2021開(kāi)篇寄語(yǔ)

集成電路（Integrated Circuit），被譽(yù)為人類(lèi)最偉大的成就之一，我們用地球上儲(chǔ)量豐富的硅元素，造就了這個(gè)星球最高水準(zhǔn)的科技！

如果要評(píng)選2020年的年度科技關(guān)鍵詞，“芯片”一定是最熱門(mén)的候選之一，成為現(xiàn)象級(jí)詞匯。而隨著人類(lèi)科技的不斷進(jìn)步，我們有理由相信，芯片領(lǐng)域注定是最熱的科技賽道之一。

在這樣的背景下，是德科技的系列線(xiàn)上欄目IC手記孕育而生，在往后的一段日子里，我們會(huì)為大家介紹半導(dǎo)體行業(yè)的相關(guān)知識(shí)，追逐技術(shù)熱點(diǎn)，介紹新技術(shù)測(cè)試方案。

半導(dǎo)體簡(jiǎn)介

半導(dǎo)體是指導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一種可控性材料， 其導(dǎo)電能力受摻雜、溫度和光照影響十分顯著，進(jìn)而可以制作各種半導(dǎo)體器件和集成電路（IC）。

半導(dǎo)體按照功能劃分為分立器件、集成電路（IC）、傳感器和光電子器材四大類(lèi)，如圖1。其中集成電路（IC）占據(jù)了80%以上的份額，為半導(dǎo)體的支柱性產(chǎn)業(yè)。芯片，特指封裝好以后的集成電路。

圖1 半導(dǎo)體功能分類(lèi)

半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展歷史

在介紹半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展歷史之前，我們先介紹下目前主流半導(dǎo)體行業(yè)的兩種運(yùn)作模式：

1、IDM（Integrated Device Manufacture整合組件制造商）模式：以Samsung、Intel等為代表，集設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)于一身；

2、垂直分工模式（圖2）：芯片設(shè)計(jì)公司(Fabless)負(fù)責(zé)芯片的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)好的芯片版圖交由晶圓廠(chǎng)（Foundry）進(jìn)行制造，加工完成的晶圓交由封裝測(cè)試廠(chǎng)（OSAT）進(jìn)行切割及封裝等工序，每一個(gè)環(huán)節(jié)由專(zhuān)門(mén)公司負(fù)責(zé)。垂直分工模式將相對(duì)輕資產(chǎn)的設(shè)計(jì)和重資產(chǎn)的制造及封測(cè)分離，有利于研發(fā)的集中投入，加速技術(shù)突破，從而提升了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的運(yùn)作效率。目前垂直分工模式也成為了半導(dǎo)體行業(yè)的主流運(yùn)作模式。

圖2 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的垂直分工模式

從上世紀(jì)50年代開(kāi)始出現(xiàn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)至今，每一次技術(shù)的進(jìn)步和需求的變化，都推動(dòng)了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展：

1950到1970年代

1947年，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了第一只三極管，60年代，仙童公司開(kāi)發(fā)了世界上第一款商用集成電路（IC），其后集成電路（IC）實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)。英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一的戈登·摩爾提出了著名的“摩爾定律”，意為當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。摩爾定律的提出，為后面幾十年半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展指明了方向，半導(dǎo)體行業(yè)也開(kāi)啟了高速發(fā)展的歷程。

1970到1985年代

隨著家電時(shí)代的繁榮，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)模式也逐步轉(zhuǎn)變?yōu)镮DM模式，主流晶圓尺寸3-4英寸，制程1.2um – 0.5um，助推了日本半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。

1985到2010年代

在PC及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域需求的驅(qū)動(dòng)下，垂直化分工模式成為行業(yè)的主要趨勢(shì)，IC設(shè)計(jì)公司（Fabless）與晶圓廠(chǎng)（Foundry）相結(jié)合的方式開(kāi)始成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新模式，主流晶圓尺寸發(fā)展為6-8英寸，制程發(fā)展到40nm，也造就了東亞地區(qū)半導(dǎo)體行業(yè)的繁榮。

