Хотя некоторые микросхемы 5G появились один за другим, до сих пор неясно, какие технологические технологии используются для производства усилителей мощности (PA) и антенн с фазированной антенной. Для PAs участвуют в беспроводной волне миллиметровых волн смартфонов: Участники следующих 2, 5, 10 ... '(mmWave радио в смартфонах: что они будут выглядеть в течение 2, 5, 10 лет) обсудили так называемые «семейные» процессы, такие как кремниевые CMOS и Гелия и III-V, включая фосфид индия (InP), арсенид галлия (GaAs) и т. Д. Группа IV относится к элементу в строке 14 Периодической таблицы, а III- Семейство V является элементом линий 13 и 15.
Диланом Уильямсом, электронным инженером, Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) и Амарпал Ханна, инженером по исследованиям и разработкам National Instruments (NI), являются модераторами этого группового обсуждения. Уильямс указывает, что фосфиды индия находятся на высоких частотах. Производительность в полосе mmWave здесь превышает CMOS PA, в то время как CMOS выигрывает ниже 6 ГГц. Однако Хариш Кришнасвами, адъюнкт-профессор электротехники в Колумбийском университете в Соединенных Штатах, сказал, что по сравнению с CMOS-процессом использовалась группа III-V. Цепь, созданная процессом, более эффективна. Кроме того, Деверо Палмер, главный технический директор Lockheed Martin, добавил, что «текущий процесс III-V нельзя переключать на высоких скоростях», что приводит к ограниченному использованию.
Тем не менее, Уильямс спросил: «? Эффективность так важно для вас» Crux заключается в выносливость телефона должна быть в состоянии поддерживать по крайней мере с половиной дня после каждого полного заряда, позволяет пользователям даже перед сном на ночь, чтобы забыть зарядить телефон на следующий день, телефон еще Может использоваться нормально или до утра перед зарядкой.
'Частоты выше 6ГГц нужны технологические прорывы. MACOM вице-президент и главный архитектор Энтони Fischetti сказал в более позднем брифинге: «III-V CMOS процесса и различные GaAs мощности частот ниже 6 ГГц слишком» Fischetti объяснил Как MACOM, его компания, отвечает на эти разные процессы. Например, MACOM в настоящее время работает с STMicroelectronics (ST) для использования процесса нитрида галлия (GaN) для производства радиочастотных компонентов. Этот процесс является осуществимым, но требуемый объем производства по-прежнему нереалистичен. Необходимое оборудование не недостижимо или чрезвычайно дорого. Он отметил, что с текущими фабриками MACOM, работающими круглосуточно, можно производить около 50 000 CMOS-пластин в неделю. И если вы сделаете вафли GaN (III-V) с оборудованием, доступным сегодня, компания, вероятно, потратит месяц на производство той же суммы ». Ткани, использующие процесс III-V, должны измениться, чтобы Достичь масштабов современного CMOS-процесса ».
Фишетти также отметил, что процесс III-V является экономически жизнеспособным и не может иметь переработанных пластин. Качество должно быть частью процесса. Кроме того, оптическая литография должна использоваться для захвата всех слоев изображения. Еще одна проблема с процессом III-V заключается в том, что в неслоистых комнатах не могут появляться золотые элементы. Сотрудники не могут носить золотые часы и золотые украшения и т. Д. ,
В дополнение к проблемам процесса, которые принесет 5G, есть также проблемы с тестированием. В этом панельном обсуждении Лой Ласкар (Loy Laskar), главный технический директор Maja Systems, сказал, что около 80-90% затрат на спецификацию материалов (BOM) могут исходить от сборки и тестирования IC.
Хотя в испытательных микросхемах и системах для военных применений используются специальные процессы, спектр mmWave и антенны с фазированной решеткой, но их количество невелико, такие тесты довольно сложны для потребительских устройств с большим количеством требований. NI RF Чарльз Шредер, вице-президент по маркетингу Роджер Николс, глобальный менеджер проектов 5G в Keysight Technologies, выделил несколько проблем тестирования 5G, наиболее очевидным из которых является необходимость использования OTA для тестирования. Высокоинтегрированные компоненты (PA и фазированная антенна) mmWave. Но тестирование OTA влияет на время тестирования, а тестовое оборудование должно иметь возможность обрабатывать эти рабочие нагрузки.
Шредер отметил, что работа с большим сигналом полосы пропускания, вызванным частотой mmWave, требует огромной вычислительной мощности и большого количества времени. В настоящее время инженеры-испытатели не знают, нужен ли им процессор ПК-класса, FPGA или GPU для обработки сигнала. Необходимо переосмыслить некоторые способы управления беспроводными сигналами.
Другие проблемы исходят из высокочастотной полосы пропускания. Поскольку полоса пропускания довольно широкая - она может составлять 100 МГц, импеданс пути передачи может отличаться. Система тестирования должна знать это и соответственно компенсировать.
Николс далее обсудил вопросы тестирования и указал на проблемы ближнепольных и дальних измерений. «Датчик OTA дальнего поля можно считать более сложным, чем ближнее поле. Однако на самом деле существует компромисс между ними. В дальнем поле электромагнитное поле работает лучше. Например, он ближе к классически определенному вертикальному E-полю, H-полюсу и вектору Пойнтинга. Труднее вызвать дальнее полевое испытание из-за потери сигнала и размера безэховой камеры. В ближнем поле задача Точное обнаружение поведения антенны и отношения между фазой сигнала и амплитудой. Кроме того, mmWave имеет короткую длину волны. Поскольку ближнее поле в дальнем поле (NF / FF) пропорционально обратной величине длины волны, чем меньше длина волны, NF Чем дольше расстояние между преобразованиями FF.
Николс отметил: «То, что люди делают, очень случайное, например, мобильные телефоны». Это случайное движение не является проблемой, потому что дизайн антенны ненаправлен. Однако, чтобы снизить энергопотребление 5G, поэтапно Управление лучом антенны массива станет нормальным, что заставит тест выполнять в разных направлениях. Тест-система должна проверять телефон, потому что телефон будет постоянно отслеживать свое направление и соответствующим образом настраивать лучи. Самое главное, тест должен быть уменьшен Конечно, Николс сказал: «Вы не можете быть уверены, насколько это эффективно, прежде чем вы сможете получить контрольный номер».
Компиляция: Сьюзан Хонг