Comment la miniaturisation de l'équipement de communication affecte-t-elle la sélection des diodes?

一, les exigences strictes pour les performances des diodes en miniaturisation
1. Équilibre entre les caractéristiques de fréquence élevées - et les paramètres parasites
Dans les modules de communication des ondes millimétriques, les diodes traditionnelles subissent une atténuation significative du signal dans les bandes de fréquences supérieures à 20 GHz en raison de la présence d'une capacité parasite (CJ) et de l'inductance parasite (LS). Un projet de recherche et développement pour un radar à réseau phasé de 60 GHz a montré que lorsque la taille de l'emballage de diode a été réduite de 0402 à 0201, la capacité parasite a diminué de 0,3 pf à 0,15 pf, optimisant la perte d'insertion de 1,2 dB au point de fréquence de 24 GHz. Ce saut de performances est attribué à la nouvelle technologie de packaging 3D, qui raccourcit efficacement le chemin d'interconnexion en empilant verticalement des puces de diodes sur des substrats de couche multi -.
2. La contradiction entre la gestion thermique et la densité de puissance
Les amplificateurs de puissance GAn sont confrontés à de graves défis thermiques dans le processus de miniaturisation. Un module de station de base 5G à 28 GHz utilise une diode GaN de 0,15 μm pour le contrôle du biais et intègre 8 canaux d'amplification dans une zone de PCB de 40 mm × 40 mm. En incorporant un micro-chaleur à chaleur sous la diode, la température de la jonction est réduite de 150 degrés à 120 degrés, et un schéma de biais de modulation de largeur d'impulsion (PWM) est adopté pour augmenter la densité de puissance à 5 W / mm ², ce qui est trois fois plus élevé que le schéma traditionnel.
3. Optimisation collaborative de la gamme dynamique et de la linéarité
Dans le module de communication C - V2X, la diode PIN doit atteindre un contrôle de gain dynamique dans la plage de puissance d'entrée de - 110dbm à - 20dbm. Un certain nouveau véhicule énergétique T -} Adopte un circuit de biais adaptatif, qui raccourcit le temps de réponse AGC de 5 μ à 800 ns en surveillant les changements en temps réel de la diode sur la résistance (RDS (ON)), tout en contrôlant les exigences du troisième ordre intermodulation (IMD3) en dessous de -45DBC, répondant aux exigences de la norme de libération 16 de 3GPPP.
2, percée révolutionnaire dans la technologie d'emballage
1. Intégration du système dans le package (SIP)
Une certaine charge utile de communication par satellite adopte la technologie SIP 3D, intégrant les diodes, les filtres et les amplificateurs de puissance Schottky sur un substrat en céramique de 8 mm × 8 mm. L'interconnexion verticale est obtenue par le silicium via des trous (TSV), ce qui raccourcit la longueur d'interconnexion entre les diodes et les dispositifs périphériques de 80% et réduit l'inductance parasite à 0,2 nh. Ce schéma atteint une augmentation de la puissance de rayonnement omnidirectionnelle EIRP (équivalent omnidirectionnel) de 2DB dans la bande KA, tout en réduisant le volume du module de 60%.
2. Miniaturisation de l'emballage de niveau de plaquette (WLP)
Pour le marché des appareils portables, une certaine entreprise a développé une diode de protection ESD dans le package 01005 (0,4 mm × 0,2 mm). En utilisant la technologie de photolithographie pour former directement les boules de soudure sur la plaquette, les étapes traditionnelles de liaison du fil sont éliminées, réduisant l'épaisseur de l'emballage de 0,3 mm à 0,1 mm. Cet appareil atteint une tension de serrage inférieure à 8 V et un temps de réponse inférieur à 1NS dans la bande de fréquences 8 GHz, et a été appliqué au module NFC d'une certaine marque de montre intelligente.
