关于SiGe HBT工艺120GHz超宽带芯片SPEC的性能分析和应用

今年第四届由成都电子科大主办的MOS-AK成都会议，安排的培训（6月20日）主题是SiGe HBT工艺的器件模型，设计及应用。一直参与欧盟锗硅项目的德国公司Silicon Radar最新发布了 120GHz ,带宽24.9GHz 的雷达芯片，加上前期发布的300GHz，带宽41.5GHz 的雷达芯片（具体信息请参照前期热点文章），这次培训对国内高频设计人员是非常好的学习机会，因为模型，设计，工艺的问题都可以同时回答。另外，欧盟项目中也有芯片应用的公司参与，所以大家也可以了解到，此类芯片在欧洲已经在哪些方面做了前瞻性的应用，为我们有所借鉴。

概览：

此芯片基于SiGe HBT BiCMOS工艺，雷达前端TRA_120_031是一个集成宽带收发器电路，芯片上有天线，它提供高达24.9GHz的带宽。该电路包括低噪声放大器（LNA）、正交混频器、多相滤波器，一个由电压控制的振荡器，32个输出分频，发射和接收天线（见下图）。来自振荡器的射频信号通过缓冲电路被引导到Rx路径。接收信号被低噪声放大器放大。并通过两个正交本振混频器将其转换为基带。集成的LO有一个精细和一个粗模拟调谐输入，调谐输入可以组合以获得宽的调谐范围。模拟调谐输入连同集成分频器和外部分频锁相环可用于调频连续波（FMCW）雷达运行。在固定的振荡器频率下，它可以用于连续波（CW）模式。其他调制方案也可以利用模拟调谐输入。

具体可以参考下面的示意图：

应用：

122 GHz收发雷达前端（RFE）主要应用领域是在短程/高分辨雷达系统，范围高达约7米。通过使用附加的介质透镜，可以增加范围。RFE既可用于FMCW模式，也可用于CW模式，收发器通过使用两个具有不同调谐范围和调谐斜率的调谐输入也有可能延长带宽为24.9GHz的全调谐范围。

特性：

Radar front end (RFE) with on-chip antennas for 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 

部分测试结果：

欧盟基于SiGe HBT BiCMOS 工艺的芯片和应用开发已经10多年了，几十家公司的合作慢慢显示出其优势，而国内在高频这块的大规模应用还是相对滞后。欧盟目前在工艺，设计，应用这套流程上是相对完整，不受外界约束。如果国内有类似高端工艺引进开发，设计和应用，那么对于外界的依赖或者禁运也会影响很小。

当然，不得不再提的是举办MOS-AK成都培训的模型部分，这是EDA的核心价值部分，如果这部分没有自家的产品，受影响的不是像中兴一家企业，而是整个中国半导体产业，也希望更多的设计人员多了解设计背后模型产业人员的价值和辛劳。