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第243節 手機RF射頻功率放大器(1/2)

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在會議室,李飛解釋手機射頻PA在工藝材料上可分為CMOS和GAas這兩種工藝的區別…,以及,在未來市場的分析…。

不過,李飛並沒有說出,在21世紀,2G手機是完全使用CMOS工藝的射頻PA晶片,在3G手機上CMOS和Gaas各為一半,但是,由於CMOS工藝的問題,在4G和5G手機上基本是Gaas工藝射頻PA壟斷。

那麼,根據重生前的記憶,CMOS工藝的射頻PA真正地大規模商用,大約是在2009年,在這之前,Gaas工藝一直是射頻PA的主流,

也就是說,現在推出CMOS工藝的手機射頻PA是有非常大的市場。並且在2G和3G手機市場上有絕對的優勢,要知道,即使在2020年,2G手機銷售量還是達到了2億台!

當然,除了在手機射頻PA的CMOS和GAas這兩種工藝,還有其它的工藝…

聽完李飛對手機射頻PA的工藝解釋後...,員工們發自內心的驚嘆:李工可真是晶片技術研發大神,不光熟悉電子電路技術研發,對晶片工藝也是非常精通…!!!

...

因為李飛所說的手機射頻PA的CMOS和GAas這兩種工藝,是21世紀所研發的射頻PA晶片工藝技術資料。

確定了射頻PA的工藝後,接下來,就是確定手機射頻PA的內部電路模塊:前級電路,一緩衝級、中間放大級、末級功率放大級…。在寫字板上寫出手機射頻PA的內部電路模塊,然後,李飛大概地說出手機RF射頻功率放大器工作原理:

「從射頻收發晶片輸出GSM射頻發射信號和DCS 射頻發射中頻信號,經過濾波電路和阻抗匹配電路,輸入到 RF射頻功率放大器PA的前級電路,不過,由於射頻收發晶片輸出發射中頻信號功率是很小,需要經過RF射頻功率放大器一系列的放大,一緩衝級、中間放大級、末級功率放大級,獲得足夠的射頻功率以後,才能饋送到天線上發射出去。」

「而手機RF射頻PA的發射功率可分為19個等級(0.2W-2W),是通過手機基帶的自動功率控制APC信號通過電壓來實現對PA 的控制,用於控制不同的功率等級。其原因就是根據手機的工作場景,手機基帶晶片根據接收的信號強度,去確定手機發射的距離,然後進行功率自動控制,送出適當的發射等級信號,從而來決定射頻PA的功率…。」

說完手機RF射頻PA的工作原理後,李飛就確定大深市晶片產業有限公司研發手機RF射頻功率放大器的參數:

1 純正CMOS工藝,

2 GSM功率輸出:33.5dBm

3 DCS功率輸出:31.0dBm

4 GSM發射功率效率:45%

5 DCS發射功率效率:45%。

6 封裝類型 LGA, 7.0mm x7.0mm x 1.2mm

確定了射頻PA的各項參數後,那麼,就要開始進行射頻PA電路設計了,先進行前端的設計,是對射頻PA的晶片內部模塊進行合理地劃分功能,以及確定各個模塊的功能指標,例如:前級電路,一緩衝級、中間放大級、末級功率放大級…

再輸入硬體描寫語言,以代碼來描述去實現模塊功能,並生成電路圖和狀態轉移圖,然後再用Cadence的Verilog-XL,Cadence的NC-Verilog進行仿真,確定模塊電路設計是否正確,

接著,用Cadence的 PKS輸入硬體描述語言轉換成門級網絡表Netlist,去確定電路的面積,時序等目標參數上達到的標準,確定相關參數後,再一次進行仿真,確定模塊電路是否無誤,

然後,進行後端設計的數據準備,是確定前期邏輯設計用硬體描述語言生成的門級網絡表Netlist,以及模塊電路與晶片製造工廠提供的標準單元、宏單元和I/O Pad的庫文件相等一致...

再進行晶片布局,晶片布線...

