IEEE國際固態(tài)電路大會(huì)（ISSCC）是模擬和數(shù)字最新芯片開發(fā)電路的全球展示。每年的這個(gè)時(shí)候每年舉行一次，通常會(huì)在舊金山舉行，使工程師可以相互交流，交流和學(xué)習(xí)。希望只有今年，ISSCC才能實(shí)現(xiàn)虛擬化。

ISSCC的一項(xiàng)新功能是邀請(qǐng)來自半導(dǎo)體公司的論文，這些公司最近創(chuàng)建了重要的IC。在2021年，選定的主題是：5G和雷達(dá)系統(tǒng)以及數(shù)字處理IC，擁有5G和雷達(dá)系統(tǒng)芯片的受邀公司有：

模擬設(shè)備（5G無線電）

德州儀器（汽車?yán)走_(dá)）

英飛凌與Google（GHz手勢識(shí)別）

其中最不尋常的演示是將Google內(nèi)置于其Pixel 4手機(jī)中的60GHz“ Soli”雷達(dá)上的蓋子揭開，以檢測特寫手勢并接近人類–后者位于前方5m范圍內(nèi)，在+/- 80deg范圍內(nèi)為800mm兩個(gè)軸。

它由一個(gè)發(fā)射通道和三個(gè)接收通道組成，每個(gè)通道都在5 x 6.5mm封裝的頂部內(nèi)部具有自己的諧振貼片天線-它足夠小，可以內(nèi)置在手機(jī)的邊框中。

ISSCC2021-paper-2.3-Infineon-Google

它的天線被切成四層金屬疊層封裝的頂層（如上圖），饋線位于其下層。戰(zhàn)略性地使用貫穿整個(gè)板的通孔和頂層的切口可以將收發(fā)隔離度提高到20dB以上。

盡管它們具有薄的非金屬性質(zhì)，但電話外殼中的玻璃，塑料和粘合劑層仍會(huì)嚴(yán)重影響傳播。“設(shè)置接收機(jī)增益時(shí)，必須考慮從天線罩材料反射回來的能量，因?yàn)檫@通常是在接收機(jī)輸入端看到的最強(qiáng)信號(hào)，但是由于其靜態(tài)特性，可以在我們的信號(hào)處理管道中將其消除。”在ISSCC 2021第2.3節(jié)上向英飛凌致敬。“最具挑戰(zhàn)性的用例之一是以半球形模式檢測手機(jī)0.8m以內(nèi)的用戶的存在。”

架構(gòu)為FMCW（調(diào)頻連續(xù)波），其輸出由ΔΣ小數(shù)N分頻PLL產(chǎn)生，時(shí)鐘頻率為80MHz。天線驅(qū)動(dòng)器》 5dBm。接收通道圍繞高線性度低噪聲混頻器構(gòu)建（P-1dB優(yōu)于-5dBm（典型值），NFssb優(yōu)于12dB（典型值）。在進(jìn)一步調(diào)節(jié)之后，模擬接收信號(hào)鏈以多通道4Msample / s 12bit SAR結(jié)束ADC和存儲(chǔ)器對(duì)其進(jìn)行緩沖，以進(jìn)行片外數(shù)字處理。

信號(hào)之間的同步和相位噪聲很重要。英飛凌表示：“雷達(dá)傳感器在范圍多普勒域中抑制靜態(tài)目標(biāo)的能力代表了雷達(dá)傳感器系統(tǒng)抖動(dòng)的典型品質(zhì)因數(shù)。” “在使用Soli的情況下，靜態(tài)目標(biāo)被抑制超過40dB。”

該芯片是由英飛凌在0.13μmBiCMOS中制成的。峰值功率從1.8V起小于400mW，通過占空比和其他技術(shù)將其降低到5mW，以進(jìn)行狀態(tài)檢測。

ADI公司的貢獻(xiàn)是針對(duì)5G通信的24至30GHz mmW無線電的詳細(xì)信息。尤其是，一個(gè)2 x 8通道波束形成器，在3％EVM（誤差矢量幅度）和21dBm P1dB時(shí)具有12dBm /通道的線性輸出功率–使用45nm射頻絕緣體硅工藝在300mm晶圓上構(gòu)建。

毫米波5G通訊需要波束形成器，因?yàn)槭褂枚ㄏ蛲ㄐ艁碓黾佑邢薹峙漕l譜段中的帶寬。ADI公司展示了這些波束形成芯片中的16種，它們組合在一起以驅(qū)動(dòng)8 x 16相控陣的雙極化元件。

需要校準(zhǔn)以使任何兩個(gè)天線激勵(lì)之間的相位差小于5°。在這種情況下，需要執(zhí)行兩個(gè)步驟：在工廠中，將增益和相位系數(shù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的芯片上，然后使用來自陣列探針的反饋構(gòu)造PCB之后，再進(jìn)行依賴于信號(hào)鏈的更正表面–不需要遠(yuǎn)場測量。

TI受邀談?wù)搩蓚€(gè)共享一個(gè)過程和構(gòu)建塊的雷達(dá)芯片。

它采用倒裝芯片BGA封裝，并基于具有9個(gè)金屬層的45nm塊狀CMOS構(gòu)建，一種設(shè)計(jì)用于成組用于76 – 81GHz FMCW汽車?yán)走_(dá)，而第二種則添加了集成封裝的天線，并且打算單獨(dú)用于60GHz工業(yè)傳感。

晶體管已經(jīng)過優(yōu)化。TI在會(huì)議2.2中說：“毫米波CMOS電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是，由于器件的Fmax低，因此每級(jí)的可用增益低。” “在金屬含量較低的情況下，優(yōu)化指狀寬度和柵極歧管布線可降低柵極電阻，與第一代電路中使用的器件相比，F(xiàn)max降低25％。”

功能模塊包括FMCW合成器，該合成器在1MHz偏移時(shí)達(dá)到-95dBc / Hz的相位噪聲，并支持高達(dá)266MHz /μs的5GHz斜坡。TI表示：“在相同的斜坡帶寬下，較高的斜坡速率可實(shí)現(xiàn)更高的最大明確速度，而不會(huì)影響量程分辨率。”

為了集成天線，該公司使用了一種無模具的，未安裝的芯片級(jí)倒裝芯片封裝，其天線位于15 x 15mm BGA的頂部，而60GHz的管芯則位于其下方。發(fā)射和接收天線是背腔的E形貼片。TI說：“與基板集成的背面腔有助于抑制電磁場，并避免激發(fā)封裝中的基板模式。” 在天線附近使用“電磁帶隙”結(jié)構(gòu)陣列，以提高隔離度以及輻射方向圖的均勻性。

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