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2020年5G技术创新研讨会:从GaN工艺到测试技术,推动5G迅速商业化

E4Life 2020-06-04 16:51 次阅读

日前,由全球电子科技领域知名媒体电子发烧友网主办的《2020年5G技术创新研讨会》成功举办。本次5G技术创新研讨会上,电子发烧友邀请到了英飞凌、上海移远、芯讯通、新思、Qorvo是德科技、精测、宏电等高管,诸位专家在各自演讲中对5G的市场局势和技术趋势进行了探讨。从制造工艺、混合方案、IP设计以及测试测量等领域发表了自己的见解。
 
GaN在5G基站上应用现状及前景

图:Qorvo高级应用工程师Shawn Bao(保石)

 
本次研讨会上,Qorvo高级应用工程师的Shawn Bao(保石)为大家分享了《GaN在5G基站上应用现状与前景》。GaN技术目前广泛应用于基站领域,也同样应用在未来5G基站的三大主要应用场景下,高速率,低时延和万物互联。
 
Qorvo目前的GaN技术中,QGaN09和QGaN15技术主要工作在高频毫米波领域,QGaN25和QGaN25-HV大量运用于目前基站中sub-6GHz的应用场景,QGaN50工艺则主要用于广播业务。Qorvo如今已经囊括了从2W/mm到12W/mm功率密度的GaN技术,波段包含了L波段到Ka波段。

图:Qorvo的GaN技术

Trapping现象是GaN技术应用于基站中的最大挑战,该现象是无法消去的,Qorvo所做的努力就是尽可能地减小该效应产生的影响。第二代GaN工艺能将该现象减小到一个比较合理的范围内,从而在基站业务上获得更好的应用。

图:Trapping现象

 
Qorvo的GaN技术都采用了3MI平台,提供了sub-6GHz下的GaN功率放大器,电信产品有QPD0005、QPD0210、QPD0211等,满足了sub-6GHz下不同频段mMIMO应用的要求。同时还有6GHz下的一些小信号产品,比如双信道开关LNA模组和前置放大器等。
 
毫米波雷达市场仍存在不少的风险级挑战,这也是我国先行发展sub-6GHz的理由,但sub-6GHz仍是5G发展的一个重要方向。针对毫米波的大功率市场,Qorvo早期也推出了24-39GHz下的收发模组,几乎覆盖了全部的5G毫米波应用。

图:Qorvo 39GHz GaN收发模组

 
未来以来,5G+Wi-Fi加速万物互联

图:芯讯通产品部总经理邓乾怀

 
大会上,芯讯通产品部总经理邓乾怀带来了《未来以来,5G+Wi-Fi加速万物互联》的主题分享。邓乾怀提到物联网连接数见未来将会急剧增长,同时企业数字化转型趋势也日趋明显。从高带宽,海量连接,车载以及智能模组等领域,芯讯通部署了两亿+的连接数。
 
芯讯通已推出了三大成熟的5G商用模组,SIM8200EA M2、SIM8200G LGA和SIM8300 M.2。其中SIM8200EA主要应用于北美之外的sub-6GHz市场,并采用了M.2封装,方便客户切换到5G。SIM8200G针对全球主要运营商网络频段,LGA的封装也提供更多接口,方便客户进行二次开发,同时对设备可靠性有一定保障。SIM8300G与SIM8200G类似,但采用了M.2封装,且面向全球的sub 6GHz和毫米波频段。
 

图:芯讯通成熟的5G商用模组

 
根据速率、时延和并发数等要求,邓乾怀将行业市场应用分为了四大场景,工厂制造、港口和自动驾驶的低延时场景,智能电网、CCTV组成的海量连接场景,办公、住宅和商业区组成的固网带宽场景,以及行人环境下的移动宽带场景。

图:芯讯通5G+Wi-Fi6技术融合的参考设计

 
用可信赖的IP方案对应SoC设计中复杂的5G新规范及其功能需求

图:新思高新IP技术经理王迎春

 
接下来,新思高新IP技术经理王迎春为大家带来了《用可信赖的IP方案对应SoC设计中复杂的5G新规范及其功能需求》的主题分享。他介绍了5G商用条件下,作为芯片设计工程师需要准备什么,以及5G商用对SoC的设计又有哪些新的需求和趋势。
 
