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關(guān)于SiGe HBT工藝120GHz超寬帶芯片SPEC的性能分析和應(yīng)用

弘模半導(dǎo)體 ? 來源:djl ? 2019-09-06 17:09 ? 次閱讀

今年第四屆由成都電子科大主辦的MOS-AK成都會議,安排的培訓(xùn)(6月20日)主題是SiGe HBT工藝的器件模型,設(shè)計及應(yīng)用。一直參與歐盟鍺硅項目的德國公司Silicon Radar最新發(fā)布了 120GHz ,帶寬24.9GHz 的雷達(dá)芯片,加上前期發(fā)布的300GHz,帶寬41.5GHz 的雷達(dá)芯片(具體信息請參照前期熱點文章),這次培訓(xùn)對國內(nèi)高頻設(shè)計人員是非常好的學(xué)習(xí)機會,因為模型,設(shè)計,工藝的問題都可以同時回答。另外,歐盟項目中也有芯片應(yīng)用的公司參與,所以大家也可以了解到,此類芯片在歐洲已經(jīng)在哪些方面做了前瞻性的應(yīng)用,為我們有所借鑒。

概覽:

此芯片基于SiGe HBT BiCMOS工藝,雷達(dá)前端TRA_120_031是一個集成寬帶收發(fā)器電路,芯片上有天線,它提供高達(dá)24.9GHz的帶寬。該電路包括低噪聲放大器(LNA)、正交混頻器、多相濾波器,一個由電壓控制的振蕩器,32個輸出分頻,發(fā)射和接收天線(見下圖)。來自振蕩器的射頻信號通過緩沖電路被引導(dǎo)到Rx路徑。接收信號被低噪聲放大器放大。并通過兩個正交本振混頻器將其轉(zhuǎn)換為基帶。集成的LO有一個精細(xì)和一個粗模擬調(diào)諧輸入,調(diào)諧輸入可以組合以獲得寬的調(diào)諧范圍。模擬調(diào)諧輸入連同集成分頻器和外部分頻鎖相環(huán)可用于調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá)運行。在固定的振蕩器頻率下,它可以用于連續(xù)波(CW)模式。其他調(diào)制方案也可以利用模擬調(diào)諧輸入。

具體可以參考下面的示意圖:

關(guān)于SiGe HBT工藝120GHz超寬帶芯片SPEC的性能分析和應(yīng)用

應(yīng)用:

122 GHz收發(fā)雷達(dá)前端(RFE)主要應(yīng)用領(lǐng)域是在短程/高分辨雷達(dá)系統(tǒng),范圍高達(dá)約7米。通過使用附加的介質(zhì)透鏡,可以增加范圍。RFE既可用于FMCW模式,也可用于CW模式,收發(fā)器通過使用兩個具有不同調(diào)諧范圍和調(diào)諧斜率的調(diào)諧輸入也有可能延長帶寬為24.9GHz的全調(diào)諧范圍。

特性:

Radarfrontend(RFE)with on-chip antennasfor 122GHz ·

? Wide-band radar frontend (RFE) with antennas on chip

? Up to 24.9GHz of bandwidth

? Single supply voltage of 3.3V

? Fully ESD protected device

? Power consumption of 550mW

? Integrated low phase noise VCO

? Receiver with homodyne quadrature mixer

? RX and TX dipole antennas

? QFN32 leadless plastic package 5 x 5mm2

? Pb-free, RoHS compliant package

? IC is available as bare die as well

部分測試結(jié)果:

關(guān)于SiGe HBT工藝120GHz超寬帶芯片SPEC的性能分析和應(yīng)用

歐盟基于SiGe HBT BiCMOS 工藝的芯片和應(yīng)用開發(fā)已經(jīng)10多年了,幾十家公司的合作慢慢顯示出其優(yōu)勢,而國內(nèi)在高頻這塊的大規(guī)模應(yīng)用還是相對滯后。歐盟目前在工藝,設(shè)計,應(yīng)用這套流程上是相對完整,不受外界約束。如果國內(nèi)有類似高端工藝引進(jìn)開發(fā),設(shè)計和應(yīng)用,那么對于外界的依賴或者禁運也會影響很小。

當(dāng)然,不得不再提的是舉辦MOS-AK成都培訓(xùn)的模型部分,這是EDA的核心價值部分,如果這部分沒有自家的產(chǎn)品,受影響的不是像中興一家企業(yè),而是整個中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),也希望更多的設(shè)計人員多了解設(shè)計背后模型產(chǎn)業(yè)人員的價值和辛勞。

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