كيفية تضمين الثنائيات في دوائر الاتصالات المتكاملة الهجينة؟

一 ، المواقع الوظيفية الأساسية للثنائيات في التكامل الهجين
1. تصحيح الإشارة والكشف: جسر من التناظرية إلى الرقمية
في وحدة RF الأمامية - ، تحقق الثنائيات من الإشارة من خلال الخصائص غير الخطية. على سبيل المثال ، في اتصال الموجة المليمتر 5G ، يمكن أن يحقق ثنائيات نيتريد غاليوم (GAN) ، مع تنقل إلكترون عالي- ، تصحيحًا فعالًا للإشارات في نطاق التردد 24 جيجا هرتز - 52 جيجا هرتز ، وتحويل الإشارات المعدلة إلى إشارات الزواج الأساسي. بعد أن يتبنى نموذج معين من المحطة الأساسية 5G صفيف الصمام الثنائي GAN ، يتم تقليل استهلاك الطاقة الأمامية RF بنسبة 30 ٪ ، كما يدعم تقنية مشاركة الطيف الديناميكي (DSS) ، مما يحسن بشكل كبير استخدام الطيف.
2. استقرار الجهد والحماية: حدود سلامة دائرة البناء
تلعب ثنائيات Zener دورًا مهمًا في إدارة الطاقة المتكاملة الهجينة. في وحدة تحويل DC - ، يتم استخدام وحدة تحويل DC لمحطة اتصال عبر الأقمار الصناعية ، وهو ثنائي Zener مع جهد انهيار عكسي قدره 6.2V ، جنبًا إلى جنب مع مقاوم الحد الحالي 0.1 Ω ، لتشكيل دائرة حماية الجهد الزائد. عندما يرتفع جهد المدخلات فجأة إلى 8V ، يجري الصمام الثنائي تحويلة في غضون 10ns ، مما يؤدي إلى تثبيت جهد الحمل في حدود 6.2V ± 0.1V ويحمي LNA الخلفي (مضخم ضوضاء منخفض) من التلف.
3. التبديل والتعديل: تحقيق التحكم في الإشارة الديناميكية
تستخدم الثنائيات Schottky على نطاق واسع في وحدات T/R من رادار المصفوفة المرحلية بسبب وقت الاسترداد السريع للغاية (<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 ، يدفع الابتكار المادي اختراقات التصميم
1.
توضح الثنائيات السيليكون (SIC) المزايا في جهد الجهد العالي- وسيناريوهات التردد العالية-. تتبنى وحدة اتصال مركبة معينة صمامًا ثنائيًا للبنية الرأسية ، مع كثافة حالية تبلغ 200 أ/سم ² وانخفاض الجهد الأمامي 1.2 فولت فقط ، وهو أقل بنسبة 40 ٪ من ثنائيات السيليكون التقليدية. في الاتصالات V2X للسيارات الكهربائية ، يدعم هذا الجهاز ناقل حركة طاقة 100 واط ويقلل من حجم المبرد بنسبة 60 ٪ ، ويساعد في التصميم الخفيف للسيارة بأكملها.
2. موادان أبعاد: الدخول في عصر الاتصالات Terahertz
لقد حققت ثنائيات الجرافين اختراقات في البحث المسبق لتواصل 6G Terahertz بسبب خصائص خلفية الفرقة الصفرية. يحقق الصمام الثنائي غير المتجانس من الجرافين الذي تم تطويره بواسطة مختبر معين نسبة تبديل تزيد عن 1000 في نطاق التردد 0.3thz ووقت استجابة يتم تقصيره إلى مستوى FemtoSecond. يمكن دمج هذا الجهاز في رقائق التصوير Terahertz لمعدات أمن المطار ، بدقة 0.1 مم ، وهو أعلى 10 أضعاف أنظمة الموجة المليمتر التقليدية.
3. تقنية التكامل غير المتجانسة: اختراق عنق الزجاجة التوافق مع العملية
استجابةً لعدم التوافق بين عمليات GAN و CMOS ، طورت مؤسسة معينة ثلاثة - حل التكامل غير المتجانس الأبعاد: دمج صفيف ديود GAN 0.15 μ m على الركيزة 45nm CMOS من خلال تقنية اللحام الصغرى. يحقق هذا المخطط كفاءة مضافة مضافة (PAE) بنسبة 55 ٪ في نطاق KU (12 - 18 جيجا هرتز) ، وهي 15 نقطة مئوية أعلى من المخطط المتكامل للرقاقة الواحدة. تم تطبيقه في تصميم حمولات القمر الصناعي منخفضة المدار.