3. Percée dans la technologie d'intégration hétérogène
Dans la pré-recherche de la communication Terahertz, les diodes d'hétérojonction du nitrure de graphène / gallium ont montré un potentiel révolutionnaire. Un laboratoire a transféré le graphène unique - sur un substrat GAn à l'aide de forces Van der Waals, formant un contact schottky de bande interdite. Cet appareil obtient un rapport de commutation de plus de 1000 dans la bande de fréquences 0,3THz, avec un temps de réponse réduit au niveau féminin, fournissant un composant central pour les systèmes d'inspection de sécurité de la station de base 6G avec une résolution de 0,05 mm.
3, innovation matérielle et mise à niveau des processus
La montée des larges matériaux de bande interdite
Les diodes SIC Schottky obtiennent des applications révolutionnaires dans les modules de puissance de la station de base 5G. Après avoir utilisé des diodes SIC dans un certain modèle de -} 48v / 1200W DC-DC convertisseur, la fréquence de commutation est passée de 100 kHz à 500 kHz, la densité de puissance a atteint 48W / en ³, et l'efficacité a été améliorée à 97,5%. Sa charge de récupération inverse (QRR) est réduite de 90% par rapport aux appareils SI, entraînant une réduction de 15 dB du bruit d'interférence électromagnétique (EMI).
2. Percations dans les nouveaux processus de dopage
En utilisant une technologie d'implantation ionique pour atteindre une jonction ultra peu profonde (<50nm) diode manufacturing, the device can still maintain good linearity in the 0.1THz frequency band. After adopting this process, a 28GHz power amplifier optimized the ACPR (Adjacent Channel Power Ratio) by 3dB at an output power of 30dBm, while reducing the chip area from 4mm ² to 1.5mm ².
3. Application de la technologie d'impression 3D
Une certaine entreprise utilise la technologie d'impression micro nano 3D pour fabriquer des structures d'interconnexion métallique de diode, atteignant un nœud technologique avec une largeur de ligne / une percée d'espacement de 1 μm. Dans un module d'antenne à réseau phasé en millimètre, ce processus réduit la résistance d'interconnexion à la diode à 0,5 m Ω, réduit la perte d'insertion de 0,3 dB et raccourcit le cycle de fabrication de 6 semaines à 72 heures.
4, Construction de la méthodologie de sélection intelligente
1. Simulation collaborative sur le terrain multi-physique
La plate-forme de simulation conjointe ANSYS HFSS et IcePak joue un rôle clé dans la sélection des diodes. Un module de communication à 60 GHz a été conçu en utilisant cette plate-forme pour établir un modèle de couplage thermique électrique. Après avoir optimisé la disposition du coussin de diode, la déformation des joints de soudure causée par la contrainte thermique a été contrôlée à moins de 0,3 μm, assurant un fonctionnement fiable de l'appareil dans une large plage de températures de -55 degrés à 125 degrés.
2. Construction d'une bibliothèque de modèles paramétrés
Un certain fabricant d'EDA a développé une bibliothèque de modèles d'épices à diode contenant plus de 500 paramètres, couvrant des données telles que les paramètres S et les chiffres de bruit à différentes températures (-40 degrés à 175 degrés) et des conditions de biais. Dans la conception d'une petite station de base 5G, l'application de cette bibliothèque de modèles a raccourci le cycle d'itération de conception de 10 semaines à 4 semaines, et a augmenté le taux de réussite d'une production de puces à 95%.
3. Conception pour l'optimisation de la fabrication (DFM)
Établir une bibliothèque de règles DFM pour les micro-diodes emballées en 008004 (0,3 mm × 0,15 mm):
Espacement des coussinets: supérieur ou égal à 30 μm
Épaisseur de maillage en acier: 0,06 mm ± 0,005 mm
Température maximale du soudage de reflux: 240 degrés ± 3 degrés
En optimisant les paramètres d'impression de la pâte de soudure, le taux de vide de soudage a été réduit de 12% à inférieur à 2%, répondant aux exigences de la norme AEC - Q101 pour l'électronique automobile.
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