ריק קורי, סקייוורקס
האם עברו רק 20 שנה מאז ש-:
• כמעט כל רכיבי ה-RF היו התקנים דיסקרטיים בעלי פונקציה יחידה?
• ניתן היה להזמין כמעט כל רכיבי ה-RF המזוודים בכל סוג מארז שרצית, בתנאי שמה שרצית היו מארזים מתכת-קרמיים יקרים?
• מעגלים משולבים ל-RF לא יקרים היוו מושג הזוי?
מצב הטכנולוגיה באלקטרוניקה התקדם בקצב מואץ, ותחום ה-RF/מיקרוגל איננו יוצא מן הכלל. אנחנו דנים בטכנולוגיה זו מידי יום, ורבים מקוראינו מעורבים ישירות ואחראים לשינויים מהירים אלה. אנחנו כה שקועים בהתקדמות זו שלעתים איננו יכולים להבחין בעץ בגלל היער. אם נצעד לרגע אחורנית ונחשוב כמה רחוק התעשייה שלנו הגיעה בפרק זמן כה קצר, אנחנו עשויים להימנע מהתחושה שיש לנו הרבה משותף עם הדמות הקלאסית Rip Van Winkle של Washington Irving.
Van Winkle היה שוטה-הכפר החביב, וחייו התנהלו בין התקופה הקולוניאלית המאוחרת והרפובליקנית המוקדמת של ארה”ב. יום אחד הוא נסע לצייד בהרי Catskill, אם כי יש לשער שהוא הונע יותר על-ידי הצורך בהימנעות ממבטיה והצקותיה הביקורתיים של אשתו מאשר מהרצון להביא הביתה משהו לארוחת הערב. בהיותו ביער, הוא פגש את רוחו של Hendrick Hudson והוכשף על-ידו, ושתה ממשקה הקסם שלו אשר גרם ל-Rip לצלול לתוך שינה של 20 שנה. כאשר הוא התעורר בדיוק במקום בו נרדם, לא היה לו מושג כמה זמן עבר, עד שלבסוף הוא מצא את דרכו לכפר שלו, רק כדי להיות המום מהמידה בה הכפר, התושבים שלו והתרבות שלהם השתנו.
זאת מבלי להזכיר את העובדה שהוא נרדם כנתין של מלך בריטניה והתעורר כאזרח של הרפובליקה החדשה של ארצות הברית.
אנחנו נוטים להתבונן במצבם של רכיבי ה-RF בטלפונים החכמים של היום ויישומים אחרים, כגון מחשבי טבלט, מבלי לחוש אהדה יתירה ל-Rip. לפני עשרים שנה, התקני RF דיסקרטיים היו כמעט ללא יוצא מן הכלל פריטים גדולים, יקרים ובעלי פונקציה יחידה. לדוגמה, מעגלי מגברים היו מורכבים מטרנזיסטורים, נגדים, קבלים וסלילים דיסקרטיים שניתן היה להבחין בהם מבלי להזדקק לזכוכית מגדלת או למיקרוסקופ! כיום מגברי RF של טלפונים חכמים כלולים כמעט כולם במעגלים משולבים או מודולים מרובי-פונקציות המסוגלים לבצע גם תפקידים כמו מיתוג RF, סינון, גילוי הספק והכנות לבקרת שבח אוטומטית – והכול במארז שהוא רק 25% מגודל הרכיבים שב”ימים עברו”, ובחלק קטן ממחירם.
