第243節 手機RF射頻功率放大器

芯片產業帝國 第243節 手機RF射頻功率放大器

在會議室，李飛解釋手機射頻PA在工藝材料上可分為CMOS和GAas這兩種工藝的區別…，以及，在未來市場的分析…。

不過，李飛并沒有說出，在21世紀，2G手機是完全使用CMOS工藝的射頻PA芯片，在3G手機上CMOS和Gaas各為一半，但是，由于CMOS工藝的問題，在4G和5G手機上基本是Gaas工藝射頻PA壟斷。

那么，根據重生前的記憶，CMOS工藝的射頻PA真正地大規模商用，大約是在2009年，在這之前，Gaas工藝一直是射頻PA的主流，

也就是說，現在推出CMOS工藝的手機射頻PA是有非常大的市場。并且在2G和3G手機市場上有絕對的優勢，要知道，即使在2020年，2G手機銷售量還是達到了2億臺！

當然，除了在手機射頻PA的CMOS和GAas這兩種工藝，還有其它的工藝…

聽完李飛對手機射頻PA的工藝解釋后...，員工們發自內心的驚嘆：李工可真是芯片技術研發大神，不光熟悉電子電路技術研發，對芯片工藝也是非常精通…！！！

因為李飛所說的手機射頻PA的CMOS和GAas這兩種工藝，是21世紀所研發的射頻PA芯片工藝技術資料。

確定了射頻PA的工藝后，接下來，就是確定手機射頻PA的內部電路模塊：前級電路，一緩沖級、中間放大級、末級功率放大級…。在寫字板上寫出手機射頻PA的內部電路模塊，然后，李飛大概地說出手機RF射頻功率放大器工作原理：

“從射頻收發芯片輸出GSM射頻發射信號和DCS射頻發射中頻信號，經過濾波電路和阻抗匹配電路，輸入到RF射頻功率放大器PA的前級電路，不過，由于射頻收發芯片輸出發射中頻信號功率是很小，需要經過RF射頻功率放大器一系列的放大，一緩沖級、中間放大級、末級功率放大級，獲得足夠的射頻功率以后，才能饋送到天線上發射出去。”

“而手機RF射頻PA的發射功率可分為19個等級（0.2W2W），是通過手機基帶的自動功率控制APC信號通過電壓來實現對PA的控制，用于控制不同的功率等級。其原因就是根據手機的工作場景，手機基帶芯片根據接收的信號強度，去確定手機發射的距離，然后進行功率自動控制，送出適當的發射等級信號，從而來決定射頻PA的功率…。”

說完手機RF射頻PA的工作原理后，李飛就確定大深市芯片產業有限公司研發手機RF射頻功率放大器的參數：

1純正CMOS工藝，

2GSM功率輸出：33.5dBm

3DCS功率輸出：31.0dBm

4GSM發射功率效率：45

5DCS發射功率效率：45。

6封裝類型LGA，7.0mmx7.0mmx1.2mm

確定了射頻PA的各項參數后，那么，就要開始進行射頻PA電路設計了，先進行前端的設計，是對射頻PA的芯片內部模塊進行合理地劃分功能，以及確定各個模塊的功能指標，例如：前級電路，一緩沖級、中間放大級、末級功率放大級…

再輸入硬件描寫語言，以代碼來描述去實現模塊功能，并生成電路圖和狀態轉移圖，然后再用Cadence的Verilog－XL，Cadence的NCVerilog進行仿真，確定模塊電路設計是否正確，

接著，用Cadence的PKS輸入硬件描述語言轉換成門級網絡表Netlist，去確定電路的面積，時序等目標參數上達到的標準，確定相關參數后，再一次進行仿真，確定模塊電路是否無誤，

然后，進行后端設計的數據準備，是確定前期邏輯設計用硬件描述語言生成的門級網絡表Netlist，以及模塊電路與芯片制造工廠提供的標準單元、宏單元和I/OPad的庫文件相等一致...

再進行芯片布局，芯片布線...

