北理工團(tuán)隊(duì)論文首次被頂級(jí)國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議錄用
發(fā)布日期：2024-02-27 供稿：集成電路與電子學(xué)院 攝影：集成電路與電子學(xué)院
編輯：李曉雨 審核：武楠 閱讀次數(shù)：2月18日至22日，國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議（ISSCC2024）在美國(guó)舊金山召開。北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院孫厚軍、朱偉團(tuán)隊(duì)完成的論文《A 27.8-to-38.7GHz Load-Modulated Balanced Power Amplifier with Scalable 7-to-1 Load-Modulated Power-Combine Network Achieving 27.2dBm Output Power and 28.8%/23.2%/16.3%/11.9% Peak/6/9/12dB Back-Off Efficiency》被大會(huì)錄用，第二作者2022級(jí)博士生應(yīng)嘉之赴美參會(huì)，并作口頭報(bào)告。
針對(duì)面向5G毫米波頻段應(yīng)用的功率放大器不斷上升的輸出功率和調(diào)制效率需求，北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院孫厚軍、朱偉團(tuán)隊(duì)從架構(gòu)和電路兩個(gè)層面提出解決方案，設(shè)計(jì)了國(guó)際上第一款可應(yīng)用于5G毫米波通信的多路負(fù)載調(diào)制功率放大器，該放大器解決了5G毫米波通信中功率放大器在高階調(diào)制下效率低的問題，可增加5G毫米波通信的可部署性。
架構(gòu)層面，在引入多級(jí)正交混合網(wǎng)絡(luò)來(lái)增加輔路功放數(shù)量的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出將主路功放的位置挪移至多級(jí)正交混合網(wǎng)絡(luò)前直接連接，形成功放嵌入型寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)，顯著改善了架構(gòu)的簡(jiǎn)潔性、電路性能和設(shè)計(jì)優(yōu)化效率。
多路合成/調(diào)制LMBA架構(gòu)推演
7路合成/調(diào)制LMBA電路結(jié)構(gòu)
基于上述架構(gòu)和電路層面的創(chuàng)新，團(tuán)隊(duì)研制了一款基于65nm CMOS工藝的7路負(fù)載調(diào)制平衡功率放大器芯片。測(cè)試結(jié)果表明，放大器的小信號(hào)增益可達(dá)18.4dB，在27.2-to-45GHz頻帶內(nèi)都實(shí)現(xiàn)了較好的端口匹配。該放大器在26-40GHz的頻率范圍內(nèi)都達(dá)到了大于25.4dBm的飽和功率和大于22%的峰值效率，并展示出卓越的功率回退效率提升和AM-PM線性度。在38GHz頻點(diǎn)，放大器實(shí)現(xiàn)了17.1dB增益, 在峰值/6/9/12dB回退點(diǎn)效率分別為28.8%/23.2%/16.3%/11.9%。在當(dāng)前國(guó)際上公開報(bào)道的工作在30GHz及以上的功率放大器中，該電路實(shí)現(xiàn)了最高的峰值效率和功率回退效率。芯片的調(diào)制測(cè)試結(jié)果則證明了該電路可廣泛應(yīng)用于寬帶高速無(wú)線通信鏈路中。
7路合成/調(diào)制LMBA芯片照片
芯片性能總結(jié)和與國(guó)際頂尖毫米波功放的性能對(duì)比
這是北京理工大學(xué)首次在頂級(jí)國(guó)際會(huì)議ISSCC發(fā)表論文，第一作者為朱偉準(zhǔn)聘副研究員，通訊作者是孫厚軍教授，北京理工大學(xué)為第一通訊單位。
ISSCC (International Solid-State Circuits Conference)國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議始于1953年，是全球?qū)W術(shù)界和工業(yè)界公認(rèn)的集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域最高級(jí)別會(huì)議，被認(rèn)為是“集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的奧林匹克大會(huì)”。ISSCC通常是各個(gè)時(shí)期國(guó)際上最尖端固態(tài)電路技術(shù)最先發(fā)表之地，每年吸引超過(guò)3000名來(lái)自世界各地工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的參會(huì)者。
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