射频BiCMOS技术.ppt
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1、SiGe 工艺采用锗对硅进行掺杂,利用现有的CMOS生产设备或双极工艺设备制造芯片。 SiGe 技术能够获得比双极器件高得多的速度,用0.5m工艺很容易达到几百兆的带宽;在相似的功率水平下比双极工艺提供更低的噪声特性。SiGe 器件和 IC 主要应用于低噪声预放大、采集保持、高速A/D 转换等场合。SiGeSiGe技术主要应用于通讯领域射频前端技术主要应用于通讯领域射频前端 (1 1GHzGHz30GHz30GHz) 手机(手机(GSM, CDMA, 3GGSM, CDMA, 3G):): 无绳电话无绳电话 (DECTDECT); ; 蓝牙技术蓝牙技术 Blue-tooth/ZigbeeBlu
2、e-tooth/Zigbee(IEEE802.15.1IEEE802.15.1) 无线局域网无线局域网 (IEEE802.11 b/g/aIEEE802.11 b/g/a) 无线保真技术无线保真技术( (Wireless Fidelity)Wireless Fidelity) 高速光电通讯(高速光电通讯(SONET/SDHSONET/SDH) 广播电视网、广播电视网、InternetInternet网网 电视信号三种传输途径:卫星传输,有线传输,地面无线传输。电视信号三种传输途径:卫星传输,有线传输,地面无线传输。 相关标准相关标准 广域网广域网( (WWAN) WWAN) GPRS/3GGP
3、RS/3G (WCDMA/CDMA2000) (WCDMA/CDMA2000)无线通讯无线通讯 局域网(局域网(WLANWLAN) IEEE802.11b/g/aIEEE802.11b/g/a系系 统统 无线个人网无线个人网( (WPAN)WPAN)IEEE802.11b802.11a802.11g标准描述2.4GHz频带无线LAN物理层的基本规格2.4GHz频带无线LAN物理层的高速规格5.0GHz频带无线LAN物理层的基本规格最高数据传输率11Mbps54Mbps54Mbps调制方式DSSS, CCKOFDMOFDM使用频带2.4GHz ISM2.4GHz ISMU-NII2.4GHz I
4、SM信道带宽83.5MHz200MHz83.5MHz非重叠可使用信道数38 + 43兼容性不兼容与802.11b兼容SiGe RF IC SiGe RF IC 主要产品有:主要产品有: 功率放大器(功率放大器(PAPA):): 20.5% 20.5% 手机基站手机基站 锁相环锁相环 (PLLPLL); 5.6%; 5.6% 收发器电路(收发器电路(TransceiverTransceiver) 73.8% 73.8% 变换器变换器 均衡器均衡器 放大器:跨阻放大器、限幅放大器放大器:跨阻放大器、限幅放大器l全套光纤传输收发器芯片组 多路复用器芯片(MUX) 多路解调器芯片(DeMUX) 互阻抗
5、放大器芯片(TIA) 激光驱动器芯片(Laser Driver) 调制驱动器芯片(Modulator Driver) 高速双极型晶体管 fT 频率高达 60GHz; 击穿电压 BVCE0 大于 3.3V; CMOS 工艺为 0.18 m ; 有 七层金属布线 (包括铝线和铜线); 掩膜仅15层,掩膜费用低,与硅0.13 m相当;相当; 射频包括了MIN电容、MOS电容、电感、传输线及变容二极管。SiSi和和GeGe都是四价元素,具有相同的都是四价元素,具有相同的金刚石结构,但原子量和原子半金刚石结构,但原子量和原子半径相差很大,若形成径相差很大,若形成SiGe SiGe 单晶材单晶材料,晶体结
6、构应力很大,缺陷很料,晶体结构应力很大,缺陷很多,不能使用。一般是在多,不能使用。一般是在SiSi片表片表面外延一层面外延一层 SiSi0.70.7GeGe0.30.3的外延层。的外延层。SiGeSiGe层的电子迁移率大约是纯层的电子迁移率大约是纯SiSi材料的材料的2 2倍,因此倍,因此若晶体管基区采用这种高迁移率的若晶体管基区采用这种高迁移率的SiGe SiGe 合金,合金,将明显降低噪声、偏置电流和使用功率,大大提将明显降低噪声、偏置电流和使用功率,大大提高工作频率,实现高工作频率,实现2GHz2GHz以上的射频功能集成。以上的射频功能集成。SiGe电子迁移率1500cm2/Vsec39
7、00cm2/Vsec空穴迁移率450cm2/Vsec1900cm2/Vsec0.3 微米工艺Si双极管SiGe双极管截止频率30GHz50GHz最大振荡频率50GHz70GHzSiGeSiGe还具有良好的热传导特性和低的涉漏电流,还具有良好的热传导特性和低的涉漏电流,能够在很宽的工作温度范围内保持稳定的性能。能够在很宽的工作温度范围内保持稳定的性能。SiGe IC SiGe IC 的工艺兼容性好,只要在标准的工艺兼容性好,只要在标准CMOSCMOS工艺工艺增加增加4 4道工序、道工序、TTLTTL工艺增加工艺增加5 5道工序、道工序、BiCMOSBiCMOS工艺增加一道工序,就能形成工艺增加一
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