當然，在設計過程里，除了對射頻PA電路功能仿真，去驗證制定的參數…，還是需要對射頻PA電路進行各種的仿真，例如：電磁干擾EMI，因為射頻PA的工作電流是非常大，最高可高達2W，那么，在射頻PA高功率工作狀態之下，會產生電磁波，干擾芯片內部周圍的電子電路，

由于，李飛在設計CMOS工藝的RF射頻功率放大器有豐富的經驗，在一個月內完成了芯片設計，并在各項參數上，完全超出了當初制定的參數…

然后，輸出價格制造文件，交給臺級電進行生產，不過，當郵件發給臺級電客戶總監，一個小時后的時間，臺級電客戶總監打電話過來，語氣尊敬地問道：

“李工，你發的射頻PA芯片制造文件，我收到了…”

李飛客氣地說道：那么，就麻煩你們了，這個項目比較急，希望在二周時間內完成RF射頻PA的樣品…

臺級電客戶總監在電話里支支吾吾，說話的語氣充滿了疑惑：李工，我看到了你們公司射頻PA工藝要求是CMOS，是不是搞錯了？

李飛在電話里微笑道：呵呵，沒有錯，我公司研發的射頻PA的工藝采用的是CMOS。

雖然說李飛的回答是非常明確…，但是，臺級電客戶總監還是不放心地提醒道：李工，目前市場RF射頻PA都是Gaas工藝，國際射頻PA大廠SKYWORKS，瑞薩，RFMD都是Gaas工藝…，

李飛簡單道：呵呵，我們公司研發射頻PA不一樣…

臺級電客戶總監，說道：李工，我說實話吧，我們芯片制造工程師看到你們公司制定的射頻PA芯片是采用CMOS工藝…，就很驚訝…，認為是不是寫錯了？所以我把問題反饋到你…

對于臺級電客戶總監的提醒，李飛感謝道：謝謝…，不過，這是我們公司采用的最新的射頻PA技術…，所以，你們按照我們公司制定工藝要求生產制造即可…

再次，得到李飛明確地確認…，臺級電客戶總監舒松了一口氣，同時，說話的語氣充滿敬佩：“好的，李工，我馬上告訴我們公司的芯片制造工程師，這是大深市芯片產業有限公司研發的射頻PA采用最新的CMOS工藝技術…。2周的時間一定完成射頻PA芯片的樣品..”

完成了芯片設計后，馬上進行PCB設計，因為不光是要測試射頻PA的芯片，還有測試射頻PA整體的電路設計…

在PCB板極電子電路圖的設計中，使用的板極EDA軟件，是分為兩種功能軟件：邏輯電路軟件和PCBLAYOUT軟件…

先是在邏輯EDA軟件繪制器件的邏輯封裝，再畫出邏輯電路圖，而這個邏輯電路圖是根據射頻PA的整個模塊功能進行設計的。不過，需要說明的是，在繪制邏輯封裝和電路圖設計時，相關器件的資料一定要向供應商索取，去確定電子器件的參數，

在邏輯EDA軟件繪制完邏輯電路圖后，接下來的工作，就是在PCBEDA軟件對器件進行PCB封裝制作，包括射頻PA主控芯片，電阻封裝，電容封裝，天線開關封裝…，同樣，PCB封裝是需要按照供應商提供的器件參數進行設計的…

在PCBEDA軟件里制作好PCB器件封裝后，然后，就是邏輯EDA軟件和PCBEDA軟件進行同步更新，把邏輯EDA的電路圖導入到PCBEDA軟件…，這樣的話，就可以在PCBEDA軟件里，出現了PCB封裝器件和連接電路線路，

接著在PCBEDA軟件，進行布局，走線，完成后，進行連接和規則檢測，確定沒有錯誤后，在PCBEDA軟件輸出制造PCB加工文件，發給板廠進行PCB制作。

完成對講機芯片的電子電路設計后，就下了就是整理射頻PA的電子物料BOM單子，供成本核算和電子物料準備

臺積電的射頻芯片的樣品回到公司后，就要立即進行測試了：

射頻PA芯片放入ATE儀器的測試臺內的芯片插座后，打開儀器電源按鈕，然后，確定ATE儀器與對講機芯片連接正常，再開始進行芯片測試，

ATE對芯片測試基本的范圍為：芯片引腳的連通性測試，芯片漏電流測試，芯片引腳DC（直流）測試，芯片功能測試，芯片ESD靜電測試，芯片老化測試（也就是芯片質量驗證）

