仅仅在几年之前，很少有人相信用CMOS构建的接收器可以达到60GHz的工作频率；也没人想到，台湾地区的晶圆代工厂可以在单块CMOS芯片上提供完整的WLAN解决方案；更没有人想到，德州仪器(TI)能够用90纳米CMOS工艺制造出集成基带和射频的器件，从而给对价格非常敏感的手持设备市场带来巨大震撼。
在2005年国际固态电路会议(ISSCC)的无线射频分会场上，CMOS器件给与会的3,500名工程师留下了非常深刻的印象。
当加州大学洛杉矶分校的教授Behzad Razavi走上主席台展示基于0.13微米CMOS工艺、用于短距离无线通信的直接变频接收器时，很多与会者都震惊了。为了避免使用螺旋电感，Razavi创建了3条马蹄铁形的微带线，以充当片上电感。
其结果是在60GHz的频率上，传输每比特数据的功耗很低，Razavi表示。而且，人们可以利用这个免授权的频段以Gbps级速率发送数据，这有可能是无线局域网的未来。
斯坦福大学教授Simon Wong在他的讲话中表示了对Razavi的敬意。“五、六年前，人们认为60GHz的CMOS器件是不可能的。我不想轻视研究人员在其他技术方面的努力，但是在近期，业界应该关注CMOS到底能做什么。”他说。
由于802.11规范相对较窄的带宽需求，WLAN芯片特别适合采用CMOS实现。作为无线局域网领域的两个重量级厂商，Atheros通讯公司发布了802.11g单芯片解决方案，而Broadcom公司推出了用CMOS实现的全集成802.11b芯片，并已经投入商业生产。SST通讯公司也使用CMOS开发出支持.11a、.11b和.11g多种标准的直接变频收发机，与此同时，NEC公司打造出一款用于手机的WLAN收发机，并强调其低功耗属性。
[img]20054268242341930.jpg[/img]
图1：8个BAW谐振器(中间)在BiCMOS电路之间创建了一个滤波器。左边是下变频器，右边是LNA。
在GSM/GPRS领域，Berkana无线公司加入许多其他公司的行列，创建了支持所有4个GSM频段的单芯片CMOS收发机。TI印度班加罗尔分公司的工程师正在使用CMOS开发全球定位系统(GPS)收发机，而来自达拉斯的另一个TI团队则展示了一款GSM/EDGE收发机。
此外，两个欧洲研究项目的负责人表示，他们正在考虑如何在CMOS上实现滤波器和其他关键的射频电路。尽管这可能会增加成本，并给封装带来挑战，但他们承诺能为W-CDMA手机提供更好的滤波器性能和更低的功耗。
Pascal Ancey正带领着25到30名研究人员开展一个代号为Martina的小型项目。这些人员分别来自意法半导体(ST)、瑞士科学和工程材料研究中心(CSEM)、法国电子信息技术实验室(CEA-Leti)以及诸如瑞士Unaxis公司和英国Trikon技术公司等材料沉积设备供应商。
Ancey本身是ST的一位经理。他透露，Martina计划的最终目标是研制位于CMOS或BiCMOS射频电路前端的RF通道选择滤波器。使用原子级别精度的溅镀设备及现场监控手段，Martina项目创建出一种新型的薄膜体声波谐振器(FBAR)，该谐振器采用铝或钼作为上电极，铂作为下电极，中间以氮化铝薄膜作为介质。ST无线研究经理Enrico Perea指出，该FBAR是使用氮化铝等材料构建的，与CMOS工艺流程完全兼容。当施加电压后，通过调节薄膜的厚度和材料成份，可以控制电磁波的谐振频率。8个体声波(BAW)谐振器是这个射频前端滤波器的核心部分。
安捷伦科技在FBAR滤波器和谐振器领域一直处于领先地位，该公司宣称其FBAR产品和目前广泛使用的声表面波(SAW)器件相比，具有更小的尺寸和更低的插入损耗。安捷伦和英飞凌的FBAR滤波器和双工器已经被应用在CDMA手机上。
斯坦福大学的Wong指出，到底把FBAR集成到片上，还是使用分立的SAW或FBAR滤波器，最终将由手机的制造成本决定。
Martina项目似乎在成本问题上面临着严峻挑战。除BiCMOS工艺本身需要的约30层掩模外，在这次会议上发布的片上FBAR还需要10个额外的掩模层。不过，Ancey表示，所幸的是FBAR掩模对精度要求不太苛刻，只需要1微米的线宽，而且Martina项目的研究人员也在攻克封装挑战。
Ancey还补充道，这次展示的FBAR是与CMOS器件构建在相同的裸片上，但不是在CMOS晶体管上。该项目的最终目标是直接在CMOS结构上构建FBAR，以减少裸片面积。
与此同时，比利时校际微电子中心(IMEC)的研究人员正设法在CMOS晶体管之上创建高质量的无源器件。
IMEC微系统元件和封装部的高级副总裁Robert Mertens透露，该项目已经完成了一个压控振荡器 (VCO)的原型。该VCO采用了一个构建于CMOS之上的电感，其Q值不久后预计将接近40，这至少是封装好的CMOS电感的两倍。Q值是电感存储的能量与损失的能量之比，Q值越高，VCO就可以实现更低的功耗。“如果能达到更高的Q值并获得最佳的功率性能，这种方法将可以节省很多成本。”Mertens说。