Hogyan kell beágyazni a diódákat a hibrid integrált kommunikációs áramkörökbe?

一, A diódák alapvető funkcionális elhelyezése a hibrid integrációban
1. Jeljavítás és észlelés: híd analógról digitálisra
Az RF elülső - végmodulban a diódák nemlineáris tulajdonságok révén érik el a jeldemodulációt. Például, az 5 g milliméteres hullámkommunikációban a gallium -nitrid (GaN) diódák, ultra - nagy elektronmobilitásukkal, hatékony jeljavítást érhetnek el a 24 GHz -es - 52 GHz frekvenciasávban, amplitúdó modulált jeleket konvertálva alapsáv jelekké. Miután egy 5G bázisállomás bizonyos modellje elfogadja a GaN-dióda tömböt, az RF front-end energiafogyasztása 30%-kal csökken, és támogatja a dinamikus spektrummegosztó (DSS) technológiát is, ami jelentősen javítja a spektrumhasználatot.
2. Feszültség stabilitása és védelme: Építési áramköri biztonsági határok
A Zener diódák döntő szerepet játszanak a hibrid integrált energiagazdálkodásban. A műholdas kommunikációs terminál DC - DC konverziós moduljában egy 6,2 V -os fordított bontási feszültséggel rendelkező Zener -diódát használunk, kombinálva egy 0,1 Ω -os áramkorlátozó ellenállással, hogy túllépési védelmi áramkört képezzenek. Amikor a bemeneti feszültség hirtelen 8 V -ra emelkedik, a dióda 10NS -en belül sönti, stabilizálva a terhelési feszültséget 6,2 V ± 0,1 V tartományban, és megóvja a hátsó stádiumú LNA -t (alacsony zajerősítő) a sérülésektől.
3. váltás és moduláció: dinamikus jelvezérlés elérése
A Schottky diódákat széles körben használják a fázisos tömb radar T/R moduljaiban, az ultra gyors fordított helyreállítási idő miatt (<10ns). A certain model of active phased array antenna uses SiC Schottky diode as the phase shifter switch, with an insertion loss of less than 0.2dB and an isolation of 40dB. It supports fast beam scanning (switching time<50ns), meeting the strict real-time requirements of airborne radar.
2, Az anyaginnováció a tervezési áttöréseket hajtja végre
1. széles sávos félvezető: A magas - frekvencia -határrend áthelyezése
A szilícium -karbid (sIC) diódák előnyeit mutatják magas - feszültség és magas - frekvencia forgatókönyvekben. Egy bizonyos járműkommunikációs modul egy függőleges szerkezetű SIC PIN -diódát alkalmaz, amelynek áramsűrűsége 200a/cm ², és az előremenő feszültségcsökkenés csak 1,2 V, ami 40% -kal alacsonyabb, mint a hagyományos szilícium -diódák. Az elektromos járművek V2X kommunikációjában ez az eszköz támogatja a 100W teljesítményátvitelt, és 60%-kal csökkenti a hűtő mennyiségét, segítve a teljes jármű könnyű kialakítását.
2. két dimenziós anyag: a terahertz kommunikáció korszakában történő bevezetés
A grafén diódák áttörést hajtottak végre a 6G Terahertz kommunikáció előtti kutatásában, nulla sávos jellemzőik miatt. A grafén heterojunkciós dióda egy bizonyos laboratóriumi által kifejlesztett váltási arányt meghaladja a 0,3THz -es frekvenciasávban, és a válaszidőt a femtosekundum szintre rövidítve. Ez az eszköz integrálható a Terahertz képalkotó chipekbe a repülőtéri biztonsági berendezésekhez, 0,1 mm -es felbontással, amely tízszer magasabb, mint a hagyományos milliméteres hullámrendszerek.
3. heterogén integrációs technológia: A folyamat kompatibilitásának szűk keresztmetszetének áttörése
A GAN és a CMOS folyamatok közötti összeegyeztethetetlenségre válaszul egy bizonyos vállalkozás kifejlesztett egy három - dimenziós heterogén integrációs megoldást: egy 0,15 μm GaN -dióda -tömb integrálása egy 45 nm -es CMOS szubsztráton a mikrotörési technológiák révén. Ez a séma a KU sávban (12- 18 GHz) 55% -os energiatartalmú hatékonyságot (PAE) eléri, ami 15 százalékponttal magasabb, mint az egycsipeszes integrált séma. Az alacsony pályájú műholdas hasznos teher tervezésében alkalmazták.
