國內(nèi)首款單片集成相控陣T/R芯片誕生_功能/優(yōu)勢搶先看

近日，安其威微電子（Archiwave）憑借其在硅工藝微波集成電路設(shè)計領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，成功研制出國內(nèi)首款單片集成相控陣T/R芯片ARW9621。該款產(chǎn)品集中運用了多項領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù)，滿足了相控陣雷達天線系統(tǒng)小型化和低成本的多項要求，向相控陣T/R組件的單芯片化實現(xiàn)跨出了里程碑的一步。據(jù)悉，該芯片已經(jīng)通過高低溫性能指標和質(zhì)量檢驗，用戶正在做系統(tǒng)測試。

圖1 工程師指尖上的全集成TR裸芯片尺寸約5x5平方毫米

芯片功能和優(yōu)勢

圖2. S波段硅工藝全集成相控陣T/R芯片功能框圖

圖3 芯片評估板

安其威微電子推出的首款單片全集成T/R芯片ARW9621工作在S波段，采用QFN8X8封裝。單顆芯片上集成了多個高性能射頻模塊，實現(xiàn)了傳統(tǒng)T/R組件模塊的全部功能，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在以下多個方面：

集成了平衡式功率放大器。平衡式結(jié)構(gòu)有效解決了負載牽引效應，在天線駐波比3:1的情況下仍然能有效實現(xiàn)1W的功率輸出；

集成了吸收式限幅器和低噪聲放大器，有效提高了T/R芯片的抗燒毀能力，用低成本硅工藝實現(xiàn)可集成吸收式限幅器是安其威團隊的革命性創(chuàng)新之一。

集成了諧波抑制濾波器。將發(fā)射通道的二次諧波抑制能力提升到60dBc；

集成了2W低插損射頻開關(guān)。在實現(xiàn)收發(fā)切換的同時把對接收通道噪聲和發(fā)射通道輸出功率的影響降到了最低；

集成了高精度的360°，6位移相器，移相精度小于3.5°，幅度均衡小于±0.5dB。集成了6位數(shù)控衰減器，單位步進0.5dB, 精度優(yōu)于±0.2dB，附加相移小于±4°；

集成了電源調(diào)制模塊。芯片研發(fā)團隊創(chuàng)新性地提出了片上高速電源調(diào)制技術(shù)，并將其成功應用到全集成T/R芯片中，在單電源3.3V條件下，將收發(fā)通道切換時間縮短到200ns以內(nèi)；

集成了SPI和波控接口、BIT自檢多個功能模塊，充分發(fā)揮了硅基工藝集成度高這一優(yōu)勢，可以實時地對芯片發(fā)射輸出功率、芯片溫度、邏輯控制狀態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)進行監(jiān)控。

應用和價值

微波T/R組件是有源陣列天線的基本組成單元，在綜合射頻系統(tǒng)、5G毫米波通信和相控陣雷達領(lǐng)域具有廣泛的應用。過去的實現(xiàn)方式一直停留在組件的方式，即采用多個砷化鎵微波芯片，一個數(shù)字控制芯片和多個片外元器件搭建的模組，面積大，體量重，成本高。打個比方，組件搭建的相控陣天線就像老式的顯像管電視，是個”胖大叔”，體積笨重；而芯片貼片式雷達就像現(xiàn)在的LCD電視屏，又輕又薄，是個“高富帥”。利用成本低廉的硅工藝實現(xiàn)單片T/R芯片，是實現(xiàn)系統(tǒng)小型化和低成本必要途徑，是現(xiàn)代T/R組件的重要發(fā)展方向。

圖4 反無人機安防雷達的應用場景

安其威微電子推出的首款單片全集成T/R芯片ARW9621主要面向反無人機的安防雷達，也可以應用于軍用小型多功能雷達，是一款真正的軍民融合的芯片。為了方便移動和安裝，小型雷達的體積和重量都有嚴格要求， 而且成本需要盡可能的低。ARW9621使得低成本的輕薄型貼片式雷達的工程實現(xiàn)成為可能。相比傳統(tǒng)的組件式方案，采用ARW9621芯片裝貼的天線陣面體積小，通道一致性好，調(diào)試簡單，故障率低，硅工藝也使成本得以大幅下降。輸出功率達到1W的該類型芯片的研制成功在國內(nèi)尚屬首例，為硅基單片全集成T/R芯片的大規(guī)模應用拉開了序幕。

公司芯片研發(fā)團隊正在同步研發(fā)X和Ku波段的全集成T/R芯片， 該技術(shù)將來可以應用到5G毫米波通信，相控陣衛(wèi)星通信等多個應用領(lǐng)域。

關(guān)于安其威微電子

安其威微電子是由海歸專家陸建華博士聯(lián)合幾位國內(nèi)頂尖的芯片和微波系統(tǒng)專家在2015年創(chuàng)立的微波集成電路企業(yè)。目前已經(jīng)聚集了20多位經(jīng)驗豐富和朝氣蓬勃的工程師，分布在上海浦東軟件園和南京兩個研發(fā)中心。安其威主攻硅基半導體工藝(Bulk-CMOS, SOI-CMOS和SiGe BiCMOS)高性能微波集成電路，除了全集成TR芯片以外，已經(jīng)研制成功了X波段微波指令接收機，高性能射頻開關(guān)，移相器，衰減器和限幅低噪聲放大器，寬帶對數(shù)檢波放大器等系列產(chǎn)品， 同時正規(guī)劃和設(shè)計更多用于相控陣雷達，5G和衛(wèi)星通信設(shè)備的高性能微波芯片產(chǎn)品。