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IC基板

IC基板 - マイクロ波RF性能フル周波数カバレッジ,広範な半導体技術

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IC基板 - マイクロ波RF性能フル周波数カバレッジ,広範な半導体技術

マイクロ波RF性能フル周波数カバレッジ,広範な半導体技術

2021-09-14
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Author:Frank

半導体材料 開発の3つの段階を経た, including the first generation of semiconductor materials represented by silicon (SI) and germanium (ge); to compounds represented by gallium arsenide (GaAs) and indium phosphide (InP) The second stage, and the third generation of wide-bandgap semiconductor materials based on gallium nitride (GaN) and silicon carbide (SiC). 特に高GHz周波数帯に向けた通信技術の進展, 第三世代半導体材料GaN, これは、低い伝導損失および高い電流密度の利点を有する, 業界から大きな注目を集めた, これは、電力損失および熱放散負荷を著しく低減できる, 周波数変換に広く使われている. チャージャーズなどの分野, 電圧安定剤, 変圧器, 無線充電, etc.

しかし、この世界には普遍的方法論はない。無線通信の無線周波数およびマイクロ波側の半導体プロセス材料に関しても同様である。CMOSの低電力消費、高集積化、低コスト、その他の利点は依然として重要であるGaAsは、高出力送信の分野で優れた物理的性能を有するそして、SiGeプロセス互換性は、GaNの利点が顕著であり、シリコン半導体VLSI産業におけるほぼすべての新しいプロセス技術と互換性があるGaNは、高周波、高温、高出力の無線周波数成分の用途に固有の利点を有する。実際には、ADAは、高性能無線周波数およびマイクロ波技術の世界有数の半導体プロバイダの1つとして、これらの主流の半導体プロセスのほとんど全てをDCから100 GHzまでの広い製品ラインでレイアウトしている。高性能無線周波数マイクロ波技術のフロントエンドを占有するためには、複数のプロセス技術の組み合わせが戦場に入ることが必要であることは明らかである。

PCBボード

SiGeプロセスは24 GHzから44 GHzマイクロ波までを達成する/down converter
Not long ago, ADIは高集積マイクロ波アップコンバータとダウンコンバータADMV 1013とADMV 1014の導入を発表した. これらのSiGeプロセスベースのICは24 GHzから44 GHzまでの非常に広い周波数範囲で動作する, making it possible to support all 5G millimeter wave bands (including 28GHz and 39GHz) on a single platform built, それによって、設計を簡素化し、コストを削減する.

加えて、チップセットは平坦な1 GHzRF瞬間帯域幅を提供することができて、全ての広帯域サービスおよび他の超広帯域バンドトランシーバアプリケーションを支持することができる。各アップコンバータ及びダウンコンバータは、I(同相)及びQ(直交位相)ミキサを含む高集積化されている。オンチッププログラマブル直交位相シフタは、IF(動作周波数範囲:800 MHzから6 GHz)に直接ベースバンド(動作周波数)範囲(DCから6 GHz)または周波数変換に変換するように構成することができる。

チップはまた、電圧可変減衰器を集積化し、PAドライバ(アップコンバータにおいて)を送信し、LNA(ダウンコンバータにおいて)、LOバッファ及び集積化4倍乗算器を有するプログラマブルトラッキングフィルタを受信する。ほとんどのプログラマブル機能は、SPIシリアルインターフェイスを介して制御されます。このポートを通じて、これらのチップはそれぞれのアップコンバータおよびダウンコンバータのそれぞれの直角位相アンバランスを補正するためのユニークな機能を提供するので、通常、32 dbcの典型的な値から10 dB以上を抑制するのが困難であり、10 dB以上を改善するサイドバンド発光性能を改善することができる。このように、それは比べるものがないマイクロ波無線パフォーマンスを提供することができます。これらの機能の組合せは、小さなセルのような小規模システムの実現をサポートするために外部コンポーネントを最小化しながら、前例のない柔軟性と使いやすさを提供する。


高集積ADMV 1013マイクロ波アップコンバータ及びADMV 1014マイクロ波ダウンコンバータは、28 GHz及び39 GHzの5 G無線インフラ周波数帯域で動作するマイクロ波無線プラットフォームに非常に適している。これらの変換器は1 GHzの帯域幅を有し、20 dBmより高いOIP 3を有するアップコンバータは、厳格な変調方式(例えば1024 QAM)をサポートし、マルチGB無線データをサポートすることができる。加えて、チップセットはまた、衛星及び地上受信局ブロードバンド通信リンク、航空無線、RF試験装置及びレーダシステムのような他のアプリケーションをサポートする。その優れた直線性およびイメージ除去性能は、特にマイクロ波トランシーバの範囲を増やすのに適している。