如下是一个典型的5G手机SoC的架构,图片下方是制程最高7nm的基带处理器,而上方则是制程最高5nm的应用处理器。其中深色方框的部分,新思都有对应的IP解决方案,比如LPDDR5/4x/4、UFS3.x、BLE5.x&Wi-Fi6以及PCIe4.0等模块。

图:5G手机SoC架构

 
在基带处理器中,新思在控制端提供ARC HS的DSP处理器设计,在这一多核控制系统下,与硬件加速器的交互效率更高。在信号处理端新思也提供了ARC EV处理器,并对通信算法和机械学习做了ISA优化。同时在ASIP Designer工具的支持下,缩短了工程师在芯片设计上所耗费的时间。除此之外,在应用处理器中,新思也提供了tRoot HSM的5G安全解决方案,其中包含真随机数发生器。
 
5G基础设施建设中需要自组网技术,而这一技术往往靠人工智能的支撑,新思也为此推出了EV7x Vision处理器IP,其算力最高为35TOPS。该IP中包含深度学习的加速器,速率达到了14k MACs。

图:新思EV7x Vision处理器IP设计

 
5G元器件测试

图:精测仪器高级应用工程师陈珍柱

 
最后,精测仪器高级应用工程师陈珍柱为大家分享了《5G元器件测试》的技术主题。电子系统由各种有源及无源器件组成,这些电路和器件在系统中具备相应的处理功能,针对不同器件电路的工作特性和测试参数的不同, 网络分析仪需要具备相应的功能和性能保证对被测件参数的正确测试。

图:器件功能及性能要求

在无源器件中,尤其是天线的测试需求其实很多时候都是它们的反射特性。但也要额外测试多天线系统下天线器件间的隔离。基站电缆耦合器、滤波器PCB等,除了反射特性之外,传输特性也需要加以测试。而Keysight为不同的器件也提供了最合适的测试平台。

图:无源器件测试的主要测试需求

 
在测试过程中,一同引入测速数据的还有测试误差。网络分析仪测试过程中的误差主要分为三类:系统误差,随机误差和漂移误差。其中系统误差是由于仪表内部测试装置的不理想引起,可在测试过程中通过校准消除。随机误差是不可预示的,主要来源于仪器内部噪声,也无法通过校准去除。漂移误差是仪表在校准后测试装置性能漂移,漂移误差主要是由于温度变化造成,需要通过进一步校准去除。

图:网络分析仪的测量误差

 
《2020年5G技术创新研讨会》在线视频回放,请点击:http://webinar.elecfans.com/replay/520.html

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HMC8100 800 MHz - 4000 MHz中频接收器

HMC8200 800 MHz - 4000 MHz中频发射器

和特点 高线性度: 支持高达1024 QAM的调制频率 Tx IF范围:200 MHz - 700 MHz Tx RF范围:800 MHz - 4,000 MHz Tx功率控制范围: 25 dB SPI控制接口 32引脚5 mm × 5 mm LFCSP封装 产品详情 HMC8200LP5ME是一款高度集成的中频(IF)发射器芯片,可将行业标准300 MHz至400 MHz IF输入信号转换为输出端的800 MHz至4000 MHz单端射频(RF)信号。 中频发射器芯片采用紧凑型5 mm × 5 mm LFCSP封装,支持高达1024 QAM的复杂调制频率。HMC8200LP5ME在大幅缩减尺寸和成本的同时可降低传统微波无线电的设计复杂性。HMC8200LP5ME具有−31 dBm至+4 dBm的IF输入功率范围,以1 dB步长提供35 dB数字增益控制,且模拟电压增益放大器(VGA)持续控制-20 dBm至+5 dBm的发射器输出功率。 该器件还具有三个集成式功率检波器。第一个检波器(LOG_IF)可用于监控中频输入功率。第二个检波器(SLPD_OUT)是一个平方律功率检波器,用于监控进入混频器中的功率。第三个功率检波器(LOG_RF)用于监控输出功率,可用于实现输出功率的精细调整。 应用 点对点通信 卫星通信 无线微波回程系统 另请查...
发表于 02-22 15:33 46次 阅读
HMC8200 800 MHz - 4000 MHz中频发射器

