第243节 手机RF射频功率放大器
在会议室,李飞解释手机射频pa在工艺材料上可分为cmos和gaas这两种工艺的区别…,以及,在未来市场的分析…。
…
不过,李飞并没有说出,在21世纪,2g手机是完全使用cmos工艺的射频pa芯片,在3g手机上cmos和gaas各为一半,但是,由于cmos工艺的问题,在4g和5g手机上基本是gaas工艺射频pa垄断。
…
那么,根据重生前的记忆,cmos工艺的射频pa真正地大规模商用,大约是在2009年,在这之前,gaas工艺一直是射频pa的主流,
也就是说,现在推出cmos工艺的手机射频pa是有非常大的市场。并且在2g和3g手机市场上有绝对的优势,要知道,即使在2020年,2g手机销售量还是达到了2亿台!
…
当然,除了在手机射频pa的cmos和gaas这两种工艺,还有其它的工艺…
…
听完李飞对手机射频pa的工艺解释后...,员工们发自内心的惊叹:李工可真是芯片技术研发大神,不光熟悉电子电路技术研发,对芯片工艺也是非常精通…!!!
因为李飞所说的手机射频pa的cmos和gaas这两种工艺,是21世纪所研发的射频pa芯片工艺技术资料。
…
确定了射频pa的工艺后,接下来,就是确定手机射频pa的内部电路模块:前级电路,一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级…。在写字板上写出手机射频pa的内部电路模块,然后,李飞大概地说出手机rf射频功率放大器工作原理:
“从射频收发芯片输出gsm射频发射信号和dcs射频发射中频信号,经过滤波电路和阻抗匹配电路,输入到rf射频功率放大器pa的前级电路,不过,由于射频收发芯片输出发射中频信号功率是很小,需要经过rf射频功率放大器一系列的放大,一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能馈送到天线上发射出去。”
…
“而手机rf射频pa的发射功率可分为19个等级(-2w),是通过手机基带的自动功率控制apc信号通过电压来实现对pa的控制,用于控制不同的功率等级。其原因就是根据手机的工作场景,手机基带芯片根据接收的信号强度,去确定手机发射的距离,然后进行功率自动控制,送出适当的发射等级信号,从而来决定射频pa的功率…。”
…
说完手机rf射频pa的工作原理后,李飞就确定大深市芯片产业有限公司研发手机rf射频功率放大器的参数:
1纯正cmos工艺,
2gsm功率输出:
3dcs功率输出:
4gsm发射功率效率:45%
5dcs发射功率效率:45%。
6封装类型lga,
…
确定了射频pa的各项参数后,那么,就要开始进行射频pa电路设计了,先进行前端的设计,是对射频pa的芯片内部模块进行合理地划分功能,以及确定各个模块的功能指标,例如:前级电路,一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级…
再输入硬件描写语言,以代码来描述去实现模块功能,并生成电路图和状态转移图,然后再用cadence的verilog-xl,cadence的nc-verilog进行仿真,确定模块电路设计是否正确,
接着,用cadence的pks输入硬件描述语言转换成门级网络表netlist,去确定电路的面积,时序等目标参数上达到的标准,确定相关参数后,再一次进行仿真,确定模块电路是否无误,
然后,进行后端设计的数据准备,是确定前期逻辑设计用硬件描述语言生成的门级网络表netlist,以及模块电路与芯片制造工厂提供的标准单元、宏单元和i/opad的库文件相等一致...
再进行芯片布局,芯片布线...
