标签: 射频芯片

XL2409 是由深圳市芯岭技术有限公司推出的一款高性能、低功耗的SOC集成无线收发芯片，集成32位单片机XL32F003，M0+内核，嵌入高达64Kbytes flash和8Kbytes SRAM存储器，最高工作频率48MHz。芯片集成多路12C、SPI、USART等通讯外设，1路12bit ADC，5个16bit定时器，以及2路比较器。 XL2409可以在2.400~2.483GHz世界通用ISM频段下工作。该芯片集成了射频接收器、射频发射器、频率综合器、GFSK调制器、GFSK解调器等功能模块，并且支持一对多线网和带ACK的通信模式。性能优异，125K/ 250K / 1M / 2M bps模式的接收灵敏度为-96.5/-95 / -92 /-90dBm，发射输出功率最大可达8dBm。并且发射输出功率、工作频道以及通信数据率均可配置。 我们还有XL2409 开发板让开发者更快上手，使用我们的PY32 LINK或者JI_LINK，ST_LINK都可以开发和调试，使用 Keil 开发环境，上手简单。 XL2409芯片 主要特性 工作频段 ：RF 工作在 2.400~2.483GHz 世界通用 ISM 频段 123。 集成功能模块 ：集成了射频接收器、射频发射器、频率综合器、GFSK 调制器、GFSK 解调器等功能模块 。 通信模式 ：支持一对多组网和带 ACK 的通信模式，发射输出功率、工作频道以及通信数据率均可配置 。 高性能： 抗干扰性好，接收滤波器的邻道抑制度高，接收机选择性好，支持最大数据长度为 128 字节（4 级 FIFO） 低功耗 ：发射模式（0dBm）工作电流 13.7mA，接收模式工作电流 12.3mA，休眠电流 2uA。 集成 MCU ：片内集成 32 位 M0 + 核 MCU，内置 MCU 的工作频率最高 48MHz，嵌入高达 64Kbytes flash 和 8Kbytes SRAM 存储器，集成多路 I2C、SPI、USART 等通讯外设，1 路 12bit ADC，5 个 16bit 定时器，以及 2 路比较器。 外围器件少 ：支持外围 4 个元器件，包括 1 颗晶振和 3 个贴片电容，支持双层或单层印制板设计，可以使用印制板微带天线。 自带通信协议 ：芯片自带部分链路层的通信协议，配置少量的参数寄存器，使用方便。 深圳市芯岭技术有限公司是一家专注于短距离无线通讯，芯片应用解决方案商，从事芯片研发、封测，代理、技术服务、销售，为众多企业提供物联网应用芯片，技术支持，解决方案服务。 我们专注于短距离无线通讯，提供无线芯片、软件技术等解决方案，包括： MCU、2.4G、433MHz、ble、Wi-Fi、等物联网芯片解决方案。 复制

碳化硅作为第三代半导体材料，主要用于功率器件芯片以及射频芯片器件的制造。产业链架构与常规半导体产业链颇为相似，均涵盖衬底制备、外延层生长、芯片设计、芯片制造以及封装测试五大核心环节。 01 碳化硅衬底加工是降本增效重要环节 SiC产业链70%价值量集中在衬底和外延环节。碳化硅衬底、外延成本分别占整个器件的47%、23%，合计约70%，后道的器件设计、制造、封测环节仅占30%。碳化硅衬底的晶圆加工过程主要分为切片、研磨、抛光和清洗。作为晶圆加工的第一道工序，切片质量对加工损伤及最终晶圆的质量具有至关重要的影响。因此，碳化硅衬底加工不仅是提升产品质量的关键，更是实现降本增效的重要环节。 02 碳化硅衬底切割技术 碳化硅衬底切割技术是将SiC晶锭按特定方向精准切割成晶体薄片的过程，旨在获得翘曲度小、厚度均匀的晶片。切割方式的选择与切割质量的把控，对晶片的厚度、表面粗糙度、尺寸精度、材料耗损度以及生产成本等多个方面均产生显著影响。目前碳化硅晶锭切割工艺主要包括砂浆线切割、金刚石线切割和激光切割。 在国内市场，砂浆线切割技术虽广泛应用，但因其损耗大、效率低、污染严重，正逐步被金刚线切割或激光切割技术取代。砂浆线切割技术虽然可加工较薄晶圆（切片厚度<0.3mm），切缝窄且切割厚度均匀，材料损耗相对较小，但该技术存在切割速度低、磨粒利用率低、砂浆液难回收且污染环境的问题。此外，游离磨粒对钢线的磨削作用会导致晶片厚度不均匀，降低线锯使用寿命。 金刚石线切割技术通过将金刚石磨粒牢固地固结在切割线上，利用高速往返运动实现高效切割。其加工效率远超砂浆线切割数倍，但伴随着切口较大、表面粗糙度较高的问题，材料损失可高达46%，切缝宽度通常超过200μm。