以及芯片穩定性測試，在溫度（零下30度和高溫50度）進行測試，確定芯片是否能正常工作…

先是射頻PA芯片的引腳的連通性測試，芯片漏電流測試，DC（直流）測試，這是芯片測試的第一步，檢測芯片的連通性是否正常，確定芯片的內部電路連通，芯片內部電路是否有缺陷。

射頻PA芯片功能測試合格后，還要需要老化測試范圍包括：溫度，環境，電壓，跌落…，例如電壓測試：加速的方式進行測試，把溫度突然提高到50度…，外接的電壓從正常工作電壓3.7V突然提高到9V，進行長達3小時，甚至20小時或者30小時的老化測試，

如果沒有任何的芯片和電子電路出現問題，那么，測試合格...。

RF射頻PA芯片測試合格后，那么，RF射頻電路的測試也要同步，把RF射頻芯片，電阻電容，焊接到PCB主板，利用RF測試儀器安捷倫8960，去測試RF射頻PA芯片的性能和功能，包括：

1射頻PA發射功率

2射頻PA發射工作效率

3射頻PA的增益，輸出飽和功率

4射頻PA的雜散和失真

5射頻PA的頻寬和調制帶寬

6射頻PA的輸出動態范圍

當然，在對RF射頻PA的電子電路進行測試時，如相關參數指標沒有達到設定的要求，就需要微調RF射頻芯片PA的外圍電阻電容的值…這樣的話，完全達到了所制定的參數。

完成了所有的RF射頻PA的測試，那么，就要寫出Datasheet，把射頻PA的芯片測試結果記錄下來。然后，客戶通過datasheet了解RF射頻芯片相關的參數。

RF射頻PA芯片所有的推銷的工作完成后，那么，就要正式對外銷售了，李飛把RF射頻芯片相關參數，以大深市芯片產業有限公司的名義，用郵件發送到世界無線電技術雜志，告知大深市芯片產業有限公司研發出CMOS工藝的手機RF射頻功率放大器，參數如下：無72文學網amww.72wx

1純正CMOS工藝，

2GSM功率輸出：33.5dBm

3DCS功率輸出：31.0dBm

4GSM發射功率效率：45

5DCS發射功率效率：45。

6封裝類型LGA，7.0mmx7.0mmx1.2mm

位于米國加州的世界無線電技術雜志，其雜志主編收到郵件后，看到大深市芯片產業有限公司的郵件，興奮道：大深市芯片產業有限公司終于給我們雜志發送最新的芯片技術，這肯定是先進的芯片技術…

世界無線電技術雜志的主編還特意把手洗干凈，然后，搓揉著雙手，懷著尊敬地姿態，內心激動，顫顫巍巍地打開郵件，當看到郵件上RF射頻PA芯片參數：

1純正CMOS工藝，

2GSM功率輸出：33.5dBm

3DCS功率輸出：31.0dBm

4GSM發射功率效率：45

5DCS發射功率效率：45。

6封裝類型LGA，7.0mmx7.0mmx1.2mm

世界無線電技術雜志的主編整個身子都驚呆了，瞪大眼睛，身子一動也不動，如同雕塑…，并震驚地喃喃自語：我的天…，手機射頻PA采用的是CMOS工藝！！！，

不過，震驚過后，世界無線電技術雜志的主編，就滿臉不相信：

這…這…怎么可能？手機射頻PA怎么可能是CMOS工藝？而且輸出功率和效率完全與GAas工藝一致相同…這怎么可能？

世界無線電技術雜志的主編雖然說不是芯片設計工程師，但是，知道RF手機射頻PA的各項參數…。例如21世紀，去買電腦和智能手機，雖然不知道電腦芯片和手機芯片的工作原理，但是，一定知道那一款芯片是最好的！

世界無線電技術雜志的主編立即發郵件給李飛，詢問是不是射頻PA的cmos工藝是不是寫錯了？

并在郵件上直接寫出，目前世界上射頻芯片設計公司知道CMOS工藝的優點：成本低，工藝成熟，且產能穩定…，并紛紛斥資數億美金研發CMOS工藝的手機射頻PA，但是，研發出的CMOS工藝的射頻PA，其各項參數完全達不到GAas工藝…

收到世界無線電技術雜志的主編郵件后，李飛直接地回復：這是大深市芯片產業有限公司研發最新的手機射頻PA芯片，歡迎世界手機制造商咨詢…