當然,在設計過程里,除了對射頻PA電路功能仿真,去驗證制定的參數…,還是需要對射頻PA電路進行各種的仿真,例如:電磁干擾EMI,因為射頻PA的工作電流是非常大,最高可高達2W,那麼,在射頻PA高功率工作狀態之下,會產生電磁波,干擾晶片內部周圍的電子電路,

由於,李飛在設計CMOS工藝的RF射頻功率放大器有豐富的經驗,在一個月內完成了晶片設計,並在各項參數上,完全超出了當初制定的參數…

然後,輸出價格製造文件,交給台級電進行生產,不過,當郵件發給台級電客戶總監,一個小時後的時間,台級電客戶總監打電話過來,語氣尊敬地問道:

「李工,你發的射頻PA晶片製造文件,我收到了…」

李飛客氣地說道:那麼,就麻煩你們了,這個項目比較急,希望在二周時間內完成RF射頻PA的樣品…

台級電客戶總監在電話里支支吾吾,說話的語氣充滿了疑惑:李工,我看到了你們公司射頻PA工藝要求是CMOS,是不是搞錯了?

李飛在電話里微笑道:呵呵,沒有錯,我公司研發的射頻PA的工藝採用的是CMOS。

雖然說李飛的回答是非常明確…,但是,台級電客戶總監還是不放心地提醒道:李工,目前市場RF射頻PA都是Gaas工藝,國際射頻PA大廠SKYWORKS,瑞薩,RFMD都是Gaas工藝…,

李飛簡單道:呵呵,我們公司研發射頻PA不一樣…

台級電客戶總監,說道:李工,我說實話吧,我們晶片製造工程師看到你們公司制定的射頻PA晶片是採用CMOS工藝…,就很驚訝…,認為是不是寫錯了?所以我把問題反饋到你…

對於台級電客戶總監的提醒,李飛感謝道:謝謝…,不過,這是我們公司採用的最新的射頻PA技術…,所以,你們按照我們公司制定工藝要求生產製造即可…

再次,得到李飛明確地確認…,台級電客戶總監舒鬆了一口氣,同時,說話的語氣充滿敬佩:「好的,李工,我馬上告訴我們公司的晶片製造工程師,這是大深市晶片產業有限公司研發的射頻PA採用最新的CMOS工藝技術…。2周的時間一定完成射頻PA晶片的樣品..」

完成了晶片設計後,馬上進行PCB設計,因為不光是要測試射頻PA的晶片,還有測試射頻PA整體的電路設計…

在PCB板極電子電路圖的設計中,使用的板極EDA軟體,是分為兩種功能軟體:邏輯電路軟體和PCB LAYOUT軟體…

先是在邏輯EDA軟體繪製器件的邏輯封裝,再畫出邏輯電路圖,而這個邏輯電路圖是根據射頻PA的整個模塊功能進行設計的。不過,需要說明的是,在繪製邏輯封裝和電路圖設計時,相關器件的資料一定要向供應商索取,去確定電子器件的參數,

在邏輯EDA軟體繪製完邏輯電路圖後,接下來的工作,就是在PCB EDA軟體對器件進行PCB封裝製作,包括射頻PA主控晶片,電阻封裝,電容封裝,天線開關封裝…,同樣,PCB封裝是需要按照供應商提供的器件參數進行設計的…

在PCB EDA軟體里製作好PCB器件封裝後,然後,就是邏輯EDA軟體和PCB EDA軟體進行同步更新,把邏輯EDA的電路圖導入到PCB EDA軟體…,這樣的話,就可以在PCB EDA軟體里,出現了PCB封裝器件和連接電路線路,

接著在PCB EDA軟體,進行布局,走線,完成後,進行連接和規則檢測,確定沒有錯誤後,在PCB EDA軟體輸出製造PCB加工文件,發給板廠進行PCB製作。

完成對講機晶片的電子電路設計後,就下了就是整理射頻PA的電子物料BOM單子,供成本核算和電子物料準備

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