N6RF登场:支持5G时代的CMOS射频技术
我的第一台计算机是Commodore VIC-20,电影《战争游戏》激励我存钱买下VICMODEM 调制解调器与世界联系。这台300鲍(baud)的机器提供了我人生第一次的上网体验。几年后,我有了一条25英尺长的以太网络线,得以将我的笔记本电脑连上卧室的网络交换器 – 此时我才真正体验到真正的网速。4G / LTE 开启了无线的趋势,进入5G和WiFi 6/6E之后,对一般消费者而言,只剩下少数的情境还会用到实体网络线。
5G和WiFi使用射频(RF)技术进行通讯。一般人其实已经难以区分有线和先进的无线连网技术的网速差异,而5G 更提供了惊人的效能。

人们大可以用各种溢美之词来形容5G和WiFi 6/6E的优势和效能,但这是其他公司的领域。在台积公司,我们着重提升这些5G / WiFi 6/6E芯片背后的半导体技术,并使它们的效能更上一层楼。
当您从半导体的角度看5G或WiFi 6/6E时,关键的促成技术之一是无线电或RF收发器(发射器/接收器)。为了实现5G的效能和承诺,收发器的尺寸和复杂性大大提高,这也导致了明显更高的功耗。
通常,在工作量相同或相似的假设下,芯片会随着时间而逐渐缩小。5G相对于4G大量增加了收发器的工作量,因为它利用了更多的载波聚合和更多的频段。

5G收发器在尺寸、复杂性和功耗方面的增加给电池供电装置带来了多重挑战。
主动功耗: 当5G提供全效能时,收发器的功耗将大大增加,因为它要处理频率更高的更多通道,以实现更大的载波聚合。处理器、内存和储存子系统也面临5G数据传输量较高的挑战。在智能型手机中,每一毫瓦都要锱铢必较。随着5G和毫米波的广泛部署建置,降低收发器等关键组件的功耗至为关键,否则消费者将会感受到其5G装置的电池续航寿命显著缩短。
收发器和电池尺寸: 冒着透露自己年龄的风险,我得说当我在1980年代开始组装个人计算机时,搭载CPU、内存和几个基本外围组件的主板大小超过10万平方毫米。将时间快转到40年后,现在的智能型手机效能比当年个人计算机高出不止千百倍,但主板面积可能远小于1万平方毫米。
由于现代智能型手机的主板非常小,每平方毫米更显重要。主板的面积每多出一平方毫米,电池的体积就得相对缩小同样的比例,电池越小,手机续航时间也就越短。这说明了缩小5G RF收发器的尺寸很重要,因为它是主板上的大型组件之一。
台积公司宣布推出N6RF,这是我们最新的先进RF CMOS半导体技术,旨在使5G和WiFi 6/6E发挥更佳的效能。5G提供了惊人的新效能水平,但它需要更高的RF功耗和更大的RF硅面积来支持其非凡的数据传输率。这两种影响都会显著降低客户对注重空间的用户设备(UE),例如智能型手机的使用体验,因为任何芯片尺寸的增加都会导致电池尺寸的减少。台积公司的N6RF是最先进的RF CMOS技术,它利用卓越的RF能力和数字PPA优势,使客户的产品能够提供完整的5G / WiFi 6/6E效能,同时将电池续航寿命最大化。
相较于台积公司本身的16FFC RF技术,N6RF提供了显著的改进:

RF半导体技术可以利用最新和最强大的半导体CMOS或逻辑技术。N6RF奠基于台积公司屡获奖项肯定的N7技术。7奈米的产品出货量已超过10亿颗,为N6RF提供了快速、密集、节能和成熟的基础。客户可以利用之前用于 N7技术的许多相同的电子设计自动化工具来进行N6RF的产品设计,进而大幅加速设计时间,并降低总体设计成本。
台积公司乐见5G和WiFi 6/6E获得发展动能,为消费者和企业提供卓越的功能和创新。透过我们的N6RF技术,这些功能和效能可以在更好的电池续航寿命之下获得实现。
如欲了解更多有关台积公司RF技术的相关信息,请参见rf.tsmc.com
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