深入了解工业应用的高性能RF MEMS开关

深入了解工业应用的高性能RF MEMS开关

射频（RF）MEMS市场主要有两部分。其中最大的部分是与滤波器相关，例如博通（Broadcom）、Skyworks、Qorvo等大公司提供的BAW和SAW滤波器等产品。另一部分与射频开关相关，预计将于2019年开始快速发展。在该领域中，像CavendishKinetics这样的小公司目前正在小批量供应RFMEMS开关给消费电子市场，仅用于低端智能手机。但今年，更多的厂商进入射频开关市场，其产品主要针对工业应用，如MenloMicro、AirMEMS、亚德诺半导体（AnalogDevicesInc.，ADI）等公司预计将进入量产阶段，并获得终端设备或系统采用。仪器或测试系统正在寻求高速、低损耗开关，以取代传统的继电器（EMR），因此射频MEMS开关有望替代者。

据麦姆斯咨询介绍，亚德诺半导体面向大众市场首次推出的两款RFMEMS开关是ADGM1304和ADGM1004。其中，ADGM1304是一款宽带、单刀四掷（SP4T）开关，采用ADI公司的微型机电系统（MEMS）开关技术制造而成。利用该技术可实现小型、宽带宽、高线性、低插入损耗开关，其工作频率可低至0Hz/DC，是各种射频（RF）应用的理想开关解决方案。

通过互补金属氧化物半导体（CMOS）/低压晶体管对晶体管逻辑（LVTTL）兼容型并行接口控制一个内部集成的控制芯片产生一个高压用于静电驱动该开关。所有四个开关都可单独进行控制。

ADGM1304功能框图

下图为该MEMS开关的横截面示意图。它是一种三端子配置的静电驱动悬臂梁式开关。其在功能上类似于场效应晶体管（FET），端子可用作源极、栅极和漏极。

MEMS开关设计的横截面，图中所示为悬臂开关梁（不成比例）

将一个直流驱动电压作用于栅极和源极之间（开关梁）时，就会产生静电力，把梁吸向基板。另一个片上电荷泵IC产生偏置电压；80V用于驱动开关。

当栅极和源极之间的偏置电压超过开关阈值电压时，梁上的触点便接触漏极，源极和漏极之间的电路闭合，开关接通。移除偏置电压后，即栅极上为0V时，悬臂梁像弹簧一样，产生足够大的恢复力，使源极和漏极之间的连接断开，从而电路开路，开关关断。

下图显示了LFCSP封装中的SP4TMEMS开关和控制器芯片。一些LFCSP模塑材料被移除，以使MEMS开关芯片（右）和控制器芯片（左）及相关焊线可见。右侧可以看到覆盖开关芯片的硅密封盖，其显示为一个黑色矩形。密封使开关处于受控环境中，可提高可靠性并延长寿命。开关触点不会因为干切换或低功率切换而寿命缩短。

ADGM1304的LFCSP封装，移除了部分模塑料以显示MEMS开关芯片（右）、控制器芯片（左）和相关焊线

ADGM1304采用24引脚、5mmx4mmx0.95mm引脚架构芯片级封装（LFCSP）。

ADGM1304封装横截面（样刊模糊化）

ADGM1304中的MEMS芯片（样刊模糊化）

ADGM1304主要应用：

- 继电器替代方案

- 射频（RF）测试仪表

- 可重配置的滤波器/衰减器

-自动测试设备（ATE）：RF/数字/混合信号

- 射频（RF）无线通信

- 高性能射频（RF）开关

本报告对亚德诺半导体RFMEMS开关ADGM1304进行详细地拆解与逆向分析，并提供成本分析与价格预估。同时，本报告还将ADGM1304与ADGM1004进行物理结构和成本的比较，以突出两款产品之间的异同。

ADGM1304与ADGM1004对比分析