南京国博电子副总经理钱峰:5G微波毫米波技术进展
发布时间:2019-08-28 13:27

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首先非常感谢组委会,让我们有机会在这里给各位嘉宾展示一下国博电子的一些相关工作。

前面各位重量级嘉宾都讲了5G的大产业大事件,在这里我们讲一些小的东西,小的芯片。

演讲主要分这几个部分。首先简单介绍一下南京国博电子有限公司。国博电子主要是从事射频领域的前端芯片的研制,主要产品应用在移动通讯的基站和终端,主要是射频的开关、衰减器以及射频前端FEM等等。

作为一个规模并不是很大的元器件公司,国博电子保持了多年的快速稳定增长。到2017年整体营收大概在6亿元左右,今年随着5G快速推进,我相信国博电子会呈现一个更快的发展速度。

首先介绍一下5G射频产品规划情况,分为移动通信基站和终端两大领域。

在基站领域主要有氮化镓的功率器件,基站、微基站功率放大器,以及一些小信号产品,以及多功能模组。

在移动通信终端领域,主要有一些手机功放、wifi PA、开关以及其他的产品。

针对5G即将的商业化设计了一系列的射频产品,主要有驱动的放大器,有各个频段的产品,LNA的各种产品,在这里不一一介绍。

包括基站的开关产品,多功能的FEM,以及衰减器产品。

这个是针对将来微基站或者皮基站用的功率放大器的产品,当中有些频段是针对4G产品开发的。

这个是近期一系列的开发计划,包括LNA、PA、天线调谐器、基站FEM等等。

实际上经过一系列的产品,我们希望在5G即将到来的这几个主要频段形成一系列的射频货架系列产品。

下面简要介绍一下几个典型产品的一个特性。

首先第一个基站用的氮化镓功率器件。整个氮化镓的器件在整个基站射频产品当中占比非常大,虽然同样在数量上来说,氮化镓的功率管数量并不比别的射频器件更多,但是作为射频器件来说,它是一个单价最贵的产品,所以在整个销售额方面占比非常高。

这是我们做的2.5GHz到2.7GHz的120瓦的产品,在主要应用频段最高的效率可以做到70%左右,在回退使用的时候它的效率可以达到40%。这是3.4GHz到3.6GHz的125瓦的一个产品,目前这类产品正在向更大功率和更小功率两个方向转化,一个是针对MIMO的需求降低产品的功率,降低产品的成本方面后面会有一个介绍。

另外一方面,针对更大的覆盖距离的需求,我们正在提高一些功率。

这是针对MIMO的应用开发的一些塑封的产品,使得产品有更好的成本。

这是开发的一个微基站用的高线性PA,主要是针对发射的频率功率在半瓦到四分之一瓦左右的微基站或者皮基站的使用。

这个是高效率的2.5GHz到2.7GHz的一个微基站,在退退9dB的情况下效率超过80%。

这是开发的一个针对基站应用的高集成度的前端的一个FEM,主要的特点就是多通道,把高功率的开关、低噪声放大器以及一些控制集成在一个芯片内。

这是我们开发的针对3.5GHz手机的采用的功率放大器,在5G NR频段内就可以达到输出功率28个dBm,在100M带宽可以达到ACPR可以优于负的37dBc左右。

这是国博电子开发的一款量产的802.11ac的射频前端芯片,这个主要在WIFI领域,目前这款产品正在量产。

我们同时也在开发802.11ax的产品,预计这款产品在今年年底会推出,整个测量的结果都可以达到802.11ax的要求。

第二个部分讲一下基于毫米波做的技术研究。首先简要介绍一下我们对5G毫米波芯片的一些理解,我们认为5G毫米波芯片的一个合理架构,我们的考虑就是小型号部分,一般采用硅的技术,比如硅的CMOS技术实现产品化。而后端和前端采用砷化镓或者氮化镓的技术,这样形成一个毫米波的前端具有更大的一个灵活性,而且具有更好性价比的一个折中。

我们总体的方案是采用硅基的技术实现多通道波控芯片,采用化合物实现毫米波收发前端芯片,使用高密度集成实现前端的FEM模组。

这是我们做的24GHz到28GHz双通道的硅基幅相多功能芯片,具体指标就不一一介绍了。

这是26G、39G四通道幅相多功能芯片。这是24GHz到28GHz的采用砷化镓EPHEMT收发芯片,可以达到24个dBm左右。

这是三代半导体氮化镓技术进行前端收发芯片的研制,这个简要介绍了一下技术原理。预期达到的性能,发射功率在2W左右。

这是我们做的一系列的关于三代半导体的高线性、高效率PA。第一个是24GHz到28GHz的高线性的PA,饱和输出功率在33dBm左右,在饱和功率附加效率35%。Pout回退3dB三阶调失真优于负28dBc,回退8dB三阶互调失真优于负38dBc。左下角这张图是我们开发的24GHz到28GHz 20W氮化镓的PA,右下角是37GHz到43GHz 10W氮化镓的PA。这里可以看到整个三代半导体的潜力,在采用化合物技术研制末端的收发芯片具有很大的灵活性,也就是说从二十几个dBm左右也就是半瓦左右到10W左右,一直都是它的使用范围。

这是我们研制的一个26 GHz的氮化镓的DOHERTY的放大器。预期回退8dB左右效率可以达到20%,但是也同样反映一个问题,前面也介绍了研制的一个DOHERTY的36GHz的产品,回退8dB左右效率大于20%,毫米波整体器件的效率比之前的下降非常多。

后面是整体的形势,基本上会考虑三类封装形式,一类就是传统的BGA的封装形式,将来的标准的幅相多功能芯片都会采用这种结构,我们都会采用类似BGA或者LGA的封装形式。

第二种是针对一些具有散热需要的形式,实际上跟前面一种是接近的,我只是把背面裸露出来方便用户进行散热器的贴装。

第三个是晶元级的封装模式,把多颗芯片集中在一个封装里面。

最后,简要概括一下国博公司的产品线,在基站和终端方面,目前我们在基站和终端的小信号产品以及中功率产品方面都实现了批量化的量产,目前正在进入的领域主要有氮化镓的大功率的器件,以及毫米波的基站的多通道硅基相控阵芯片以及III-V族毫米波射频收发前端芯片。

最后,简要介绍一下国博电子的发展展望,目前国博电子是坐落在南京市的江宁区,整个是产业园的一个整体规划情况。整个产业园总投资30亿元,经过产业园的建设,我们将构建以三代半导体制造为核心,涵盖一、二、三代半导体设计与封测射频集成电路产业链,希望大家将来有机会到这儿来看一看。

整体情况就是这样,谢谢大家!