滬科學家做成全世界最小無線信號“喇叭”

　　原標題：全世界最小的無線信號“喇叭”，上海科學家做成了

　　如果將物聯網市場比作一場戰爭，那麼各單獨物體上的電子記錄設備就是一個個堡壘，其上的功率發射器則是各堡壘間協同作戰的通訊工具，而將無線信號放大的“喇叭”——功率放大器晶片，對於通訊至關重要。

　　幾天前舉行的2018國際固態電路會議上，來自復旦大學的研究人員發佈最新研究成果，全新設計工藝令全世界最小的“喇叭”成真，已有成品面積小于1.1平方毫米。目前，已有4、5家企業前來洽談，希望參與進一步應用研發。

　　“全球功率放大器晶片研究，有三個痛點，”復旦大學微電子學院無線積體電路與系統（WiCAS）課題組負責人徐鴻濤教授介紹，降低功耗、降低成本、器件小型化，這三者是研發攻關的目標。而同時，晶片還需保證通訊品質高、時間長、信號穩定，否則各個“物體堡壘”就會變成一盤散沙。

紅框內為晶片，面積小于1.1平方毫米 復旦大學供圖

　　按照行業傳統，多數半導體晶片製作採用目前較為成熟的CMOS工藝，這一工藝有著製作成本低、電路集成度高不可複製的優勢。但對於功率放大器晶片來説，想要在保證CMOS工藝優勢的基礎上高效率實現其高頻信號卻是一個大挑戰，難度不亞於在鹽鹼地上種果樹。而曾經就職于英特爾研究院，有著工業背景的徐鴻濤看來，這片“鹽鹼地”上，不僅要“開荒”，要“種活”果樹，還要“豐收”，也就是使基礎研發等成果在産業應用中廣泛普及，為量産做好準備。

　　日前，該課題組在高性能互補金屬氧化物半導體（CMOS）數字功率放大器設計方面取得研究突破，提出了新型數字式射頻功率合成技術，成功開發出瓦級雙頻帶CMOS數字多赫蒂（Doherty）功率放大器晶片。 為了提升功率放大器晶片的效率和性能，課題組提出了一種新型數字式射頻功率合成技術，為晶片搭建從未有人提出和使用過的新架構，在採用CMOS工藝、達到瓦級功率、雙頻帶和單模組四大特點的幫助下，為高效低耗的目標實現提供了保障。一方面，這一設計工藝通過數字來模擬實現高頻信號的方法，克服了CMOS工藝做射頻電路較難的障礙。另一方面也解決了主從控制、匹配網絡設計等問題，實現了瓦級功率。這在功率放大器晶片設計領域，特別是數字架構中並不多見。

　　值得一提的是，在一般的無線通信中有兩個頻帶存在。以往會有兩個發射機來實現兩個頻帶的發射，而該技術實現了兩個頻帶由一個發射機發射，節省成本的同時使晶片縮小了一半。同時，這枚只有一個模組的數字化晶片，可以輕鬆實現傳統晶片中多模組才能實現的功能。與國內外最新的研究成果相比，該晶片以最小的面積實現了近瓦級的輸出功率、雙頻帶覆蓋以及業界最高的平均發射效率，成本更低、功耗更低，而後者，更意味著，一台設備安裝若安裝這一晶片，可以減少人力和維護成本，單位能量下的工作週期從幾週有望延伸至幾年。