3 ، التحول النموذجي في منهجية التصميم
1.
في تصميم وحدة اتصالات الموجة ملليمتر ، تم استخدام ANSYS HFSS و ICEPAK محاكاة مفصل لتنفيذ النمذجة ثلاثية الأبعاد للثنائيات SIC. من خلال تحسين تخطيط قنوات تبديد الحرارة ، تم تقليل درجة حرارة الوصلات من 150 درجة إلى 120 درجة ، مع التحكم في تشوه مفاصل اللحام الناتجة عن الإجهاد الحراري في غضون 0.5 م ، وضمان تشغيل موثوق للجهاز في نطاق درجة حرارة واسعة من -55 درجة إلى 125 درجة.
2. بناء مكتبة النموذج المعلمة
طورت شركة EDA المصنعة معينة مكتبة نموذج التوابل تحتوي على أكثر من 300 معلمة لنوع جديد من الصمام الثنائي. تغطي هذه المكتبة بيانات مثل S - أرقام الضوضاء وأرقام الضوضاء تحت درجات حرارة مختلفة (-40 درجة إلى 175 درجة) وظروف التحيز ، ويدعم الوصول المباشر إلى الأدوات السائدة مثل الإعلانات والإيقاع. في تصميم محطة أساسية صغيرة 5G ، قام تطبيق مكتبة النموذج باختصار دورة التكرار للتصميم من 8 أسابيع إلى 3 أسابيع ، وزيادة معدل نجاح إنتاج رقاقة واحد إلى 90 ٪.
3. تصميم التحمل (DFM)
أنشأت مؤسسة معينة مكتبة قاعدة DFM للثنائيات الصغيرة المعبأة في 01005 (0.4 مم × 0.2 مم):
تباعد وسادة: أكبر من أو يساوي 50 م
سماكة شبكة الصلب: 0.08 ملم ± 0.01mm
ذروة درجة حرارة لحام التراجع: 245 درجة ± 5 درجة
من خلال تحسين معلمات طباعة معجون لحام ، تم تخفيض معدل فراغ اللحام من 15 ٪ إلى أقل من 3 ٪ ، وتلبية متطلبات معيار AEC - Q101 لإلكترونيات السيارات.
4 ، تحليل سيناريو التطبيق النموذجي
1. 5 g الأساس المحطة rf الأمامية - نهاية
يتبنى نموذج معين من محطة قاعدة MIMO الضخمة مخطط تكامل هجين ، يدمج شبكة شيفتر الطور المكونة من 256 ثنائيات GAN. من خلال تحسين التصميم ، يتم التحكم في الفرق في طول مسار الإشارة في ± 50 μ M ، ويكون خطأ تناسق الطور أقل من درجة واحدة. وهو يدعم تكوين هوائي 64T64R ويحقق معدل ذروة 8.5 جيجابت في الثانية.
2. تصنيع التواصل عبر القمر الصناعي
تستخدم حمولة ساتلية منخفضة من المدار المنخفضة ثنائيات SIC لإنشاء وحدات T/R ، مع كثافة طاقة قدرها 50W/CM ² ، وهو أعلى بثلاث مرات من مخطط GAAs التقليدي. من خلال تصميم الهيكل الرأسي الأبعاد الثلاثة- ، يتم تخفيض فقدان إشارة RF إلى 0.1db/cm ، ودعم نقل بيانات 20 جيجابت في الثانية في نطاق KA (26.5-40 جيجا هرتز).
3. وحدة الاتصالات V2X مركبة
تتبنى مركبة طاقة جديدة معينة تصميمًا متكاملًا هجينًا ، ودمج دوافع LED ، وإدارة الطاقة ، و RF Front -. من بينها ، تدعم SIC Schottky Diodes 48V إلى 12V DC - تحويل DC بكفاءة 98 ٪ ؛ يحقق مضخم طاقة GAN قوة إخراج 23dbm في نطاق تردد 5.9 جيجا هرتز ، وتلبية متطلبات معيار C - v2x.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn {{2)