近日，安其威微電子（Archiwave）憑借其在硅工藝微波集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，成功研制出國內(nèi)首款單片集成相控陣T/R芯片ARW9621。該款產(chǎn)品集中運(yùn)用了多項(xiàng)領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù)，滿足了相控陣?yán)走_(dá)天線系統(tǒng)小型化和低成本的多項(xiàng)要求，向相控陣T/R組件的單芯片化實(shí)現(xiàn)跨出了里程碑的一步。據(jù)悉，該芯片已經(jīng)通過高低溫性能指標(biāo)和質(zhì)量檢驗(yàn)，用戶正在做系統(tǒng)測試。

圖1   工程師指尖上的全集成TR裸芯片尺寸約5x5平方毫米

芯片功能和優(yōu)勢

圖2. S波段硅工藝全集成相控陣T/R芯片功能框圖

圖3 芯片評估板

安其威微電子推出的首款單片全集成T/R芯片ARW9621工作在S波段，采用QFN8X8封裝。單顆芯片上集成了多個高性能射頻模塊，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)T/R組件模塊的全部功能，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在以下多個方面：

• 集成了平衡式功率放大器。平衡式結(jié)構(gòu)有效解決了負(fù)載牽引效應(yīng)，在天線駐波比3:1的情況下仍然能有效實(shí)現(xiàn)1W的功率輸出；

• 集成了吸收式限幅器和低噪聲放大器，有效提高了T/R芯片的抗燒毀能力，用低成本硅工藝實(shí)現(xiàn)可集成吸收式限幅器是安其威團(tuán)隊(duì)的革命性創(chuàng)新之一。

• 集成了諧波抑制濾波器。將發(fā)射通道的二次諧波抑制能力提升到60dBc；

• 集成了2W低插損射頻開關(guān)。在實(shí)現(xiàn)收發(fā)切換的同時把對接收通道噪聲和發(fā)射通道輸出功率的影響降到了最低；

• 集成了高精度的360°，6位移相器，移相精度小于3.5°，幅度均衡小于±0.5dB。集成了6位數(shù)控衰減器，單位步進(jìn)0.5dB,  精度優(yōu)于±0.2dB，附加相移小于±4°；

• 集成了電源調(diào)制模塊。芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了片上高速電源調(diào)制技術(shù)，并將其成功應(yīng)用到全集成T/R芯片中，在單電源3.3V條件下，將收發(fā)通道切換時間縮短到200ns以內(nèi)；

• 集成了SPI和波控接口、BIT自檢多個功能模塊，充分發(fā)揮了硅基工藝集成度高這一優(yōu)勢，可以實(shí)時地對芯片發(fā)射輸出功率、芯片溫度、邏輯控制狀態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。

應(yīng)用和價值

微波T/R組件是有源陣列天線的基本組成單元，在綜合射頻系統(tǒng)、5G毫米波通信和相控陣?yán)走_(dá)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。過去的實(shí)現(xiàn)方式一直停留在組件的方式，即采用多個砷化鎵微波芯片，一個數(shù)字控制芯片和多個片外元器件搭建的模組，面積大，體量重，成本高。打個比方，組件搭建的相控陣天線就像老式的顯像管電視，是個”胖大叔”，體積笨重；而芯片貼片式雷達(dá)就像現(xiàn)在的LCD電視屏，又輕又薄，是個“高富帥”。利用成本低廉的硅工藝實(shí)現(xiàn)單片T/R芯片，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化和低成本必要途徑，是現(xiàn)代T/R組件的重要發(fā)展方向。

圖4 反無人機(jī)安防雷達(dá)的應(yīng)用場景

安其威微電子推出的首款單片全集成T/R芯片ARW9621主要面向反無人機(jī)的安防雷達(dá)，也可以應(yīng)用于軍用小型多功能雷達(dá)，是一款真正的軍民融合的芯片。為了方便移動和安裝，小型雷達(dá)的體積和重量都有嚴(yán)格要求， 而且成本需要盡可能的低。ARW9621使得低成本的輕薄型貼片式雷達(dá)的工程實(shí)現(xiàn)成為可能。相比傳統(tǒng)的組件式方案，采用ARW9621芯片裝貼的天線陣面體積小，通道一致性好，調(diào)試簡單，故障率低，硅工藝也使成本得以大幅下降。輸出功率達(dá)到1W的該類型芯片的研制成功在國內(nèi)尚屬首例，為硅基單片全集成T/R芯片的大規(guī)模應(yīng)用拉開了序幕。

公司芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在同步研發(fā)X和Ku波段的全集成T/R芯片， 該技術(shù)將來可以應(yīng)用到5G毫米波通信，相控陣衛(wèi)星通信等多個應(yīng)用領(lǐng)域。