由于金刚砂与碳化硅（SiC）的硬度相近（莫氏硬度达9.5级，仅次于钻石），使得反复低速磨削过程既耗时又费力，且刀具磨损频繁。例如，切割一片100mm（4英寸）的SiC晶片就需耗时6～8小时，且容易产生碎片。 在降本增效的推动下，对碳化硅（SiC）晶锭的切割要求切出更多、更薄的衬底，同时随着晶圆尺寸向8英寸量产及未来12英寸的发展，切割工艺面临更严格的挑战。激光切割通过高能激光束照射工件，使局部熔融气化，实现非接触、无机械应力损伤的灵活加工，且无刀具损耗、水污染，设备维护成本低。以20毫米SiC晶锭为例，传统线锯可生产30片350微米的晶圆，而激光切片技术则可生产50多片，且由于晶圆几何特性更优，单片厚度可减至200微米，从而使单个晶锭的晶圆产量增至80多片。日本DISCO公司的KABRA激光切割技术，在加工6英寸、20毫米厚的碳化硅晶锭时，生产率提高了四倍。随着技术进步和SiC衬底尺寸增大，激光切割技术正有望逐步取代传统的金刚线切割和砂浆线切割。 03 碳化硅 激光切割 激光切割按照切割方式又可以分为水导激光切割、激光剥离、激光冷切割。 水导激光切割技术 （LaserMicroJet, LMJ），又称激光微射流技术，由瑞士Synova公司开发，利用高压水柱引导激光进行精确切割。该技术在大尺寸碳化硅晶圆切割上仍存技术瓶颈，但6寸以内已无问题。其优势在于切割质量高，端面粗糙度普遍小于Ra＜1μm，且切割速度快，薄晶圆切割速度可达200mm/s。国内哈工大、长春理工等高校正积极研发，目前可实现产业化的喷嘴为80μm。水导激光精度高（公差为+/-3µm），可切割任意形状，且适用于厚材料切割。 激光剥离： 激光剥离技术是一种高效的碳化硅晶片切割方法，它通过将激光垂直照射并聚焦到晶锭内部特定深度，使表面层发生改性，从而轻松从晶锭上剥离出晶片。与传统的线切割技术相比，激光剥离技术将切割时间大幅缩短至仅需17分钟，同时显著降低材料损失率，从根本上避免了锯口损失，使得晶片产出能提高44%，特别适用于大尺寸晶圆的切割。此外，该技术还省去了晶片研磨环节，有效节省了时间、设备和人力成本。 激光冷切割： 激光冷切割技术通过激光照射碳化硅晶锭形成剥落层，并利用聚合物冷却步骤将微裂纹处理为主裂纹，实现晶圆的无损分离。该技术具有显著优势：每片晶圆总切口损失小于100μm，SiC晶圆良率提高90%，原材料损耗大幅减少，产能提高近2倍，成本降低20%～30%。飞凌收购的Siltectra公司掌握的此技术，实现了半导体级20~200μm厚度的无损切割，英飞凌应用后单个晶锭芯片产量翻倍，良率提升至90%，成本显著降低。 此文来源未来产链，部分数据来源于网络资料。文章不用于商业目的，仅供行业人士交流，引用请注明出处。

XL2412P芯片是-款高性能低功耗的SOC集成无线收发芯片,集成MO核MCU,工作在2.400~2.483GHz世界通用ISM频段。该芯片集成了射频接收器、射频发射器、频率综合器、GFSK 调制器、GFSK解调器等功能模块,并且支持一对多线网和带ACK的通信模式。发射输出功率、工作频道以及通信数据率均可配置。芯片已将多颗外围贴片阻容感器件集成到芯片内部。容易过FCC等认证。 XL2412P内含32位ARM Cortex M0+内核MCU,宽电压工作范围的MCU。嵌入了24Kbytes flash和3Kbytes SRAM存储器，最高工作频率24MHz。芯片集成多路12C、USART等通讯外设, 1路12bit ADC, 2个16bit定时器，以及2路比较器。 XL2412P芯片特性： 频率范围：2.400~2.483GHZ，可在该范围内进行通信。 低功耗：在发射模式下，工作电流为13.7mA；在接收模式下，工作电流为12.3mA；在休眠状态下，电流小于2uA，能够实现节能。 简化外围器件：支持仅需4个外围元器件，包括1颗晶振和3个贴片电容。同时支持双层或单层印制板设计，并且可以使用印制板微带天线。 内置通信协议：芯片自带部分链路层的通信协议，使用方便。此外，还具备少量的参数寄存器可供配置。 优异性能：在125K / 250K / 1M / 2M bps模式下，接收灵敏度分别为-96.5 / -95 / -92 / -90dBm；最大发射输出功率可达8dBm。同时，该芯片具备良好的抗干扰性，高邻道抑制度和良好的接收机选择性，使其易于通过FCC等认证。 