…
当然,在设计过程里,除了对射频pa电路功能仿真,去验证制定的参数…,还是需要对射频pa电路进行各种的仿真,例如:电磁干扰emi,因为射频pa的工作电流是非常大,最高可高达2w,那么,在射频pa高功率工作状态之下,会产生电磁波,干扰芯片内部周围的电子电路,
…
由于,李飞在设计cmos工艺的rf射频功率放大器有丰富的经验,在一个月内完成了芯片设计,并在各项参数上,完全超出了当初制定的参数…
…
然后,输出价格制造文件,交给台级电进行生产,不过,当邮件发给台级电客户总监,一个小时后的时间,台级电客户总监打电话过来,语气尊敬地问道:
“李工,你发的射频pa芯片制造文件,我收到了…”
李飞客气地说道:那么,就麻烦你们了,这个项目比较急,希望在二周时间内完成rf射频pa的样品…
台级电客户总监在电话里支支吾吾,说话的语气充满了疑惑:李工,我看到了你们公司射频pa工艺要求是cmos,是不是搞错了?
李飞在电话里微笑道:呵呵,没有错,我公司研发的射频pa的工艺采用的是cmos。
虽然说李飞的回答是非常明确…,但是,台级电客户总监还是不放心地提醒道:李工,目前市场rf射频pa都是gaas工艺,国际射频pa大厂skyworks,瑞萨,rfmd都是gaas工艺…,
李飞简单道:呵呵,我们公司研发射频pa不一样…
台级电客户总监,说道:李工,我说实话吧,我们芯片制造工程师看到你们公司制定的射频pa芯片是采用cmos工艺…,就很惊讶…,认为是不是写错了?所以我把问题反馈到你…
对于台级电客户总监的提醒,李飞感谢道:谢谢…,不过,这是我们公司采用的最新的射频pa技术…,所以,你们按照我们公司制定工艺要求生产制造即可…
…
再次,得到李飞明确地确认…,台级电客户总监舒松了一口气,同时,说话的语气充满敬佩:“好的,李工,我马上告诉我们公司的芯片制造工程师,这是大深市芯片产业有限公司研发的射频pa采用最新的cmos工艺技术…。2周的时间一定完成射频pa芯片的样品..”
…
完成了芯片设计后,马上进行pcb设计,因为不光是要测试射频pa的芯片,还有测试射频pa整体的电路设计…
在pcb板极电子电路图的设计中,使用的板极eda软件,是分为两种功能软件:逻辑电路软件和pcblayout软件…
先是在逻辑eda软件绘制器件的逻辑封装,再画出逻辑电路图,而这个逻辑电路图是根据射频pa的整个模块功能进行设计的。不过,需要说明的是,在绘制逻辑封装和电路图设计时,相关器件的资料一定要向供应商索取,去确定电子器件的参数,
…
在逻辑eda软件绘制完逻辑电路图后,接下来的工作,就是在pcbeda软件对器件进行pcb封装制作,包括射频pa主控芯片,电阻封装,电容封装,天线开关封装…,同样,pcb封装是需要按照供应商提供的器件参数进行设计的…
…
在pcbeda软件里制作好pcb器件封装后,然后,就是逻辑eda软件和pcbeda软件进行同步更新,把逻辑eda的电路图导入到pcbeda软件…,这样的话,就可以在pcbeda软件里,出现了pcb封装器件和连接电路线路,
…
接着在pcbeda软件,进行布局,走线,完成后,进行连接和规则检测,确定没有错误后,在pcbeda软件输出制造pcb加工文件,发给板厂进行pcb制作。
…
完成对讲机芯片的电子电路设计后,就下了就是整理射频pa的电子物料bom单子,供成本核算和电子物料准备
…
台积电的射频芯片的样品回到公司后,就要立即进行测试了:
