Проектирование высокоинтегрированных компонентов для радиочастотных приложений ставит особые задачи перед системными инженерами, проектировщиками и инженерами по вводу в эксплуатацию. Граница между чипом, корпусом и платой в современных компонентах все больше стирается. Все более распространенным становится перенос частей функциональности в пакет или даже на плату. В некоторых случаях требования становятся настолько высокими, что функциональность может быть гарантирована только при идеальном взаимодействии между чипом, корпусом и платой. Чтобы обеспечить прочную и надежную конструкцию таких компонентов, необходимо учитывать ряд физических эффектов с помощью специальных испытаний и оценивать их влияние. Это в дополнение к обычным эффектам, наблюдаемым в других компонентах и связанных с ними испытаниях, таких как синхронизация, падение напряжения и т. д.
В радиочастотном проектировании все большее количество компонентов также перемещается из схемы в корпус либо потому, что это приводит к повышению производительности, либо потому, что их производство дешевле. Такое изменение позиционирования возможно только при интенсивном совместном проектировании чипа, корпуса и платы. Необходимо создать соответствующие потоки инструментов для поддержки этого на протяжении всего процесса проектирования. Это начинается с раннего исследования вариантов на уровне функциональной системы, продолжается очень ранним планированием и совместным проектированием отдельных компонентов и заканчивается совместной проверкой всей системы с учетом паразитных взаимосвязей и эффектов субстрата.
С одной стороны, функциональные свойства компонентов должны быть реализованы и проверены. В области радиочастотного проектирования это означает, например, значения усиления, коэффициенты шума, затухание перекрестных помех или спектральную эффективность.
С другой стороны, нефункциональные свойства также требуют особого внимания. Помимо прочего, это включает в себя обеспечение долгосрочной надежности чипа, корпуса и платы, а также интерфейсов чип-корпус и корпус-плата, а также соблюдение тепловых ограничений.
Учитывая область применения (автомобильная, промышленная и т. д.), радиочастотные компоненты часто должны работать в широком диапазоне температур. Кроме того, они обычно используют работу с сильным сигналом. Когда дело доходит до проверки надежности, необходимы дополнительные испытания для выявления поведения старения в расширенном диапазоне (температура, амплитуда и т. д.). Большие скачки напряжения приводят к ряду механизмов напряжения для радиочастотных цепей, таких как нестабильность температуры смещения (BTI), инжекция горячих носителей (HCI), непроводимость HCI (nHCI) и временной пробой диэлектрика в состоянии включения / выключения (TDDB). .
Моделирование ожидаемого поведения старения требует не только очень хороших моделей постоянного тока для моделирования показателей качества радиочастот (FOM), но также необходимо как можно точнее моделировать емкости транзисторов и то, как они изменяются в течение срока службы. Также было показано, что квазистатическое приближение больше не применимо для сопоставления старения постоянного тока с изменяющимся во времени старением для более высоких частот.
Помимо уровня напряжения, мощность также играет важную роль в характеристике и моделировании радиочастотных компонентов. Входная мощность — это еще одна переменная напряжения, которая влияет на выходную мощность и эффективность добавленной мощности (PAE). Для ВЧ-усилителей мощности важное напряжение стока может более чем в два раза превышать рабочее напряжение. Вот почему HCI и nHCI являются наиболее важными механизмами старения, которые следует учитывать.
Обработка более высоких мощностей в крошечных радиочастотных устройствах также предъявляет особые требования к тепловой конструкции компонентов. Локальный нагрев отрицательно влияет на долгосрочную надежность. Неравномерный нагрев компонента с большой площадью поверхности также может привести к неожиданным потерям мощности. Эти тепловые воздействия всегда необходимо учитывать при проектировании компоновки, расположении тепловых переходов и разработке упаковочного решения.
Поэтому необходимо использовать новые подходы к разработке радиочастотных систем и компонентов из-за их особых свойств. Также необходимо учитывать ряд конкретных условий для обеспечения правильной работы и долгосрочной надежности при предполагаемом применении.
Роланд Янке
(все сообщения)
Роланд Янке — руководитель отдела методологии проектирования подразделения разработки адаптивных систем компании Fraunhofer. Он получил степень в области электротехники в Техническом университете Дрездена.
Источник: https://semiengineering.com/challenges-in-rf-design/
- 110
- Учетная запись
- дополнительный
- Все
- среди
- Применение
- Приложения
- ПЛОЩАДЬ
- автомобильный
- доска
- призывают
- случаев
- изменение
- чип
- Общий
- компонент
- продолжается
- dc
- Проект
- Развитие
- Устройства
- Падение
- Рано
- затрат
- электротехника
- Проект и
- Инженеры
- и т.д
- исследование
- функция
- хорошо
- Рост
- High
- Как
- HTTPS
- Влияние
- промышленность
- повлиять
- взаимодействие
- IT
- большой
- вести
- уровень
- локальным
- модель
- моделирование
- Шум
- операционный
- Другое
- коробок
- производительность
- физический
- планирование
- Блог
- мощностью
- Радио
- ассортимент
- Требования
- Итоги
- So
- Область
- стресс
- поддержка
- Поверхность
- система
- системы
- Тестирование
- тестов
- тепловой
- миниатюрами
- время