5G小基站將大量部署，如何面對芯片的量產(chǎn)測試挑戰(zhàn)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）從2019年5G正式商用開始，5G宏基站基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了室外的大規(guī)模信號覆蓋。與此同時(shí)，室內(nèi)的信號覆蓋需求也在不斷增長，5G小基站作為室內(nèi)覆蓋或深度覆蓋的一種解決方案。而射頻芯片作為小基站的重要組成部分，在測試上也因此面臨著不小的挑戰(zhàn)。4月20日，在由電子發(fā)燒友網(wǎng)舉辦的2022第三屆5G技術(shù)創(chuàng)新研討會上，愛德萬測試技術(shù)經(jīng)理孫佳焱為大家了分享了《5G小基站將大量部署，如何面對芯片的量產(chǎn)測試挑戰(zhàn)》。

什么是5G小基站？

在5G的基站部署中，宏基站的進(jìn)展最為迅速，其發(fā)射功率可以達(dá)到45dBm，主要用于范圍兩百米以上高用戶密度的5G信號覆蓋，這也是目前實(shí)現(xiàn)戶外大范圍覆蓋的常用方案。而覆蓋范圍較小，但功耗低、部署成本低、部署難度低的微基站、皮基站和飛基站組成了補(bǔ)全室內(nèi)5G覆蓋的方案。這三者也被統(tǒng)稱為小基站，主要部署在機(jī)場、高鐵站、商場、咖啡店等室內(nèi)場景。

5G基站分類 / 愛德萬測試

在中國最先部署5G宏基站，小基站的部署接踵而至。由于5G的頻率要高于4G，所以小基站必須要大規(guī)模部署才能實(shí)現(xiàn)更好的室內(nèi)覆蓋率。5G小基站的數(shù)量應(yīng)該做到5G宏基站的兩倍。5G小基站已經(jīng)從2021年開始部署，預(yù)計(jì)2024年達(dá)到峰值，屆時(shí)總數(shù)將達(dá)到9.6億。

此外，小基站的架構(gòu)也在由慢慢從軟硬件一體化轉(zhuǎn)向智能和開放的分布式結(jié)構(gòu)，主要由3GPP、小基站論壇和O-RAN聯(lián)盟來進(jìn)行定義。目前國內(nèi)的運(yùn)營商也在探索這些開放式的架構(gòu)，預(yù)計(jì)2024年一半以上的小基站都會基于開放RAN接口，2026年這個(gè)占比將會達(dá)到77%。

5G射頻芯片的大規(guī)模量產(chǎn)測試挑戰(zhàn)

然而小基站射頻芯片大規(guī)模的量產(chǎn)中，卻面臨著來自軟件和硬件層面上的挑戰(zhàn)。軟件層面上測試系統(tǒng)要能夠產(chǎn)生和分析5G NR的波形信號。硬件層面上，5G射頻頻率已經(jīng)達(dá)到650MHz到7.125GHz，射頻帶寬也超過200MHz，EVM和相位噪聲指標(biāo)也對芯片提出了高性能要求。

5G射頻芯片大規(guī)模量產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn) / 愛德萬測試

此外，現(xiàn)在的射頻芯片一般都具備高速數(shù)字I/O接口，比如JESD 204B和JESD 204C等。取決于單個(gè)收發(fā)器芯片中的發(fā)射器與接收器數(shù)量，也分為2T2R、4T4R等多種配置，因此在諸多射頻端口下，測試的效率也必須提高。除了軟硬件的測試需求外，還需要一個(gè)綜合的測試方案，用以解決晶圓和封裝后的射頻測試。

愛德萬V93000提供的測試解決方案

V93000 EXA Scale兼容的板卡 / 愛德萬測試

愛德萬V93000最新的測試平臺為V93000 EXA Scale，一個(gè)為AI時(shí)代準(zhǔn)備的高性能測試平臺。針對最新的EXA Scale平臺，愛德萬測試推出了全新的數(shù)字板卡PinScale5000、DC板卡DC ScaleXPS256，均提供了極高的Pin密度。射頻板卡中，愛德萬測試的WaveScaleRF6/8與RF18覆蓋了從6GHz到18GHz的頻率，也有WaveScaleMillimeter這樣覆蓋25GHz到70GHz毫米波頻段的射頻板卡。

5G小基站的測試資源 / 愛德萬測試

針對上文提到的射頻頻率和帶寬挑戰(zhàn)，愛德萬測試的WaveScaleRF可以滿足其硬件要求，其頻率范圍在10MHz到8GHz之間，擁有200MHz的帶寬。面對200MHz的帶寬，WaveScaleRF可單次采集，如果想分析更寬的帶寬，也可以通過多次采集的手段完成相關(guān)測試。

孫佳焱還指出，由于5G小基站的射頻收發(fā)芯片集成了PLL鎖相環(huán)，為TX/RX提供了低噪聲的本振信號，所以也需要對這個(gè)信號進(jìn)行射頻指標(biāo)的測試，比如頻率和相位噪聲等。而愛德萬測試的WaveScaleRF和高精度的WaveScalePS可以滿足這一測試需求，如果追求更高的指標(biāo)，也可以采用相關(guān)方法，用兩個(gè)射頻通道測量同樣的信號，從而降低測試儀噪聲對測試結(jié)果造成的影響。

V93000晶圓射頻測試方案 / 愛德萬測試

在綜合測試中，需要利用探針直接搭到晶圓上進(jìn)行測試，如此一來對信號的屏蔽和信號完整性要求特別高。愛德萬V93000也提供了先進(jìn)的量產(chǎn)方案，從測試機(jī)配置來看，晶圓測試和成品測試可以使用同一臺機(jī)器。其次V93000提供了directprobe的晶圓測試方案，與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)接方案不同，directprobe可以減少中間信號的轉(zhuǎn)接，信號路徑更短，更有利于改善信號的質(zhì)量、提高信號完整性。

孫佳焱表示，未來幾年內(nèi)，小基站的數(shù)量將會飛速增長，開放式的白盒小基站架構(gòu)也會成為主流。小基站中關(guān)鍵的射頻收發(fā)器芯片也會采用更加通用化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，射頻性能指標(biāo)更高擁有更多射頻端口等，會為大規(guī)模量產(chǎn)測試提出不小的挑戰(zhàn)，而愛德萬V93000可以為完整的5G頻譜提供優(yōu)秀的測試方案。