射频pa芯片放入ate仪器的测试台内的芯片插座后,打开仪器电源按钮,然后,确定ate仪器与对讲机芯片连接正常,再开始进行芯片测试,
ate对芯片测试基本的范围为:芯片引脚的连通性测试,芯片漏电流测试,芯片引脚dc(直流)测试,芯片功能测试,芯片esd静电测试,芯片老化测试(也就是芯片质量验证)
以及芯片稳定性测试,在温度(零下30度和高温50度)进行测试,确定芯片是否能正常工作…
先是射频pa芯片的引脚的连通性测试,芯片漏电流测试,dc(直流)测试,这是芯片测试的第一步,检测芯片的连通性是否正常,确定芯片的内部电路连通,芯片内部电路是否有缺陷。
…
射频pa芯片功能测试合格后,还要需要老化测试范围包括:温度,环境,电压,跌落…,例如电压测试:加速的方式进行测试,把温度突然提高到50度…,外接的电压从正常工作电压突然提高到9v,进行长达3小时,甚至20小时或者30小时的老化测试,
如果没有任何的芯片和电子电路出现问题,那么,测试合格...。
…
rf射频pa芯片测试合格后,那么,rf射频电路的测试也要同步,把rf射频芯片,电阻电容,焊接到pcb主板,利用rf测试仪器安捷伦8960,去测试rf射频pa芯片的性能和功能,包括:
1射频pa发射功率
2射频pa发射工作效率
3射频pa的增益,输出饱和功率
4射频pa的杂散和失真
5射频pa的频宽和调制带宽
6射频pa的输出动态范围
…
当然,在对rf射频pa的电子电路进行测试时,如相关参数指标没有达到设定的要求,就需要微调rf射频芯片pa的外围电阻电容的值…这样的话,完全达到了所制定的参数。
…
完成了所有的rf射频pa的测试,那么,就要写出datasheet,把射频pa的芯片测试结果记录下来。然后,客户通过datasheet了解rf射频芯片相关的参数。
…
rf射频pa芯片所有的推销的工作完成后,那么,就要正式对外销售了,李飞把rf射频芯片相关参数,以大深市芯片产业有限公司的名义,用邮件发送到世界无线电技术杂志,告知大深市芯片产业有限公司研发出cmos工艺的手机rf射频功率放大器,参数如下:
1纯正cmos工艺,
2gsm功率输出:
3dcs功率输出:
4gsm发射功率效率:45%
5dcs发射功率效率:45%。
6封装类型lga,
…
位于米国加州的世界无线电技术杂志,其杂志主编收到邮件后,看到大深市芯片产业有限公司的邮件,兴奋道:大深市芯片产业有限公司终于给我们杂志发送最新的芯片技术,这肯定是先进的芯片技术…
世界无线电技术杂志的主编还特意把手洗干净,然后,搓揉着双手,怀着尊敬地姿态,内心激动,颤颤巍巍地打开邮件,当看到邮件上rf射频pa芯片参数:
1纯正cmos工艺,
2gsm功率输出:
3dcs功率输出:
4gsm发射功率效率:45%
5dcs发射功率效率:45%。
6封装类型lga,
…
世界无线电技术杂志的主编整个身子都惊呆了,瞪大眼睛,身子一动也不动,如同雕塑…,并震惊地喃喃自语:我的天…,手机射频pa采用的是cmos工艺!!!,
…
不过,震惊过后,世界无线电技术杂志的主编,就满脸不相信:
这…这…怎么可能?手机射频pa怎么可能是cmos工艺?而且输出功率和效率完全与gaas工艺一致相同…这怎么可能?
…
世界无线电技术杂志的主编虽然说不是芯片设计工程师,但是,知道rf手机射频pa的各项参数…。例如21世纪,去买电脑和智能手机,虽然不知道电脑芯片和手机芯片的工作原理,但是,一定知道那一款芯片是最好的!
…
世界无线电技术杂志的主编立即发邮件给李飞,询问是不是射频pa的cmos工艺是不是写错了?
