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

今年第四屆由成都電子科大主辦的MOS-AK成都會(huì)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(jì)及應(yīng)用。一直參與歐盟鍺硅項(xiàng)目的德國(guó)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(qǐng)參照前期熱點(diǎn)文章），這次培訓(xùn)對(duì)國(guó)內(nèi)高頻設(shè)計(jì)人員是非常好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，因?yàn)槟Ｐ?，設(shè)計(jì)，工藝的問(wèn)題都可以同時(shí)回答。另外，歐盟項(xiàng)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(gè)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(gè)由電壓控制的振蕩器，32個(gè)輸出分頻，發(fā)射和接收天線（見(jiàn)下圖）。來(lái)自振蕩器的射頻信號(hào)通過(guò)緩沖電路被引導(dǎo)到Rx路徑。接收信號(hào)被低噪聲放大器放大。并通過(guò)兩個(gè)正交本振混頻器將其轉(zhuǎn)換為基帶。集成的LO有一個(gè)精細(xì)和一個(gè)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(yùn)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：

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(guò)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(guò)使用兩個(gè)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(zhǎng)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(cè)試結(jié)果：

歐盟基于SiGe HBT BiCMOS 工藝的芯片和應(yīng)用開(kāi)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(shì)，而國(guó)內(nèi)在高頻這塊的大規(guī)模應(yīng)用還是相對(duì)滯后。歐盟目前在工藝，設(shè)計(jì)，應(yīng)用這套流程上是相對(duì)完整，不受外界約束。如果國(guó)內(nèi)有類似高端工藝引進(jìn)開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)和應(yīng)用，那么對(duì)于外界的依賴或者禁運(yùn)也會(huì)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(jià)值部分，如果這部分沒(méi)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(gè)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，也希望更多的設(shè)計(jì)人員多了解設(shè)計(jì)背后模型產(chǎn)業(yè)人員的價(jià)值和辛勞。