数据长度支持：支持最大数据长度为128字节，具备4级FIFO缓存。 晶振精度要求：1M / 2Mbps模式下，需要+40ppm的晶振精度和12pF的负载电容。 125K/ 250kbps模式，需要晶振精度+20ppm&CL=12pF BLE广播包模式，需要晶振精度+10ppm&CL=12pF 通信方式：使用GFSK（Gaussian Frequency Shift Keying）通信方式。 自动应答与自动重传：支持自动应答和自动重传功能，提高通信可靠性。 XL2412P应用领域： 无线鼠标键盘； 无线游戏手柄； 有源无线标签； 电视和机顶盒遥控器； 遥控玩具； 智能家居及安防系统。

传统来说，一部可支持打电话、发短信、网络服务、APP应用的手机，一般包含五个部分部分：射频部分、基带部分、电源管理、外设、软件。 射频部分：一般是信息发送和接收的部分； 基带部分：一般是信息处理的部分； 电源管理：一般是节电的部分，由于手机是能源有限的设备，所以电源管理十分重要； 外设：一般包括LCD，键盘，机壳等； 软件：一般包括系统、驱动、中间件、应用。 在手机终端中，最重要的核心就是射频芯片和基带芯片。射频芯片负责射频收发、频率合成、功率放大；基带芯片负责信号处理和协议处理。那么射频芯片和基带芯片是什么关系？ 射频芯片和基带芯片的关系 先讲一下历史，射频（Radio Frenquency）和基带（Base Band）皆来自英文直译。其中射频最早的应用就是Radio——无线广播（FM/AM），迄今为止这仍是射频技术乃至无线电领域最经典的应用。 基带则是band中心点在0Hz的信号，所以基带就是最基础的信号。有人也把基带叫做“未调制信号”，曾经这个概念是对的，例如AM为调制信号（无需调制，接收后即可通过发声元器件读取内容）。 但对于现代通信领域而言，基带信号通常都是指经过数字调制的，频谱中心点在0Hz的信号。而且没有明确的概念表明基带必须是模拟或者数字的，这完全看具体的实现机制。 言归正传，基带芯片可以认为是包括调制解调器，但不止于调制解调器，还包括信道编解码、信源编解码，以及一些信令处理。而射频芯片，则可看做是最简单的基带调制信号的上变频和下变频。 所谓调制，就是把需要传输的信号，通过一定的规则调制到载波上面让后通过无线收发器（RF Transceiver）发送出去的工程，解调就是相反的过程。 工作原理与电路分析 射频简称RF射频就是射频电流，是一种高频交流变化电磁波，为是Radio Frequency的缩写，表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围在300KHz～300GHz之间。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。高频（大于10K）；射频（300K-300G）是高频的较高频段；微波频段（300M-300G）又是射频的较高频段。射频技术在无线通信领域中被广泛使用，有线电视系统就是采用射频传输方式。 射频芯片指的就是将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形， 并通过天线谐振发送出去的一个电子元器件，它包括功率放大器、低噪声放大器和天线开关。射频芯片架构包括接收通道和发射通道两大部分。 射频电路方框图 接收电路的结构和工作原理 接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波，高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息(RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N);送到逻辑音频电路进一步处理。 该电路掌握重点：1、接收电路结构；2、各元件的功能与作用；3、接收信号流程。 1.电路结构 接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管(低噪声放大器)、中频集成块(接收解调器)等电路组成。早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。 接收电路方框图 2.各元件的功能与作用 1)、手机天线： 结构：(如下图) 由手机天线分外置和内置天线两种;由天线座、螺线管、塑料封套组成。 