Ako vložiť diódy do hybridných integrovaných komunikačných obvodov?

一, základné funkčné umiestnenie diód v hybridnej integrácii
1. Rektifikácia a detekcia signálu: most z analógového do digitálneho
V prednej časti RF - koncového modulu dosahuje diódy demoduláciu signálu prostredníctvom nelineárnych charakteristík. Napríklad v komunikácii 5G milimetrovej vlny, gallium nitrid (Gan) diódy, s ich ultra - vysokou elektrónovou mobilitou, môže dosiahnuť efektívnu rektifikáciu signálu vo frekvenčných signáloch 24 GHz - 52 GHz, konvertujúca amplitúdová modulovaná signály do signálov základného pásma. Po určitom modeli základnej stanice 5G prijme pole Diód Gan Diode Array RF front-end spotreba energie sa zníži o 30%a podporuje aj technológiu dynamického zdieľania spektra (DSS), čo výrazne zlepšuje využitie spektra.
2. Stabilita a ochrana napätia: Hranice bezpečnosti v stavebníctve
Zenerové diódy hrajú rozhodujúcu úlohu pri hybridnom integrovanom riadení energie. V module konverzie DC - dc konverzie satelitného komunikačného terminálu sa používa zenerová dióda s reverzným rozkladným napätím 6,2V, kombinovaným s odporom obmedzujúcim prúdom 0,1 Ω, aby sa vytvoril obvod na ochranu protivládania. Keď vstupné napätie náhle stúpa na 8 V, dióda vykonáva skrat v 10NS, stabilizuje záťažové napätie v rozsahu 6,2 V ± 0,1 V a chráni LNA zadného štádia (zosilňovač s nízkym hlukom) pred poškodením.
3. Prepínanie a modulácia: Dosiahnutie dynamického riadenia signálu
Schottky Diódy sa široko používajú v moduloch T/R radaru fázového poľa kvôli ich ultra rýchlym spätným časom zotavenia (<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, materiálové inovácie poháňa prielomy dizajnu
1. Široký bandgap polovodič: Pretvorenie vysokej hranice výkonu frekvencie
Diódy karbidu kremíka (sic) demonštrujú výhody vo frekvenčných scenároch s vysokým obsahom - a vysoké -. Určitý komunikačný modul vozidla prijíma vertikálnu štruktúru SIC PIN diódu s hustotou prúdu 200a/cm ² a poklesom napätia vpred iba 1,2 V, čo je o 40% nižšie ako tradičné kremíkové diódy. V komunikácii V2X pre elektrické vozidlá toto zariadenie podporuje 100 W prenos energie a znižuje objem radiátora o 60%, čo pomáha pri ľahkom dizajne celého vozidla.
2. Dvojrozmerné materiály: Uvádzanie v ére komunikácie Terahertz
Grafénové diódy urobili prielomy v predspriemernom výskume komunikácie 6G Terahertz kvôli ich charakteristikám nulového pásma. Grafénová heterojunkčná dióda vyvinutá určitým laboratóriom dosahuje spínací pomer viac ako 1000 vo frekvenčnom pásme 0,3thz a čas odozvy sa skrátil na hladinu femtosekund. Toto zariadenie môže byť integrované do zobrazovacích čipov Terahertz pre letískové bezpečnostné vybavenie s rozlíšením 0,1 mm, čo je 10 -krát vyššie ako tradičné systémy milimetrových vĺn.
3
V reakcii na nekompatibilitu medzi procesmi GAN a CMOS vyvinula určitý podnik tri - rozmerové heterogénne integračné riešenie: integrácia 0,15 μm Gan diódového poľa na substráte 45nm CMOS pomocou technológie spájkovania mikrožúdy. Táto schéma dosahuje účinnosť pridanú výkonom (PAE) 55% v pásme KU (12 - 18 GHz), čo je o 15 percentuálnych bodov vyššie ako integrovaná schéma s jedným čipom. Bola použitá pri návrhu satelitného zaťaženia s nízkou obežnou dráhou.
3, posun paradigmy v metodike dizajnu
1. Kolaboratívna simulácia elektromagnetických tepelných mechanických polí
Pri návrhu komunikačného modulu milimetrových vĺn sa na vykonávanie 3D modelovania SIC diód ANSYS HFSS a simulačnej platformy ICEPAK. Optimalizáciou usporiadania kanálov rozptyľovania tepla sa teplota križovatky znížila zo 150 stupňov na 120 stupňov, zatiaľ čo regulovala deformáciu spájkovacích kĺbov spôsobených tepelným napätím v rámci 0,5 μm, čím sa zabezpečila spoľahlivá prevádzka zariadenia v širokom teplotnom rozsahu -55 až 125 stupňoch.
2. Konštrukcia parametrizovanej modelovej knižnice
Určitý výrobca EDA vyvinul knižnicu modelu Spice, ktorá obsahuje viac ako 300 parametrov pre nový typ diódy. Táto knižnica pokrýva údaje, ako napríklad s - parametre a čísla šumu pri rôznych teplotách (-40 až 175 stupňov) a podmienky zaujatosti, a podporuje priamy prístup k bežným nástrojom, ako sú ADS a kadencia. V návrhu 5G malej základnej stanice aplikácia tejto modelovej knižnice skrátila cyklus iterácie dizajnu z 8 týždňov na 3 týždne a zvýšila mieru úspešnosti jednej výroby čipov na 90%.
3. Návrh na optimalizáciu výroby (DFM)
Určitý podnik vytvoril knižnicu pravidiel DFM pre mikro diódy zabalené v 01005 (0,4 mm x 0,2 mm):
Rozstup podložky: väčší alebo rovný 50 μm
Hrúbka oceľovej ôk: 0,08 mm ± 0,01 mm
Teplota maximálnej teploty pripájania: 245 stupňov ± 5 stupňov
Optimalizáciou parametrov tlače spájkovacej pasty sa miera zvárania prázdnoty znížila z 15% na menej ako 3%, čím sa splnila požiadavky štandardu AEC- Q101 pre automobilovú elektroniku.
4, Typická analýza scenára aplikácií
1. 5 g Základná stanica RF Front - koniec
Určitý model masívnej základnej stanice MIMO prijíma hybridnú integračnú schému, ktorá integruje sieť fázového radiča zloženej z 256 diód GAN. Optimalizáciou rozloženia je rozdiel v dĺžke signálnej dráhy regulovaný v rámci ± 50 μm a chyba fázovej konzistencie je menšia ako 1 stupeň. Podporuje konfiguráciu antény 64T64R a dosahuje maximálnu rýchlosť 8,5 Gbps.
2. Satelitná komunikačná fázová pole
Určité užitočné zaťaženie s nízkou orbitou satelitu používa na konštrukciu modulov T/R s hustotou výkonu 50 W/cm ², ktoré sú trikrát vyššie ako tradičná schéma GAAS. Navrhovaním troch - rozmerovej vertikálnej štruktúry sa strata prenosu signálu RF zníži na 0,1 dB/cm, čo podporuje prenos údajov 20 Gbps v pásme KA (26,5-40 GHz).
3. Komunikačný modul vozidla V2X
Určité nové energetické vozidlo prijíma hybridný integrovaný dizajn, integruje ovládače LED, správu energie a RF Front - koncové funkcie. Medzi nimi podporuje SIC Schotty Diodes 48V až 12 V DC - dc konverzia s účinnosťou 98%; Výkonový zosilňovač Gan dosahuje výstupný výkon 23dbm vo frekvenčnom pásme 5,9 GHz, pričom spĺňa požiadavky štandardu C - v2x.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn {2bl.