ADF4602 单芯片、多频段3G毫微微蜂窝收发器

和特点 单芯片多频段3G收发器兼容3GPP 25.104第9版WCDMA/HSPA标准 覆盖UMTS频段频段I至VI和VIII至X的本地区域BS级 直接变频发射机和接收机 WCDMA和GSM接收基带滤波器选项 易于使用,校准工作量极小自动Rx直流失调控制简便的增益、频率和模式编程 低电源电流接收电流:50 mA(典型值)发射电流:50 mA至100 mA(随输出功率变化) 6 mm × 6 mm、40引脚LFCSP封装 只需极少的外部器件集成多频段多模式监控无Tx SAW或Rx级间SAW滤波器集成电源管理集成频率合成器,包括PLL环路滤波器集成PA偏置控制DAC/GPO 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情 ADF4602是一款3G收发器IC,具有无与伦比的集成度和特性集合,非常适合提供蜂窝固定移动融合(FMC)服务的高性能3G毫微微蜂窝。只需少数几个外部器件,便能实现完整的多频段收发器。单个器件支持UMTS频段1至6和8至10。接收机基于直接变频架构,这种架构是高度集成的宽带CDMA (WCDMA)接收机的理想选择,可通过完全集成所有级间滤波来减少物料用量。前端含有三个高性能单端低噪声放大器(LNA),使该器件能支持三频段应用。单端输入结构可简...
发表于 02-22 15:33 96次 阅读
ADF4602 单芯片、多频段3G毫微微蜂窝收发器

HMC7586 71 GHz至76 GHz,E频段I/Q下变频器

和特点 转换增益: 12.5 dB(典型值) 镜像抑制: 28 dBc(典型值) 噪声系数: 5 dB(典型值) 针对1 dB压缩(P1dB)的输入功率: -9 dBm(典型值) 输出三阶交调截点(IP3): -1 dBm(典型值) 输出二阶交调截点(IP2): 20 dBm(典型值) RFIN上6倍本振(LO)泄漏: -40 dBm(典型值) IFOUT上1倍LO泄漏: -50 dBm(典型值) 射频(RF)回波损耗: 5 dB(典型值) LO回损: 20 dB(典型值) 裸片尺寸: 3.599 mm × 2.199 mm × 0.05 mm产品详情 HMC7586是一款集成E频段的砷化镓(GaAs)单芯片微波集成电路(MMIC)同相和正交(I/Q)下变频器芯片,工作频率范围为71 GHz至76 GHz。 HMC7586在整个频段内提供12.5 dB小信号转换增益和28 dBc镜像抑制性能。 该器件采用低噪声放大器,后接由6倍倍频器驱动的图像抑制混频器。 该镜像抑制混频器使得低噪声放大器之后无需使用滤波器。 可针对直接变频应用提供差分I和Q混频器输出。 或者,可利用外部90°混合型器件和两个外部180°混合型器件将输出合并,以实现单边带应用。 所有数据包括IF端口上1 mil金线焊的效应。应用 E频段通信系统 高容量无线回程 测试与测量...
发表于 02-22 15:31 10次 阅读
HMC7586 71 GHz至76 GHz,E频段I/Q下变频器

HMC6301 毫米波接收器,57 GHz - 64 GHz

和特点 频段:57 - 64 GHz RF信号带宽:最高达1.8 GHz 噪声系数:8 dB(典型值) 接收器增益:0 - 70 dB 数字和模拟RF和IF增益控制 可编程基带增益和滤波器带宽 集成频率合成器 集成镜像抑制滤波器 部分外置的环路滤波器 支持外部LO 片内温度传感器 支持256-QAM调制 集成AM和FM检波器 通用模拟I/Q基带接口 三线式串行数字接口 符合RoHS标准的75引脚晶圆级球栅阵列封装 产品详情 HMC6301是一款完整的毫米波接收器集成电路,采用符合RoHS标准的6 mm × 4 mm晶圆级球栅阵列(WLBGA)封装,包括低噪声放大器(LNA)、镜像抑制滤波器、RF至IF下变频器、IF滤波器、I/Q下变频器和频率合成器。该接收器的工作频率范围为57 GHz至64 GHz,双边调制带宽高达1.8 GHz。集成式频率合成器在250 MHz、500 MHz或540 MHz步长下进行调谐,具有出色的相位噪声,支持高达64 QAM的调制。或者,可以注入外部LO,它支持用户可选LO特性或相位相干发射和接收操作以及高达256 QAM的调制。通过通用模拟基带I/Q接口提供对各种调制格式的支持。接收器器件还内置AM和FM检波器以便解调开关键控(OOK)、频移键控(FSK)或最小...
发表于 02-22 15:14 33次 阅读
HMC6301 毫米波接收器,57 GHz - 64 GHz