并在邮件上直接写出,目前世界上射频芯片设计公司知道cmos工艺的优点:成本低,工艺成熟,且产能稳定…,并纷纷斥资数亿美金研发cmos工艺的手机射频pa,但是,研发出的cmos工艺的射频pa,其各项参数完全达不到gaas工艺…
…
收到世界无线电技术杂志的主编邮件后,李飞直接地回复:这是大深市芯片产业有限公司研发最新的手机射频pa芯片,欢迎世界手机制造商咨询…
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不过,李飞并没有说出,在21世纪,2g手机是完全使用cmos工艺的射频pa芯片,在3g手机上cmos和gaas各为一半,但是,由于cmos工艺的问题,在4g和5g手机上基本是gaas工艺射频pa垄断。
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那么,根据重生前的记忆,cmos工艺的射频pa真正地大规模商用,大约是在2009年,在这之前,gaas工艺一直是射频pa的主流,
也就是说,现在推出cmos工艺的手机射频pa是有非常大的市场。并且在2g和3g手机市场上有绝对的优势,要知道,即使在2020年,2g手机销售量还是达到了2亿台!
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当然,除了在手机射频pa的cmos和gaas这两种工艺,还有其它的工艺…
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听完李飞对手机射频pa的工艺解释后...,员工们发自内心的惊叹:李工可真是芯片技术研发大神,不光熟悉电子电路技术研发,对芯片工艺也是非常精通…!!!
因为李飞所说的手机射频pa的cmos和gaas这两种工艺,是21世纪所研发的射频pa芯片工艺技术资料。
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确定了射频pa的工艺后,接下来,就是确定手机射频pa的内部电路模块:前级电路,一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级…。在写字板上写出手机射频pa的内部电路模块,然后,李飞大概地说出手机rf射频功率放大器工作原理:
“从射频收发芯片输出gsm射频发射信号和dcs射频发射中频信号,经过滤波电路和阻抗匹配电路,输入到rf射频功率放大器pa的前级电路,不过,由于射频收发芯片输出发射中频信号功率是很小,需要经过rf射频功率放大器一系列的放大,一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能馈送到天线上发射出去。”
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“而手机rf射频pa的发射功率可分为19个等级(-2w),是通过手机基带的自动功率控制apc信号通过电压来实现对pa的控制,用于控制不同的功率等级。其原因就是根据手机的工作场景,手机基带芯片根据接收的信号强度,去确定手机发射的距离,然后进行功率自动控制,送出适当的发射等级信号,从而来决定射频pa的功率…。”
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说完手机rf射频pa的工作原理后,李飞就确定大深市芯片产业有限公司研发手机rf射频功率放大器的参数:
1纯正cmos工艺,
2gsm功率输出:
3dcs功率输出:
4gsm发射功率效率:45%
5dcs发射功率效率:45%。
6封装类型lga,
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确定了射频pa的各项参数后,那么,就要开始进行射频pa电路设计了,先进行前端的设计,是对射频pa的芯片内部模块进行合理地划分功能,以及确定各个模块的功能指标,例如:前级电路,一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级…
再输入硬件描写语言,以代码来描述去实现模块功能,并生成电路图和状态转移图,然后再用cadence的verilog-xl,cadence的nc-verilog进行仿真,确定模块电路设计是否正确,
接着,用cadence的pks输入硬件描述语言转换成门级网络表netlist,去确定电路的面积,时序等目标参数上达到的标准,确定相关参数后,再一次进行仿真,确定模块电路是否无误,
然后,进行后端设计的数据准备,是确定前期逻辑设计用硬件描述语言生成的门级网络表netlist,以及模块电路与芯片制造工厂提供的标准单元、宏单元和i/opad的库文件相等一致...
再进行芯片布局,芯片布线...