2010至今

屬于5G，AI，大數(shù)據(jù)/云，IoT的時(shí)代，在消費(fèi)端需求及技術(shù)進(jìn)步的雙重驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)業(yè)分工進(jìn)一步細(xì)化，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)開(kāi)始崛起，更多的應(yīng)用趨勢(shì)正在推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，主流晶圓尺寸8-12英寸，制程發(fā)展到了驚人的5nm甚至3nm，依然在不斷進(jìn)化。

圖3 半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展歷史，

資料來(lái)源于公開(kāi)渠道及市場(chǎng)信息

后摩爾時(shí)代

過(guò)去的半個(gè)多世紀(jì)，半導(dǎo)體行業(yè)一直遵循著摩爾定律（Moore's law）的軌跡高速的發(fā)展，如今我們的半導(dǎo)體制程節(jié)點(diǎn)已經(jīng)來(lái)到了5nm，借助于EUV光刻等先進(jìn)技術(shù)，正在向3nm甚至更小的節(jié)點(diǎn)演進(jìn)，每進(jìn)步1nm，都需要付出巨大的努力，單純靠提升工藝來(lái)提升芯片性能的方法已經(jīng)無(wú)法充分滿(mǎn)足時(shí)代的需求，半導(dǎo)體行業(yè)也逐步進(jìn)入了后摩爾時(shí)代。

在后摩爾時(shí)代，我們的技術(shù)路線(xiàn)基本按照2個(gè)不同的維度繼續(xù)演進(jìn)：

“More Moore”：繼續(xù)延續(xù)摩爾定律的精髓，以縮小數(shù)字集成電路的尺寸為目的，同時(shí)器件優(yōu)化重心兼顧性能及功耗。

“More than Moore”：芯片性能的提升不再靠單純的堆疊晶體管，而更多地靠電路設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)算法優(yōu)化；同時(shí)，借助于先進(jìn)封裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)異質(zhì)集成(heterogeneous integration)，即把依靠先進(jìn)工藝實(shí)現(xiàn)的數(shù)字芯片模塊和依靠成熟工藝實(shí)現(xiàn)的模擬/射頻等集成到一起以提升芯片性能。

測(cè)試技術(shù)分享—— 5G寬帶PA（功放）測(cè)試

今天的測(cè)試技術(shù)分享，我們給大家?guī)?lái)的是5G sub-6/mm-wave PA技術(shù)簡(jiǎn)介及測(cè)試方法論。

PA技術(shù)的發(fā)展與演進(jìn)：

PA作為通信系統(tǒng)重要的射頻模塊，直接決定了通信設(shè)備的性能，功耗及用戶(hù)體驗(yàn)。尤其是進(jìn)入5G時(shí)代，對(duì)PA的性能要求達(dá)到了前所未有的高度。值得一提的是，在過(guò)去短短的十幾年，PA技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，如下圖PAFEM/RFIC 架構(gòu)的變化。

圖4 PA架構(gòu)發(fā)展

從2008年至今，PA已經(jīng)從分立式模塊（Discrete integration），進(jìn)化成了高度集成的RF/MM集成單片（On-chip mmWave Front-end）。而GaAs，InP，GaN等第2，3代化合物半導(dǎo)體工藝技術(shù)的大量采用，也極大提高了PA的性能，如下圖

圖5 PA工藝總結(jié)

技術(shù)的革新與工藝的發(fā)展，帶來(lái)的是PA的性能及功耗的迅速進(jìn)化，同時(shí)也為測(cè)試帶來(lái)的巨大的挑戰(zhàn)，PA的測(cè)試以復(fù)雜度高，性能要求高著稱(chēng)，測(cè)試項(xiàng)極其繁雜：

基本參數(shù)測(cè)試：

EVM, Channel power, ACP, IM3, Harmonics, Gain, Isolations, Matching, etc.

