深入了解工業應用的高性能RF MEMS開關

射頻（RF）MEMS市場主要有兩部分。其中最大的部分是與濾波器相關，例如博通（Broadcom）、Skyworks、Qorvo等大公司提供的BAW和SAW濾波器等產品。另一部分與射頻開關相關，預計將于2019年開始快速發展。在該領域中，像CavendishKinetics這樣的小公司目前正在小批量供應RFMEMS開關給消費電子市場，僅用于低端智能手機。但今年，更多的廠商進入射頻開關市場，其產品主要針對工業應用，如MenloMicro、AirMEMS、亞德諾半導體（AnalogDevicesInc.，ADI）等公司預計將進入量產階段，并獲得終端設備或系統采用。儀器或測試系統正在尋求高速、低損耗開關，以取代傳統的繼電器（EMR），因此射頻MEMS開關有望替代者。

據麥姆斯咨詢介紹，亞德諾半導體面向大眾市場首次推出的兩款RFMEMS開關是ADGM1304和ADGM1004。其中，ADGM1304是一款寬帶、單刀四擲（SP4T）開關，采用ADI公司的微型機電系統（MEMS）開關技術制造而成。利用該技術可實現小型、寬帶寬、高線性、低插入損耗開關，其工作頻率可低至0Hz/DC，是各種射頻（RF）應用的理想開關解決方案。

通過互補金屬氧化物半導體（CMOS）/低壓晶體管對晶體管邏輯（LVTTL）兼容型并行接口控制一個內部集成的控制芯片產生一個高壓用于靜電驅動該開關。所有四個開關都可單獨進行控制。

ADGM1304功能框圖

下圖為該MEMS開關的橫截面示意圖。它是一種三端子配置的靜電驅動懸臂梁式開關。其在功能上類似于場效應晶體管（FET），端子可用作源極、柵極和漏極。

MEMS開關設計的橫截面，圖中所示為懸臂開關梁（不成比例）

將一個直流驅動電壓作用于柵極和源極之間（開關梁）時，就會產生靜電力，把梁吸向基板。另一個片上電荷泵IC產生偏置電壓；80V用于驅動開關。

當柵極和源極之間的偏置電壓超過開關閾值電壓時，梁上的觸點便接觸漏極，源極和漏極之間的電路閉合，開關接通。移除偏置電壓后，即柵極上為0V時，懸臂梁像彈簧一樣，產生足夠大的恢復力，使源極和漏極之間的連接斷開，從而電路開路，開關關斷。

下圖顯示了LFCSP封裝中的SP4TMEMS開關和控制器芯片。一些LFCSP模塑材料被移除，以使MEMS開關芯片（右）和控制器芯片（左）及相關焊線可見。右側可以看到覆蓋開關芯片的硅密封蓋，其顯示為一個黑色矩形。密封使開關處于受控環境中，可提高可靠性并延長壽命。開關觸點不會因為干切換或低功率切換而壽命縮短。

ADGM1304的LFCSP封裝，移除了部分模塑料以顯示MEMS開關芯片（右）、控制器芯片（左）和相關焊線

ADGM1304采用24引腳、5mmx4mmx0.95mm引腳架構芯片級封裝（LFCSP）。

ADGM1304封裝橫截面（樣刊模糊化）

ADGM1304中的MEMS芯片（樣刊模糊化）

ADGM1304主要應用：

- 繼電器替代方案

- 射頻（RF）測試儀表

- 可重配置的濾波器/衰減器

-自動測試設備（ATE）：RF/數字/混合信號

- 射頻（RF）無線通信

- 高性能射頻（RF）開關

本報告對亞德諾半導體RFMEMS開關ADGM1304進行詳細地拆解與逆向分析，并提供成本分析與價格預估。同時，本報告還將ADGM1304與ADGM1004進行物理結構和成本的比較，以突出兩款產品之間的異同。

ADGM1304與ADGM1004對比分析