關于SiGe HBT工藝120GHz超寬帶芯片SPEC的性能分析和應用

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（6月20日）主題是SiGe HBT工藝的器件模型，設計及應用。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 的雷達芯片，加上前期發(fā)布的300GHz，帶寬41.5GHz 的雷達芯片（具體信息請參照前期熱點文章），這次培訓對國內(nèi)高頻設計人員是非常好的學習機會，因為模型，設計，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用，為我們有所借鑒。

概覽：

此芯片基于SiGe HBT BiCMOS工藝，雷達前端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：

應用：

122 GHz收發(fā)雷達前端（RFE）主要應用領域是在短程/高分辨雷達系統(tǒng)，范圍高達約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：

歐盟基于SiGe HBT BiCMOS 工藝的芯片和應用開發(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)模應用還是相對滯后。歐盟目前在工藝，設計，應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開發(fā)，設計和應用，那么對于外界的依賴或者禁運也會影響很小。

當然，不得不再提的是舉辦MOS-AK成都培訓的模型部分，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)，而是整個中國半導體產(chǎn)業(yè)，也希望更多的設計人員多了解設計背后模型產(chǎn)業(yè)人員的價值和辛勞。