優(yōu)化性能測(cè)試：

ET/DPD, Noise Figure，Multi-Band

應(yīng)用場(chǎng)景測(cè)試：

mm-Wave和寬帶應(yīng)用，更高集成度的on-wafer在片測(cè)試，基于先進(jìn)封裝的OTA測(cè)試。

如此復(fù)雜的測(cè)試如何完成？

是德科技為小伙伴們提供了從研發(fā)到生產(chǎn)的全套解決方案。

圖6 是德科技PA測(cè)試家族

研發(fā)端，基于PNA-X的射頻全參數(shù)測(cè)試

?PNA-X，是德科技最高性能網(wǎng)絡(luò)儀系列，頻率高達(dá)120GHz，通過(guò)頻率擴(kuò)展器可以進(jìn)一步擴(kuò)展到1.5THz；

?一臺(tái)PNA-X代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多套測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)完整的全參數(shù)測(cè)量，包括小信號(hào)S參數(shù)；增益壓縮；IMD的掃頻測(cè)量；IMD的頻率間隔掃描；噪聲系數(shù)；諧波；頻譜雜散；

?單次連接，多次測(cè)量的On-wafer測(cè)試，通過(guò)Cal All功能，所有通道只需校準(zhǔn)一次，簡(jiǎn)化了校準(zhǔn)流程。

圖7 基于PNA-X的測(cè)試方案

研發(fā)端，基于VXG及UXA/PXA的高性能DPD測(cè)試方案

?VXG，全球首款具有2 GHz調(diào)制帶寬的雙通道44 GHz矢量信號(hào)發(fā)生器；

?UXA，高性能X系列信號(hào)分析儀，具有2 Hz至110 GHz的頻率范圍，適用于5 GHz的寬帶應(yīng)用，及相關(guān)領(lǐng)域的毫米波應(yīng)用；

?N7614C ，用于功率放大器測(cè)試的Signal Studio軟件，測(cè)量AM-AM和AM-PM曲線(xiàn)；在實(shí)際測(cè)試中，使用N7614C自帶的DPD算法，可以使校正后ACPR 14dBc以上。

圖8 基于VXG及UXA/PXA的高性能DPD測(cè)試方案

研發(fā)與生產(chǎn)，基于VXT-III的一體化的測(cè)試方案

?VXT-III，基于PXIe架構(gòu)的高性能，高帶寬，靈活配置收發(fā)信機(jī)；

?380 MHz to 6/8/12 GHz 頻率覆蓋，400/800/1200 MHz帶寬可選，>+20 dBm的發(fā)射功率；

?支持WiFi 6E，UWB，5G等熱門(mén)應(yīng)用；

?可靈活配置的多通道測(cè)試方案。

圖9 靈活配置的VXT3系列

高效的M980xA PXI多端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試方案

?真正全端口VNA；

?每端口有獨(dú)立接收機(jī)，全交叉S參數(shù)，全端口校準(zhǔn)；

?最佳測(cè)試速度，精度和穩(wěn)定性，配置靈活。

圖10 PXI多端口網(wǎng)絡(luò)分析儀

除此之外，是德科技還有包括毫米波網(wǎng)絡(luò)儀N5290A/91A，基站測(cè)試系統(tǒng)S9130A等多種方案供大家選擇，小伙伴們可以在文末的鏈接中下載。

后記

5G/AIoT/大數(shù)據(jù)等技術(shù)的驅(qū)動(dòng)，加之需求端也在不斷豐富，可以預(yù)見(jiàn)，集成電路IC/芯片將會(huì)在未來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間，站在時(shí)代的風(fēng)口浪尖。作為全球測(cè)試行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，是德科技提供芯片測(cè)試領(lǐng)域全面以及專(zhuān)業(yè)的方案，我們也會(huì)不斷的陪伴大家一起成長(zhǎng)，一起感受時(shí)代進(jìn)步的脈搏。

作為IC測(cè)試手記，2021年的開(kāi)篇，我們?yōu)榇蠹覝?zhǔn)備了內(nèi)容豐富的大禮包供大家下載學(xué)習(xí)，包括IC測(cè)試寶典，5G寬帶PA（功放）測(cè)試方案，是德科技新產(chǎn)品PNA-X，VXG，UXA，VXT-III介紹等，更有神秘抽獎(jiǎng)在等待大家。

在往后的日子里，除了會(huì)不斷給大家普及IC行業(yè)的知識(shí)外，我們會(huì)定期為大家?guī)?lái)當(dāng)前的熱門(mén)技術(shù)及技術(shù)介紹，也會(huì)不斷為大家介紹是德科技最新的黑科技，5G芯片，AI芯片，硅光芯片，WiFi-6E芯片，MMIC，高速I(mǎi)O芯片，DDR5，PCIE-5，USB-4，MIPI，UFS敬請(qǐng)期待…