作用：a)、接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。b)、发射时把功放放大后的交流电流转化为电磁波信号。 2)、天线开关： 结构：(如下图) 手机天线开关(合路器、双工滤波器)由四个电子开关构成。 作用：a)、完成接收和发射切换; b)、完成900M/1800M信号接收切换。 逻辑电路根据手机工作状态分别送出控制信号(GSM-RX-EN;DCS- RX-EN;GSM-TX-EN;DCS- TX-EN)，令各自通路导通，使接收和发射信号各走其道，互不干扰。 由于手机工作时接收和发射不能同时在一个时隙工作(即接收时不发射，发射时不接收)。因此后期新型手机把接收通路的两开关去掉，只留两个发射转换开关;接收切换任务交由高放管完成。 3)、滤波器： 结构：手机中有高频滤波器、中频滤波器。 作用：滤除其他无用信号，得到纯正接收信号。后期新型手机都为零中频手机;因此，手机中再没有中频滤波器。 4)、高放管(高频放大管、低噪声放大器)： 结构：手机中高放管有两个：900M高放管、1800M高放管。都是三极管共发射极放大电路;后期新型手机把高放管集成在中频内部。 高频放大管供电图 作用：a)、对天线感应到微弱电流进行放大，满足后级电路对信号幅度的需求。b)、完成900M/1800M接收信号切换。 原理：a)、供电：900M/1800M两个高放管的基极偏压共用一路，由中频同时路提供;而两管的集电极的偏压由中频CPU根据手机的接收状态命令中频分两路送出;其目的完成900M/1800M接收信号切换。 b)、原理：经过滤波器滤除其他杂波得到纯正935M-960M的接收信号由电容器耦合后送入相应的高放管放大后经电容器耦合送入中频进行后一级处理。 5)、中频(射频接囗、射频信号处理器)： 结构：由接收解调器、发射调制器、发射鉴相器等电路组成;新型手机还把高放管、频率合成、26M振荡及分频电路也集成在内部(如下图)。 作用： a)、内部高放管把天线感应到微弱电流进行放大； b)、接收时把935M-960M(GSM)的接收载频信号(带对方信息)与本振信号(不带信息)进行解调，得到67.707KHZ的接收基带信息； c)、发射时把逻辑电路处理过的发射信息与本振信号调制成发射中频； d)、结合13M/26M晶体产生13M时钟(参考时钟电路)； e)、根据CPU送来参考信号，产生符合手机工作信道的本振信号。 3.接收信号流程 手机接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号，经过天线开关接收通路，送高频滤波器滤除其它无用杂波，得到纯正935M-960M(GSM)的接收信号，由电容器耦合送入中频内部相应的高放管放大后，送入解调器与本振信号(不带信息)进行解调，得到67.707KHZ的接收基带信息(RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N)；送到逻辑音频电路进一步处理。 发射电路的结构和工作原理 发射时，把逻辑电路处理过的发射基带信息调制成的发射中频，用TX-VCO把发射中频信号频率上变为890M-915M(GSM)的频率信号。经功放放大后由天线转为电磁波辐射出去。 该电路掌握重点：(1)、电路结构；(2)、各元件的功能与作用；(3)、发射信号流程。 1.电路结构 发射电路由中频内部的发射调制器、发射鉴相器;发射压控振荡器(TX-VCO)、功率放大器(功放)、功率控制器(功控)、发射互感器等电路组成。(如下图) 发射电路方框图 2.各元件的功能与作用 1)、发射调制器： 结构：发射调制器在中频内部，相当于宽带网络中的MOD。 作用：发射时把逻辑电路处理过的发射基带信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N)与本振信号调制成发射中频。 2)、发射压控振荡器(TX-VCO)： 结构：发射压控振荡器是由电压控制输出频率的电容三点式振荡电路;在生产制造时集成为一小电路板上，引出五个脚：供电脚、接地脚、输出脚、控制脚、900M/1800M频段切换脚。当有合适工作电压后便振荡产生相应频率信号。 作用：把中频内调制器调制成的发射中频信号转为基站能接收的890M-915M(GSM)的频率信号。 