Como a miniaturização do equipamento de comunicação afeta a seleção de diodos?

一, os requisitos rigorosos para o desempenho do diodo na miniaturização
1. Equilíbrio entre características de frequência - altas e parâmetros parasitas
Nos módulos de comunicação de ondas milimétricas, os diodos tradicionais experimentam atenuação significativa de sinal em bandas de frequência acima de 20 GHz devido à presença de capacitância parasitária (CJ) e indutância parasitária (LS). Um projeto de pesquisa e desenvolvimento para um radar de matriz em fases de 60 GHz mostrou que, quando o tamanho da embalagem do diodo foi reduzido de 0402 para 0201, a capacitância parasitária diminuiu de 0,3pf para 0,15pf, otimizando a perda de inserção em 1,2dB no ponto de frequência de 24GHz. Esse salto de desempenho é atribuído à nova tecnologia de embalagem 3D, que efetivamente reduz o caminho da interconexão, empilhando os chips de diodo verticalmente em substratos de camada multi -.
2. A contradição entre gerenciamento térmico e densidade de energia
Os amplificadores de energia GaN enfrentam severos desafios térmicos no processo de miniaturização. Um módulo de estação base de 28GHz 5G usa um diodo GAN de 0,15 μm para controle de polarização e integra 8 canais de amplificação em uma área de PCB de 40 mm × 40 mm. Ao incorporar um tubo de calor micro sob o diodo, a temperatura da junção é reduzida de 150 graus para 120 graus, e um esquema de viés de modulação de largura de pulso (PWM) é adotado para aumentar a densidade de potência para 5W/mm ², que é três vezes maior que o esquema tradicional.
3. Otimização colaborativa da faixa dinâmica e linearidade
No módulo de comunicação C - v2x, o diodo PIN precisa para obter controle de ganho dinâmico dentro da faixa de potência de entrada de - 110dbm para - 20dbm. Um certo novo veículo de energia t -} adota um circuito de viés adaptativo, que reduz o tempo de resposta da AGC de 5 μs para 800ns, monitorando as mudanças em tempo real no diodo na resistência (RDS (ON)), atendendo a 3110, que atenda a 3pm de distorção de 3-APLAG.
2, avanço revolucionário na tecnologia de embalagem
1. Integração do sistema no pacote (SIP)
Uma certa carga útil de comunicação por satélite adota a tecnologia SIP 3D, integrando diodos, filtros e amplificadores de energia Schottky em um substrato de cerâmica de 8 mm × 8mm. A interconexão vertical é alcançada através do silício por meio de orifícios (TSV), que reduz o comprimento da interconexão entre diodos e dispositivos periféricos em 80% e reduz a indutância parasitária a 0,2NH. Esse esquema atinge um aumento do EIRP (potência de radiação omnidirecional equivalente) de 2dB na banda KA, reduzindo o volume do módulo em 60%.
2. Miniaturização da embalagem do nível de wafer (WLP)
Para o mercado de dispositivos vestíveis, uma determinada empresa desenvolveu um diodo de proteção ESD no pacote 01005 (0,4 mm × 0,2 mm). Ao usar a tecnologia de fotolitografia para formar diretamente as bolas de solda na bolacha, as etapas tradicionais de ligação de arame são eliminadas, reduzindo a espessura da embalagem de 0,3 mm para 0,1 mm. Este dispositivo atinge uma tensão de fixação inferior a 8V e um tempo de resposta inferior a 1ns na banda de frequência de 8 GHz e foi aplicado ao módulo NFC de uma certa marca de relógio inteligente.
3. Avanço na tecnologia de integração heterogênea
Na pré -pesquisa da comunicação de Terahertz, os diodos de heterojunção de nitreto de grafeno/gálio demonstraram potencial revolucionário. Um single transferido de laboratório - camada grafeno em um substrato GaN usando forças de van der Waals, formando um contato zero de schottky. Este dispositivo atinge uma taxa de comutação de mais de 1000 na banda de frequência 0,3THz, com um tempo de resposta reduzido ao nível de femtossegundos, fornecendo um componente principal para os sistemas de inspeção de segurança da estação base 6G com uma resolução de 0,05 mm.
3, inovação material e atualização de processos
A ascensão de materiais largos de bandGap
Os diodos Sic Schottky alcançam aplicações inovadoras nos módulos de potência da estação base 5G. Depois de usar diodos SiC em um determinado modelo de conversor-} 48V/1200W, a frequência de comutação foi aumentada de 100kHz para 500kHz, a densidade de potência atingiu 48W/em ³ e a eficiência foi melhorada para 97,5%. Sua carga de recuperação reversa (QRR) é reduzida em 90% em comparação com os dispositivos SI, resultando em uma redução de 15dB no ruído de interferência eletromagnética (EMI).
2.
Usando a tecnologia de implantação de íons para obter uma junção ultra superficial (<50nm) diode manufacturing, the device can still maintain good linearity in the 0.1THz frequency band. After adopting this process, a 28GHz power amplifier optimized the ACPR (Adjacent Channel Power Ratio) by 3dB at an output power of 30dBm, while reducing the chip area from 4mm ² to 1.5mm ².
3. Aplicação da tecnologia de impressão 3D
Uma determinada empresa utiliza a tecnologia de impressão Micro Nano 3D para fabricar estruturas de interconexão de metal de diodo, alcançando um nó de tecnologia com um avanço de largura/espaçamento de linha de 1 μm. Em um módulo de antena de matriz fases de onda milímetro, esse processo reduz a resistência à interconexão do diodo a 0,5m Ω, reduz a perda de inserção em 0,3dB e reduz o ciclo de fabricação de 6 semanas para 72 horas.
4, Construção da metodologia de seleção inteligente
1. Simulação colaborativa de campo multi -física
A plataforma de simulação ANSYS HFSS e IcePak Junção desempenha um papel fundamental na seleção de diodos. Um módulo de comunicação de 60 GHz foi projetado usando esta plataforma para estabelecer um modelo de acoplamento mecânico térmico elétrico. Após otimizar o layout da almofada de diodo, a deformação das juntas de solda causada pela tensão térmica foi controlada em 0,3 μm, garantindo uma operação confiável do dispositivo dentro de uma ampla faixa de temperatura de -55 a 125 graus.
2. Construção da biblioteca de modelos parametrizados
Um determinado fabricante da EDA desenvolveu uma biblioteca de modelos de especiarias de diodo contendo mais de 500 parâmetros, cobrindo dados como parâmetros S e figuras de ruído sob diferentes temperaturas (-40 a 175 graus) e condições de polarização. No projeto de uma estação base 5G pequena, a aplicação desta biblioteca de modelos reduziu o ciclo de iteração de projeto de 10 semanas para 4 semanas e aumentou a taxa de sucesso de uma produção de chip para 95%.
3. Projeto para otimização de fabricação (DFM)
Estabeleça a Biblioteca de Regra DFM para micro diodos embalados em 008004 (0,3 mm × 0,15mm):
Espaçamento de almofada: maior ou igual a 30 μm
Espessura da malha de aço: 0,06 mm ± 0,005 mm
Pico de temperatura da solda de refluxo: 240 graus ± 3 graus
Ao otimizar os parâmetros de impressão da pasta de solda, a taxa de vazio de soldagem foi reduzida de 12% para abaixo de 2%, atendendo aos requisitos do padrão AEC - Q101 para eletrônicos automotivos.
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