ADF5904 4通道、24 GHz接收机下变频器

和特点 用于单端接收机(Rx)输入和本振(LO)输入的集成巴伦 Rx通道增益: 22 dB 噪声系数(NF): 10 dB P1dB: −10 dBm LO输入范围: -8 dBm至+5 dBm Rx至IF隔离: 30 dB RF信号带宽: 250 MHz Rx输出阻抗: 900 Ω差分 LO输入缓冲器: 24 GHz RF和LO S11(50 Ω时): -5 dB 集成模拟输出的温度传感器:±5° 静电放电(ESD)性能 人体模型(HBM):2000 V 充电器件模型(CDM):500 V 通过汽车应用认证 产品详情 ADF5904是一款4通道、24 GHz接收机下变频器。 每个通道包含一个集成片内巴伦的单端RF输入,后接差分低噪声放大器(LNA),以及集成差分输出缓冲器的下变频混频器。 RF LO路径还有片内巴伦。 片内寄存器通过简单的三线式接口进行控制。 ADF5904采用紧凑型32引脚、5 mm × 5 mm LFCSP封装。 应用 汽车雷达 工业雷达 微波(μW)雷达传感器 方框图...
发表于 02-22 15:07 85次 阅读
ADF5904 4通道、24 GHz接收机下变频器

ADMV4420 具有集成小数 N 分频 PLL 和 VCO 的 K 波段下变频器

和特点 RF 前端集成了 RF 巴伦和 LNA双平衡有源混频器,带高动态范围 IF 放大器具有低相位噪声和多核 VCO 的小数 N 频率合成器采用集成 LDO 稳压器的 5 V 电源供电输出 P1dB:7 dBm输出 IP3:16 dBm转换增益:36 dB噪声指数:7 dBRF 输入频率范围:16.95 GHz 至 22.05 GHz内部 LO 频率范围:16.75 GHz 至 21.15 GHzIF 频率范围:900 MHz 至 2500 MHz单端 50 Ω 输入阻抗和 75 Ω IF 输出阻抗可通过 4 线 SPI 编程32 引脚, 5 mm × 5 mm LFCSP 产品详情 ADMV4420 是一款高度集成的双平衡有源混频器,集成了小数 N 分频频率合成器,非常适合下一代 K 波段卫星通信。RF 前端由集成的 RF 巴伦和低噪声放大器(LNA)组成,可实现最佳的 7 dB 单边带噪声指数,同时最大限度地减少外部元件。此外,高动态范围 IF 输出放大器提供 36 dB 的标称转换增益。集成的低相位噪声、小数 N 分频锁相环(PLL),带有多核压控振荡器(VCO)和内部 2 倍乘法器,可为双平衡混频器产生必要的片内 LO 信号,无需外部频率合成。多核 VCO 使用内部自动校准程序,使得 PLL 可选择必要设置,并锁定约 400 μs。...
发表于 02-22 15:07 26次 阅读
ADMV4420 具有集成小数 N 分频 PLL 和 VCO 的 K 波段下变频器

