需的性能，那么在和其它工艺的竞争中，CMOS工艺总是胜利者。”
问题是，目前CMOS PA仍然难以在成本和性能间取得平衡，CMOS PA既达不到砷化镓功放的性能，成本优势也并非绝对。
一方面，虽然CMOS晶圆比砷化镓晶圆便宜很多，但CMOS功放的面积比砷化镓功放大，最终单个器件的成本优势并不像想象的那么明显。目前6英寸GaAs晶圆可以产出大约为5,000～10,000片功放，而8英寸硅晶圆可以产出的功放数量要比这个数目少的多。这是由于CMOS器件本身的特性决定的。RFMD公司的专家表示：“在CMOS 器件中，电流是沿着晶片表面横向流动的水平电流，而砷化镓HBT工艺器件，电流流动是纵向流动的垂直电流。所以砷化镓功放可以做到比CMOS功放小50%到70%。”
另一方面，从功放应用看，相对于CMOS器件，砷化镓器件有物理材料上的优势。虽然CMOS器件这方面的缺陷可以用更复杂的设计来弥补，但是这样一来，会大幅提高成本。比如绝缘硅(SOI)技术在射频领域中的应用。相比体硅基板上的CMOS晶体管，SOI技术提升了电子迁移率，有助于缓解大功率、高效率CMOS 功放制造中的一些问题。但CMOS SOI晶圆的成本远远高于常见模拟/混合信号CMOS工艺技术的成本。因此在3G/4G应用中，CMOS的成本优势会更小，因为更高性能要求采用更复杂、昂贵的架构设计。
对此，深圳广迪克科技有限公司总经理徐杰表示：“如果采用同样的工艺节点，CMOS PA能应用的频率比砷化镓PA要低得多。”作为新兴的射频PA供应商，广迪克的砷化镓PA已经开始大量出货，据称在效率、最高功率等方面都达到了国际同类产品的水平。为了把握PA的技术发展趋势，2009年末徐杰专程前往美国考察CMOS PA技术发展情况，得出的结论是近期CMOS PA不会成为主流，因此更坚定了开发砷化镓PA的决心。