…
当然,在设计过程里,除了对射频pa电路功能仿真,去验证制定的参数…,还是需要对射频pa电路进行各种的仿真,例如:电磁干扰emi,因为射频pa的工作电流是非常大,最高可高达2w,那么,在射频pa高功率工作状态之下,会产生电磁波,干扰芯片内部周围的电子电路,
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由于,李飞在设计cmos工艺的rf射频功率放大器有丰富的经验,在一个月内完成了芯片设计,并在各项参数上,完全超出了当初制定的参数…
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然后,输出价格制造文件,交给台级电进行生产,不过,当邮件发给台级电客户总监,一个小时后的时间,台级电客户总监打电话过来,语气尊敬地问道:
“李工,你发的射频pa芯片制造文件,我收到了…”
李飞客气地说道:那么,就麻烦你们了,这个项目比较急,希望在二周时间内完成rf射频pa的样品…
台级电客户总监在电话里支支吾吾,说话的语气充满了疑惑:李工,我看到了你们公司射频pa工艺要求是cmos,是不是搞错了?
李飞在电话里微笑道:呵呵,没有错,我公司研发的射频pa的工艺采用的是cmos。
虽然说李飞的回答是非常明确…,但是,台级电客户总监还是不放心地提醒道:李工,目前市场rf射频pa都是gaas工艺,国际射频pa大厂skyworks,瑞萨,rfmd都是gaas工艺…,
李飞简单道:呵呵,我们公司研发射频pa不一样…
台级电客户总监,说道:李工,我说实话吧,我们芯片制造工程师看到你们公司制定的射频pa芯片是采用cmos工艺…,就很惊讶…,认为是不是写错了?所以我把问题反馈到你…
对于台级电客户总监的提醒,李飞感谢道:谢谢…,不过,这是我们公司采用的最新的射频pa技术…,所以,你们按照我们公司制定工艺要求生产制造即可…
…
再次,得到李飞明确地确认…,台级电客户总监舒松了一口气,同时,说话的语气充满敬佩:“好的,李工,我马上告诉我们公司的芯片制造工程师,这是大深市芯片产业有限公司研发的射频pa采用最新的cmos工艺技术…。2周的时间一定完成射频pa芯片的样品..”
…
完成了芯片设计后,马上进行pcb设计,因为不光是要测试射频pa的芯片,还有测试射频pa整体的电路设计…
在pcb板极电子电路图的设计中,使用的板极eda软件,是分为两种功能软件:逻辑电路软件和pcblayout软件…
先是在逻辑eda软件绘制器件的逻辑封装,再画出逻辑电路图,而这个逻辑电路图是根据射频pa的整个模块功能进行设计的。不过,需要说明的是,在绘制逻辑封装和电路图设计时,相关器件的资料一定要向供应商索取,去确定电子器件的参数,
…
在逻辑eda软件绘制完逻辑电路图后,接下来的工作,就是在pcbeda软件对器件进行pcb封装制作,包括射频pa主控芯片,电阻封装,电容封装,天线开关封装…,同样,pcb封装是需要按照供应商提供的器件参数进行设计的…
…
在pcbeda软件里制作好pcb器件封装后,然后,就是逻辑eda软件和pcbeda软件进行同步更新,把逻辑eda的电路图导入到pcbeda软件…,这样的话,就可以在pcbeda软件里,出现了pcb封装器件和连接电路线路,
…
接着在pcbeda软件,进行布局,走线,完成后,进行连接和规则检测,确定没有错误后,在pcbeda软件输出制造pcb加工文件,发给板厂进行pcb制作。
…
完成对讲机芯片的电子电路设计后,就下了就是整理射频pa的电子物料bom单子,供成本核算和电子物料准备
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台积电的射频芯片的样品回到公司后,就要立即进行测试了:
射频pa芯片放入ate仪器的测试台内的芯片插座后,打开仪器电源按钮,然后,确定ate仪器与对讲机芯片连接正常,再开始进行芯片测试,
ate对芯片测试基本的范围为:芯片引脚的连通性测试,芯片漏电流测试,芯片引脚dc(直流)测试,芯片功能测试,芯片esd静电测试,芯片老化测试(也就是芯片质量验证)
以及芯片稳定性测试,在温度(零下30度和高温50度)进行测试,确定芯片是否能正常工作…
先是射频pa芯片的引脚的连通性测试,芯片漏电流测试,dc(直流)测试,这是芯片测试的第一步,检测芯片的连通性是否正常,确定芯片的内部电路连通,芯片内部电路是否有缺陷。
…
