產(chǎn)品頻道

富士通實(shí)驗(yàn)室有限公司近日宣布推出毫米波段功率放大器（PA），采用標(biāo)準(zhǔn)90納米CMOS制程技術(shù)。針對毫米波的應(yīng)用，富士通實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種標(biāo)準(zhǔn)的CMOS建模技術(shù)和設(shè)計技術(shù)，以盡量減少高頻率的信號損失，從而研制出世界上第一個基于CMOS功率放大器，可運(yùn)行于77 GHz。這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了包括一個PA的CMOS射頻（ CMOS 射頻）前端電路，這樣使基頻電路一體化[ 1 ]于單個芯片中，可用于毫米波汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。 這一技術(shù)將在國際固態(tài)電路會議（ISSCC） 展示，該會于2008年2月3日至7日將在舊金山舉行。 毫米波的高分辨率和準(zhǔn)確性，可理想地用于測量兩點(diǎn)之間的距離，以及高容量的數(shù)據(jù)傳輸。因此，毫米波開始被應(yīng)用于汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)和無線傳輸系統(tǒng)中。通常情況下，化合物半導(dǎo)體已用于該類系統(tǒng)中的射頻前端電路[ 2 ]，以實(shí)現(xiàn)高頻率信號的高增益和輸出。另一方面，對于CMOS技術(shù)，它的特點(diǎn)是高水平的集成和高功能性，在運(yùn)行速度方面已取得了進(jìn)展—-皆歸因于正在進(jìn)行的小型化技術(shù)—-目前可以用毫米波集成電路代替原先的化合物半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。 由于發(fā)生顯著的信號損失，實(shí)際應(yīng)用在毫米波電路中的標(biāo)準(zhǔn)CMOS技術(shù)一直存在問題。為了提高放大器的增益，在電路圖處理上有許多不明顯的方法，如寄生電容[ 3 ]，需要被準(zhǔn)確地反射。此外，在一個匹配電路[ 4 ]上的信號損失需要加以抑制，才能提高放大器的性能。 富士通實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了以下兩項(xiàng)技術(shù)，使人們可在毫米波放大器中使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS技術(shù)。 1. 建模技術(shù)使晶體管和無源器件運(yùn)行于毫米波段 富士通實(shí)驗(yàn)室建立了一個晶體管模型，在毫米波段體現(xiàn)運(yùn)行特性，并開發(fā)了參數(shù)提取技術(shù)。研究人員同時優(yōu)化和開發(fā)了輸電線路、電容，以及其他無源元件的結(jié)構(gòu)，以最大限度地減少阻抗損失。 2. 匹配電路設(shè)計 為保持電路緊湊，富士通實(shí)驗(yàn)室研制出" short stub" [ 5 ]匹配電路并與供電電路集成，更進(jìn)一步減少信號的損失。這種方法減少了匹配電路在芯片上所需的空間，只有原來十分之一的水平，也使信號損失降低到0.4分貝（0.4 dB）。 成果 結(jié)合這兩項(xiàng)技術(shù)誕生了世界上第一個用于77GHz的功率放大器PA，實(shí)現(xiàn)8.5分貝增益和6.3分貝毫瓦（ 6.3dbm ）飽和輸出功率。此外，另一個獨(dú)立的運(yùn)行于60GHz的功率放大器PA也被開發(fā)出來，并取得8.3分貝的增益和10.6 dBm的飽和輸出功率。 富士通實(shí)驗(yàn)室的新技術(shù)，使人們可以在77GHz頻率的汽車?yán)走_(dá)中使用廉價的標(biāo)準(zhǔn)CMOS技術(shù)。這些研究還可以用于60GHz頻率中，擴(kuò)大無線通訊系統(tǒng)的傳輸范圍。 此外，通過在一個芯片上結(jié)合基頻電路與射頻前端電路，毫米波段收發(fā)器芯片—-以前的生產(chǎn)相當(dāng)昂貴——現(xiàn)在可做得相當(dāng)小巧。因此，可以預(yù)計未來，毫米波段技術(shù)將在汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。