מתגי מצב מוצק single-pole-ten-throw (SP10T) היו קיימים, אך הם היו כמעט במלואם בנויים מדיודות PIN דיסקרטיות המותקנות בתושבות מתכת מחולקות לערוצים ומיוצרות במכונה,ומיועדים לשוק ציוד אמצעי-הנגד. כיום אנחנו מוצאים SP10Ts מטרנזיסטורי FET (field effect transistors), ומתגים בעלי מספר אף גבוה יותר של מצבים, במארזים זעירים מורכבים על השטח לשימוש בין אנטנה יחידה ומקלטים שונים (לדוגמה GPS) ומקמ”שים (לדוגמה EDGE, GSM, WCDMA, LTE, Bluetooth, WLAN ועוד) הכלולים בתוך מסופי הנתונים הידניים המשמשים בעיקר לצורכי שירותי אינטרנט בעל חיבור רציף, ורק לעתים עבור תקשורת קולית.
אף אם RFICs חכמים מציעים פונקציות אנלוגיות, קיים דמיון חשוב בהשוואה למיקרו-מעבד הנפוץ, הדיגיטלי במלואו – היכולות של הRFICs- שפותחו עבור יישומים חכמים הורחבו בצורה אקספוננציאלית, בשל הרמה הגוברת של אינטגרציה, בהשוואה לדורות הקודמים, בדומה למה שחוק Moore מנבא עבור התפתחות מעגלים סיליקון דיגיטליים בהם מספר הטרנזיסטורים לפיסה מוכפל בערך כל שנתיים.
נעיין במתג RFIC SPDT פשוט משדר/קולט. בצורתו הפשוטה ביותר, ה-RFIC מכיל רק שני FETs. גרסה בעלת ביצועי בידוד RF משופרים מאוד הנפוצה כיום מכילה ארבעה FETs ענקיים: זוג טורי-מקבילי בצד המשדר ותמונת הראי שלו בצד הקולט של המתג. מתג SP10T חדיש, הממוקם במארז יחיד 3×3.8 ממ’, כולל: פיסת מתג GaAs RF עם למעלה מ-40 FETs, פיסת סיליקון מפענח/מניע עם כמה אלפי FETs, ופיסה שלישית הכוללת זוג מסננים פסיביים מעבירים-נמוכים לשם הקטנת השידורים ההרמוניים ממגברי ההספק GSM, המזינים שתיים מפיתחות המבוא של המתג. התקדמנו מהשלב של גאוות-טווס על IC בעל פונקציה יחידה, כאשר את ההתקנים הפעילים שלו ניתן למנות על יד אחת (עם אצבע אחת רזרבית!) עד המציאות של היום עם מוצרים הרבה יותר משולבים, בעלי פונקציות מרובות, מצטיינים ובעלי ערך באותה המידה, אך גם מוצגים של צעד-ביניים טכנולוגי אל מוצרים עוד יותר עוצמתיים.
היבט חשוב של חוק Moore, כפי שהוא תיאר אותו ב-1965, מתייחס לעלות הייצור כנגד מספר הרכיבים לכל מעגל משולב. הוא קבע שקיים מספר אופטימלי של התקנים לפיסה הגורמים לעלות הייצור המינימלית, וכי מספר אופטימלי זה עולה ככל שטכנולוגיית השילוב משתפרת. למרבה המזל, עקרון זה תקף גם לגבי ה-RFICs, בין אם הם מיוצרים בסיליקון או ב-GaAs. הכפיל המודרני של חברנו Mr. Van Winkle עשוי להיות מופתע מהעובדה שעל-אף שרמת הפונקציה של RFIC עבור טלפון חכם עלתה דרמטית, מחירו צנח באותה המידה.
בסיפורו של Irving, Rip חי עד גיל מבוגר ומכובד תחת טיפולה של בתו לאחר שהוא התאים עצמו לעולם החדש ואף אימץ אותו. אם כי בהחלט יותר קשה לחזות במדויק את עתידנו מאשר לספר על תולדות Rip, תחזית אחת מהווה הימור בטוח: בתחום ההתקדמות לטכנולוגיית רכיבי ה-RF המונהגת על-ידי מהפיכת הטלפון החכם, המיטב עדיין עתיד לבוא – אף עם יותר פונקציונליות במארזים קטנים יותר ובעלות נמוכה יותר.