ADF5902 24 GHz、ISM 频段、多频道 FMCW 雷达变送器

和特点 24 GHz 至 24.25 GHz VCO(工业、科学和医疗(ISM)射频频段) 双通道 24 GHz 功率放大器,输出为 8 dBm 单端输出 具有静音功能的双通道多路复用输出 可编程输出功率 LO 输出缓冲区 射频频率范围:24 GHz 至 24.25 GHz 功率控制检波器 辅助 8 位 ADC 高速和低速 FMCW 斜坡生成 25 位固定模数可实现亚赫兹频率分辨率 PFD 频率高达 110 MHz 归一化相位本底噪声为 −222 dBc/Hz 可编程电荷泵电流 ±5°C 温度传感器 4 线 SPI ESD 性能 HBM:2000 V CDM:250 V 符合汽车应用要求 产品详情 ADF5902 是一款 24 GHz 变送器(Tx)单片微波集成电路(MMIC),具有片内 24 GHz 压控振荡器(VCO)。VCO 具有分数 N 频率合成器,并具有波形生成功能、可编程网格阵列(PGA)和用于雷达系统的双变送器通道。片内 24 GHz VCO 为两个变送器通道和本地振荡器(LO)输出生成 24 GHz 信号。每个变送器通道包含一个功率控制电路。还有一个片内温度传感器。所有片内寄存器的控制都是通过简单的四线串行外设接口(SPI)实现的。ADF5902 采用紧凑式 32 引脚 5 mm × 5 mm LFCSP 封装。应用...
发表于 02-22 15:06 40次 阅读
ADF5902 24 GHz、ISM 频段、多频道 FMCW 雷达变送器

ADF5901 24GHz VCO + PGA + 2通道PA输出

和特点 24 GHz至24.25 GHz压控振荡器(VCO) 具有8 dBm输出的2通道24 GHz功率放大器(PA) 单端输出 具有静音功能的2通道Muxed输出 可编程输出功率 N分频器TX输出(鉴频器) 24GHz LO输出缓冲器 250MHz信号带宽 电源控制检波器 辅助8位ADC ±5°C温度传感器 4线式串行外设接口(SPI) 静电放电(ESD)性能 人体模型(HBM):2000 V 充电器件模型(CDM):250 V 通过汽车应用认证 产品详情 ADF5901是一款24 GHz Tx单片微波集成电路(MMIC),片内集成24 GHz VCO和PGA,并有两个Tx通道,适用于雷达系统。片内24 GHz VCO产生用于2个Tx通道和LO输出的24 GHz信号。每个Tx通道包含一个功率控制电路。还有一个片内温度传感器。所有片内寄存器均通过简单的4线式接口进行控制。ADF5901采用紧凑型32引脚、5 mm × 5 mm LFCSP封装。应用 汽车雷达 工业雷达 微波雷达传感器 工业传感器 精密仪器 油箱液位传感器 智能传感器 开门 节能 商用传感器:对象检测和跟踪 汽车、船舶、飞机和UAV(无人机):防撞 智能运输系统:智能交通监控和控制 监控和安全 方框图...
发表于 02-22 15:05 156次 阅读
ADF5901 24GHz VCO + PGA + 2通道PA输出

HMC6300 60 GHz毫米波发射器,57 GHz - 64 GHz

和特点 频段:57 - 64 GHz RF信号带宽:最高达1.8 GHz 针对1 dB压缩的输出功率:15 dBm 增益:5 - 35 dB 数字和模拟RF和IF增益控制 集成频率合成器 集成镜像抑制滤波器 部分外置的环路滤波器 支持外部LO 片内温度传感器 支持256-QAM调制 集成MSK调制器 通用模拟I/Q基带接口 三线式串行数字接口 符合RoHS标准的65引脚晶圆级球栅阵列封装 产品详情 HMC6300BG46是一款完整的毫米波发射器集成电路,采用符合RoHS标准的6 mm x 4 mm晶圆级球栅阵列(WLBGA)封装,工作频率范围为57 GHz至64 GHz,调制带宽高达1.8 GHz。集成式频率合成器在250、500或540 MHz步长下进行调谐,具有出色的相位噪声,支持高达64-QAM的调制。或者,可以注入外部LO,它支持用户可选LO特性或相位相干发射和接收操作以及高达256-QAM的调制。通过通用模拟基带IQ接口提供对各种调制格式的支持。发射器芯片还支持专用FSK、MSK、OOK调制格式,从而实现更低成本和功耗的串行数据链路,而无需使用高速数据转换器。差分输出向100 Ω负载提供高达15 dBm的线性输出功率。同时支持单端操作,最高12 dBm。与HMC6301BG46一起,完整的60 G...
发表于 02-22 12:05 78次 阅读
HMC6300 60 GHz毫米波发射器,57 GHz - 64 GHz