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[ZZ]GaAs PA(功率放大器)的世界一线厂商的细节

热度 2已有 1200 次阅读| 2021-3-3 23:57 |个人分类:RF|系统分类:芯片设计| GaAs, 版图

1、GaAs是一种高度定制的工艺,厂商可以根据自己的需要特殊定制元件。比如电感。图中的这个电感不同于传统foundry库中的元件(比如WIN的电感为MET1与MET2两层金属共同绕圈,而在每边的中点会采用单层金属的做法,有助于穿层金属model的模式化),而S公司的库中,采用了立体走法,即用MET1和MET2上下叠层,共同组成电感通路。这样的好处主要是在相同电感值的前提下减小了芯片面积,相对于WIN的电感,其增大了寄生电阻。但由于不是在信号通路,不参与阻抗匹配,问题不严重。而在在末级电路的输入端,作为第二级与末级间的的匹配元件,S公司就用了和WIN相同的电感。

2-4、PA的Power cell。三级都用了基本的RC稳定结构,对于S公司自己的HBT单元,内部即存在基极串联稳定电阻及发射级稳定电阻,可以参考S公司的马蹄型HBT单元专利。但我感觉这两个电阻可以在实际电路中去掉,因为对增益和功率损耗很严重。还有一点,三级的串联电容按从第一级到末级的顺序,依次减小;而并联的镇流电阻却依次变大。而HBT单元根据发射极面积对应WIN的库中,应该是202。

5、这是正偏与反偏的二极管。二极管在功放设计中主要用于钳位保护与ESD,可以看出图中的二极管正偏远多于反偏,说明这个PAD上加有正电压。通过正偏的二极管数量判断加在PAD上的电压大致在3V左右。另外除了图中这种,还有一种正偏与反偏的二极管数量一致,说明此PAD没有直流加载,比如整个功放的输入端。另外,二极管在光刻过程中要多N个步骤,价钱确实也会高很多,比如某公司的SD层,就会加4000美金,所以能用Diode连接的HBT就用吧。

6、这是R公司的HBT单元,发射极与基极在HBT管的两端,这样非常好Layout。图中的这款芯片是R公司在2002发布的一款GSM功放芯片,在芯片内部完全用的很简单的偏置(双Diode叠加偏置)与单管功率控制单元。可以关注的有三点:其一,第二级并没有接地过孔接地,而是用一个PAD Bonding的方式接地,可以推断出如果不加的话,不稳定;其二,第二级的HBT在接地PAD两端数量不一致:一侧三个,一侧二个;其三,整个芯片的三级之间除了隔直电容都没有使用任何的匹配网络。这和HBT及稳定网络的layout有关。另外,在每级都用了电阻并联负反馈结构,这也可以有助于将阻抗向50欧姆处移动。

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