3, A tervezési módszertan paradigmaváltása
1.
Egy milliméteres hullámkommunikációs modul tervezésében az ANSYS HFSS -t és az ICEPAK ízületi szimulációs platformot használták a SIC diódák 3D -s modellezéséhez. A hőeloszlás -csatornák elrendezésének optimalizálásával a csomópont hőmérséklete 150 fokról 120 fokra csökkent, miközben szabályozta a forrasztási ízületek deformációját, amelyet 0,5 μm -en belül termikus feszültség okoz, biztosítva az eszköz megbízható működését széles hőmérsékleti tartományon belül -55 fokról 125 fokra.
2. Paraméterezett modellkönyvtár felépítése
Egy bizonyos EDA -gyártó kifejlesztett egy fűszermodell könyvtárat, amely több mint 300 paramétert tartalmaz egy új típusú diódához. Ez a könyvtár olyan adatokat fed le, mint például az S - paraméterek és zajfigurák különböző hőmérsékleten (-40 fok és 175 fok) és torzulási körülmények között, és támogatja a közvetlen hozzáférést a mainstream eszközökhöz, például az ADS-hez és a CADENCE-hez. Egy 5G kis bázisállomás tervezésekor ennek a modellkönyvtárnak az alkalmazása a tervezési iterációs ciklust 8 hétről 3 hétre rövidítette, és egy chiptermelés sikerességi arányát 90%-ra növelte.
3. A gyárthatóság (DFM) optimalizálása tervezése
Egy bizonyos vállalkozás létrehozott egy DFM szabálykönyvtárat a 01005 -ben csomagolt mikro -diódákhoz (0,4 mm × 0,2 mm):
Pad távolság: nagyobb vagy egyenlő 50 μm
Acélháló vastagsága: 0,08 mm ± 0,01 mm
Az újrahasznosítási forrasztás csúcshőmérséklete: 245 fok ± 5 fok
A forrasztópaszta nyomtatási paramétereinek optimalizálásával a hegesztési üreg sebessége 15% -ról 3% -ra csökkent, megfelelve az AEC - Q101 szabványának az autóipari elektronikára vonatkozó követelményeinek.
4., Tipikus alkalmazás -forgatókönyv -elemzés
1. 5 G bázisállomás rf elülső - vége
A hatalmas MIMO bázisállomás egy bizonyos modellje hibrid integrációs sémát fogad el, amely integrálja a fázisváltó hálózatot, amely 256 GaN diódából áll. Az elrendezés optimalizálásával a jelút hosszának különbségét ± 50 μm -en belül szabályozzák, és a fázis -konzisztencia hiba kevesebb, mint 1 fok. Támogatja a 64T64R antenna -konfigurációt, és eléri a 8,5 Gbps -os csúcssebességet.
2. Műholdas kommunikáció szakaszos tömb
Egy bizonyos alacsony pályájú műholdas hasznos teher SIC diódákat használ a T/R modulok felépítéséhez, 50W/cm ² teljesítménysűrűséggel, amely háromszor magasabb, mint a hagyományos GAAS -séma. Három - dimenziós függőleges szerkezet megtervezésével az RF jelátviteli veszteség 0,1 dB/cm-re csökken, támogatva a 20 Gbps adatátvitelt a KA sávban (26,5-40 GHz).
3. Járműv V2X kommunikációs modul
Egy bizonyos új energiájú jármű hibrid integrált kialakítást alkalmaz, a LED -es járművezetőket, az energiagazdálkodást és az RF elülső - végfunkciókat. Közülük a SIC Schottky diódák 48 V - 12 V DC - DC átalakítást támogatnak, 98%-os hatékonysággal; A GAN teljesítményerősítő 23DBM kimeneti teljesítményt ér el az 5,9 GHz -es frekvenciasávban, megfelelve a C - V2X szabvány követelményeinek.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn {2} }Transistor {3 }bc817w.html