伝統的な材料は若返りする, 28nm CMOS process leads RF technology innovation
In spite of the endless emergence of various new materials and technologies, 近年, CMOSベースの革新的無線解決は、時々、まばゆいパフォーマンスを示します. その中で, ADIは幅広い注目を集めている高性能製品の数を立ち上げた. 広帯域ソフトウェア定義システム用の28 nm高速CMOSアナログ‐ディジタル変換器AD 9208, 4 Gを目指して/ギガヘルツ帯域幅応用のための5 Gマルチバンド無線通信基地局と2 GHz Eバンドマイクロ波ポイントツーポイントバックホールプラットフォーム. 28 nm高速ディジタル/アナログ変換器AD AD 172, それは再び新しいAD 9081を起動したことをずっと前に発表/28 nm CMOSに基づく2つのMXFEプラットホーム.

ADD 9081 / 2 MXFEプラットホームは、メーカーが1つのバンドラジオと同じボード領域でマルチバンド無線をインストールするのを許します。そして、3倍によって今日のLaw - Count - sの4 G LTE基地局の呼び出し容量を増やします。1.2 GHzのチャンネル帯域幅で、新しいMXFEプラットホームも、無線オペレータが新興ミリメートル波5 gのより高いラジオ密度とデータレート要件を満たすために彼らの細胞塔により多くのアンテナを加えるのを支持します。AD 9081 / 2 MXFE装置はそれぞれ8と6のRFデータ変換器を統合し、産業の最も広い瞬時信号帯域幅(2.4 GHzまで)を実現し、周波数変換段階の数を減らし、フィルタ要件を緩和し、それによってハードウェア設計を簡素化し、無線デバイス設計者が直面する空間制約の問題を解決するためにチップ数を減らすことによって実現する。プリント基板面積を60 %削減した。

Distributed power amplifier based on GaAs
Gallium arsenide technology is a commonly used technology in the design of radio frequency and microwave devices. あなたのデザインが40 GHzを超えるならば, そして、80または90 GHzに達するかもしれません, そして、ガリウム砒素は現在唯一のオプションであるようです. 電力取扱, 挿入損失, アイソレーション, 線形性は設計パラメータである, シリコンとガリウムの両方のプロセスは、要件を満たすことができます. 高温作業用, ヒ化ガリウムはシリコンに優れた性能を示す. 加えて, ガリウム砒素PHEMTデバイスはまた、フェイルセーフ動作などの機能を達成することができる, しかし、デバイスは、伝導のモードに入る電源を必要とする.

ADCのGaAsベースの分散型パワーアンプ製品HMC 994 aは、DCから30 GHzの動作周波数範囲を有する。デバイスは多数のバンド幅、多くの異なるアプリケーションをカバーして、高い力と効率を成し遂げることができます。ここでは、1 GHzより大きい飽和出力電力を有するデバイスであり、MHzから30 GHzをカバーする25 %の典型的な電力付加効率(PAE)値を示す。この製品はまた、標準的な値38 dbmで強力な三次インターセプトポイント(TOI)のパフォーマンスを持っています。その結果,gaasベース設計の使用は,多くの狭帯域電力増幅器設計に近い効率を達成できることを示した。HMC 994 aは、正の周波数利得スロープ、高PAE広帯域電力性能と強いリターン損失を持ちます。


HMC 994 A利得,電力およびPAEと周波数の関係

GaN broadband power amplifier with outstanding power advantage
ADI has introduced a standard product HMC8205BF10, 高出力GaN技術に基づく, 高効率広帯域. 製品の動作電源電圧は50 Vです, 典型的な周波数の35 %で35 WのRF電力を供給することができる, 約20 dBの電力利得で, 数十バンド幅をカバーする.

この場合は, 同様のGaAs溶液と比較, エンジニアは、10倍のより高い力を提供するために、ICを必要とするだけです. ここ数年で, this may require complex GaAs chip assembly schemes, and the same efficiency cannot be achieved. This product demonstrates the various possibilities of using GaN technology, including covering a wide bandwidth, 高出力・高効率化. これはまた、2008年の開発史を示しています ハイパワー電子 機器実装技術, because this flange-encapsulated device can support the continuous wave (CW) signal required by some special applications.

Summarize
In summary, 様々な半導体材料には利点がある. 今日, 無線デバイスのますます広範囲な報道で, 半導体プロセス技術関連の主流の製品は様々な用途で独自の利点を果たすことができる, 消費者端末製品は明らかにより多くの使用 CMOS技術; CPEはCMOSとSiGe BiCMOSを使用する低電力アクセスポイントはCMOSを使用する, SiGe BiCMOSとGaAs高出力基地局の分野はGaAsとGaNの世界である. 5 G展開の広範な進歩, この傾向は続く.