基于InP HEMT的太赫兹分谐波混频器芯片设计

基于70 nm InP高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款175~205 GHz分谐波混频器太赫兹单片集成电路(TMIC)。使用三线耦合Marchand巴伦实现本振信号的平衡-不平衡转换。在射频端口设计了紧凑型耦合线结构的带通滤波器,实现对射频信号低损耗带通传输的同时缩小了芯片尺寸。测试结果表明混频器在175~205 GHz频率范围内,单边带(SSB)变频损耗小于15 dB,典型值14 dB。混频器中频频带为DC~25 GHz,射频端口对本振二次谐波信号的隔离度大于20 dB。芯片尺寸为1.40 mm×0.97 mm,能够与相同工艺的功率放大器、低噪声放大器实现片上集成,从而满足太赫兹通信等不同领域的应用需求。

InP基三端太赫兹固态电子器件和电路发展

随着微电子技术的飞速发展,半导体器件的截止频率已经进入到太赫兹频段,太赫兹电路的频率特性得到极大发展。以固态器件为基础的太赫兹电路的工作频率进入到THz频段。本文重点介绍InP基双极器件和场效应器件的发展以及在太赫兹电路和系统中的应用。

基于GaN TMIC集成片上天线技术的太赫兹功率放大器（英文）

介绍了一种由矩形微带贴片天线和功率放大器一体化集成设计的发射类型单片太赫兹集成电路.该电路采用GaN HEMT工艺制备,实现了高功率密度和高效集成.片上天线被设计为功率放大器输出端接的功率辐射器和频率相关的输出负载调谐器.采用负载牵引技术实现了放大器与天线之间良好的阻抗匹配.在100~110 GHz的频带范围内,功率放大器的平均输出功率为25.2 dBm,平均功率附加效率(PAE)为5.83%,单片太赫兹集成电路具有良好的辐射特性,芯片的10 dB带宽为1.5 GHz,在109 GHz估算的等效各向同性辐射功率(EIRP)为25.5 dBm.

太赫兹高速无线通信:体制、技术与验证系统

对太赫兹高速无线通信的国内外现状和发展趋势进行了全面的综述与分析。首先介绍了太赫兹通信的特点、频段和调制体制。在此基础上详细讨论了太赫兹无线通信的关键技术,包括太赫兹产生和功率放大技术、太赫兹接收检测技术、太赫兹调制解调技术、太赫兹传输技术、太赫兹高速通信数据流和网络协议技术、太赫兹集成微系统技术;然后重点介绍了日本、德国、美国和中国的几个典型的太赫兹通信验证系统;最后对太赫兹高速无线通信的应用和发展进行了展望。

基于70 nm InP HEMT工艺的230~250 GHz低噪声放大器设计

基于70 nm InP HEMT工艺,设计了一款五级共源放大级联结构230~250 GHz低噪声太赫兹单片集成电路(TMIC)。该放大器采用扇形线和微带线构成栅极和源极直流偏置网络,用以隔离射频信号和直流偏置信号;基于噪声匹配技术设计了放大器的第一级和第二级,基于功率匹配技术设计了中间两级,最后一级重点完成输出匹配。在片测试结果表明,230~250 GHz频率范围内,低噪声放大器的小信号增益大于20 dB。采用Y因子法对封装后的低噪声放大器模块完成了噪声测试,频率为243~248 GHz时该MMIC放大器噪声系数优于7.5 dB,与HBT和CMOS工艺相比,基于HEMT工艺的低噪声放大器具有3 dB以上的噪声系数优势。

D波段功率放大器设计

基于0.13μmSiGe BiCMOS工艺,研究和设计了一种D波段功率放大器芯片.该放大器芯片用了四个功率放大器单元和两个T型结网络构成.功率放大器单元采用了三级的cascode电路结构.低损耗的片上T型结网络既能起到片上功率合成/分配的功能,又能对输入输出进行阻抗匹配.对电路结构进行了设计、流片验证和测试.采用微组装工艺将该芯片封装成为波导模块.小信号测试结果表明：该功放芯片工作频率为125-150GHz,最高增益在131GHz为21dB,最低增益在150GHz为17dB,通带内S22小于-7dB,S11小于-10dB.大信号测试结果表明：该功放模块在128-146GHz带内输出功率都大于13dBm,在139GHz时,具有最高输出功率为13.6dBm,且1dB压缩功率为12.9dBm.

基于90 nm InP HEMT工艺的220 GHz功率放大器设计

基于90 nm InP HEMT工艺,设计了一款220 GHz功率放大器太赫兹单片集成电路,该放大器采用片上威尔金森功分器结构实现了两路五级共源放大器的功率合成。在片测试结果表明,200~230 GHz频率范围内,功率放大器小信号增益平均值18 dB。频率为210~230 GHz范围内该MMIC放大器饱和输出功率优于15.8 mW,在223 GHz时最高输出功率达到20.9 mW,放大器芯片尺寸为2.18 mm×2.40 mm。

模拟微电子及应用技术前沿研究进展

我们所处的物理世界是模拟的。在现代信息与通信技术(ICT)、计算系统中,模拟电子的作用包括物理世界感应与交互、计算、控制、数据转换、通信、供电和测量等环节。以模拟集成电路为主体的模拟微电子器件是当今几乎所有以数字为中心的系统中的关键组件,对未来信息技术的发展至关重要。为了实现以5G、6G通信为代表的新一代ICT、工业4.0、物联网等信息社会的基础设施建设目标,其首要和必要条件是通过模拟硬件取得根本性突破,实现物理世界与机器交互的智能感知、认知和处理。为此要求模拟电子器件技术在无线信号链集成电路、计算范式与架构、高精度感知控制,以及模拟微电子技术的设计、工艺和封装测试技术、特定应用等方面开展研究,解决诸如计算范式与架构创新、压缩感知、新架构创新所需的工艺技术、毫米波和太赫兹等高频段集成电路开发所带来的各种挑战。文章从无线信号链集成电路、边缘机器学习中的模拟技术、高精度感知与控制、重要工艺创新等方面探讨了模拟微电子及应用技术前沿的最近研究进展,显示了未来模拟电子技术的关键发展趋势。

D波段固态放大器模块设计

重构了Ommic公司CGY2191UH芯片模型,建立了一个精确D波段放大器模块模型;并且设计和加工了一种D波段放大器模块验证了模型的准确性。D波段放大器模块模型包括多节波导模型、共面波导-矩形波导过渡模型、金丝键合线等效电路模型以及CGY2191UH芯片模型。通过对模型的分析并基于目前国内成熟工艺,设计和加工了一种D波段放大器模块。测试结果表明,该模块在110 GHz^140 GHz增益大于4.5 d B,其中最大增益在122 GHz为10 d B。增益测试曲线和模型仿真结果吻合,证明了模型的有效性。

基于InP DHBT 220 GHz高增益功率放大器TMIC设计

基于0.5μmInPDHBT工艺设计了一款工作在220GHz的两级太赫兹单片集成电路。该电路采用共发射极共基级结构与薄膜微带线工艺,保证了该功率放大器具有紧凑的结构的同时又具有较高的增益,该功率放大器芯片面积为1400μm×1400μm,在215～225 GHz频率范围内增益大于20 dB,在215 GHz处小信号增益达到最大值为23.3 dB,此外,在220 GHz处的饱和输出功率为3.45 dBm。该功率放大器芯片的成功研制将对构建一个220 GHz发射前端具有重要的意义,目前电路正在流片制作当中。