射频pa芯片功能测试合格后,还要需要老化测试范围包括:温度,环境,电压,跌落…,例如电压测试:加速的方式进行测试,把温度突然提高到50度…,外接的电压从正常工作电压突然提高到9v,进行长达3小时,甚至20小时或者30小时的老化测试,
如果没有任何的芯片和电子电路出现问题,那么,测试合格...。
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rf射频pa芯片测试合格后,那么,rf射频电路的测试也要同步,把rf射频芯片,电阻电容,焊接到pcb主板,利用rf测试仪器安捷伦8960,去测试rf射频pa芯片的性能和功能,包括:
1射频pa发射功率
2射频pa发射工作效率
3射频pa的增益,输出饱和功率
4射频pa的杂散和失真
5射频pa的频宽和调制带宽
6射频pa的输出动态范围
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当然,在对rf射频pa的电子电路进行测试时,如相关参数指标没有达到设定的要求,就需要微调rf射频芯片pa的外围电阻电容的值…这样的话,完全达到了所制定的参数。
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完成了所有的rf射频pa的测试,那么,就要写出datasheet,把射频pa的芯片测试结果记录下来。然后,客户通过datasheet了解rf射频芯片相关的参数。
…
rf射频pa芯片所有的推销的工作完成后,那么,就要正式对外销售了,李飞把rf射频芯片相关参数,以大深市芯片产业有限公司的名义,用邮件发送到世界无线电技术杂志,告知大深市芯片产业有限公司研发出cmos工艺的手机rf射频功率放大器,参数如下:
1纯正cmos工艺,
2gsm功率输出:
3dcs功率输出:
4gsm发射功率效率:45%
5dcs发射功率效率:45%。
6封装类型lga,
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位于米国加州的世界无线电技术杂志,其杂志主编收到邮件后,看到大深市芯片产业有限公司的邮件,兴奋道:大深市芯片产业有限公司终于给我们杂志发送最新的芯片技术,这肯定是先进的芯片技术…
世界无线电技术杂志的主编还特意把手洗干净,然后,搓揉着双手,怀着尊敬地姿态,内心激动,颤颤巍巍地打开邮件,当看到邮件上rf射频pa芯片参数:
1纯正cmos工艺,
2gsm功率输出:
3dcs功率输出:
4gsm发射功率效率:45%
5dcs发射功率效率:45%。
6封装类型lga,
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世界无线电技术杂志的主编整个身子都惊呆了,瞪大眼睛,身子一动也不动,如同雕塑…,并震惊地喃喃自语:我的天…,手机射频pa采用的是cmos工艺!!!,
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不过,震惊过后,世界无线电技术杂志的主编,就满脸不相信:
这…这…怎么可能?手机射频pa怎么可能是cmos工艺?而且输出功率和效率完全与gaas工艺一致相同…这怎么可能?
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世界无线电技术杂志的主编虽然说不是芯片设计工程师,但是,知道rf手机射频pa的各项参数…。例如21世纪,去买电脑和智能手机,虽然不知道电脑芯片和手机芯片的工作原理,但是,一定知道那一款芯片是最好的!
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世界无线电技术杂志的主编立即发邮件给李飞,询问是不是射频pa的cmos工艺是不是写错了?
并在邮件上直接写出,目前世界上射频芯片设计公司知道cmos工艺的优点:成本低,工艺成熟,且产能稳定…,并纷纷斥资数亿美金研发cmos工艺的手机射频pa,但是,研发出的cmos工艺的射频pa,其各项参数完全达不到gaas工艺…
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收到世界无线电技术杂志的主编邮件后,李飞直接地回复:这是大深市芯片产业有限公司研发最新的手机射频pa芯片,欢迎世界手机制造商咨询…
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