原理：众所周知，基站只能接收890M-915M(GSM)的频率信号，而中频调制器调制的中频信号(如三星发射中频信号135M)基站不能接收的，因此，要用TX-VCO把发射中频信号频率上变为890M-915M(GSM)的频率信号。 当发射时，电源部分送出3VTX电压使TX-VCO工作，产生890M-915M(GSM)的频率信号分两路走：a)、取样送回中频内部，与本振信号混频产生一个与发射中频相等的发射鉴频信号，送入鉴相器中与发射中频进行较;若TX-VCO振荡出频率不符合手机的工作信道，则鉴相器会产生1-4V跳变电压(带有交流发射信息的直流电压)去控制TX-VCO内部变容二极管的电容量，达到调整频率准确性目的。b)、送入功放经放大后由天线转为电磁波辐射出去。 从上看出：由TX-VCO产生频率到取样送回中频内部，再产生电压去控制TX-VCO工作;刚好形成一个闭合环路，且是控制频率相位的，因此该电路也称发射锁相环电路。 3)、功率放大器(功放)： 结构：目前手机的功放为双频功放(900M功放和1800M功放集成一体)，分黑胶功放和铁壳功放两种;不同型号功放不能互换。 作用：把TX-VCO振荡出频率信号放大，获得足够功率电流，经天线转化为电磁波辐射出去。 值得注意：功放放大的是发射频率信号的幅值，不能放大他的频率。 功率放大器的工作条件： a)、工作电压(VCC)：手机功放供电由电池直接提供(3.6V)； b)、接地端(GND)：使电流形成回路； c)、双频功换信号(BANDSEL)：控制功放工作于900M或工作于1800M； d)、功率控制信号(PAC)：控制功放的放大量(工作电流)； e)、输入信号(IN);输出信号(OUT)。 4)、发射互感器： 结构：两个线径和匝数相等的线圈相互靠近，利用互感原理组成。 作用：把功放发射功率电流取样送入功控。 原理：当发射时功放发射功率电流经过发射互感器时，在其次级感生与功率电流同样大小的电流，经检波(高频整流)后并送入功控。 5)、功率等级信号： 所谓功率等级就是工程师们在手机编程时把接收信号分为八个等级，每个接收等级对应一级发射功率(如下表)，手机在工作时，CPU根据接的信号强度来判断手机与基站距离远近，送出适当的发射等级信号，从而来决定功放的放大量(即接收强时，发射就弱)。 附功率等级表： 6)、功率控制器(功控)： 结构：为一个运算比较放大器。 作用：把发射功率电流取样信号和功率等级信号进行比较，得到一个合适电压信号去控制功放的放大量。 原理：当发射时功率电流经过发射互感器时，在其次级感生的电流，经检波(高频整流)后并送入功控;同时编程时预设功率等级信号也送入功控;两个信号在内部比较后产生一个电压信号去控制功放的放大量，使功放工作电流适中，既省电又能长功放使用寿命(功控电压高，功放功率就大)。 3.发射信号流程 当发射时，逻辑电路处理过的发射基带信息(TXI-P;TXI-N;TXQ-P;TXQ-N)，送入中频内部的发射调制器，与本振信号调制成发射中频。而中频信号基站不能接收的，要用TX-VCO把发射中频信号频率上升为890M-915M(GSM)的频率信号基站才能接收。当TX-VCO工作后，产生890M-915M(GSM)的频率信号分两路走： a)、一路取样送回中频内部，与本振信号混频产生一个与发射中频相等的发射鉴频信号，送入鉴相器中与发射中频进行较;若TX-VCO振荡出频率不符合手机的工作信道，则鉴相器会产生一个1-4V跳变电压去控制TX-VCO内部变容二极管的电容量，达到调整频率目的。 b)、二路送入功放经放大后由天线转化为电磁波辐射出去。为了控制功放放大量，当发射时功率电流经过发射互感器时，在其次级感生的电流，经检波(高频整流)后并送入功控;同时编程时预设功率等级信号也送入功控;两个信号在内部比较后产生一个电压信号去控制功放的放大量，使功放工作电流适中，既省电又能长功放使用寿命。 国产射频芯片产业链现状 在射频芯片领域，市场主要被海外巨头所垄断，海外的主要公司有Qrovo，skyworks和Broadcom；国内射频芯片方面，没有公司能够独立支撑IDM的运营模式，主要为Fabless设计类公司；国内企业通过设计、代工、封装环节的协同，形成了“软IDM“”的运营模式。 射频芯片设计方面 ，国内公司在5G芯片已经有所成绩，具有一定的出货能力。射频芯片设计具有较高的门槛，具备射频开发经验后，可以加速后续高级品类射频芯片的开发。目前，具备射频芯片设计的公司有紫光展锐、唯捷创芯、中普微、中兴通讯、雷柏科技、华虹设计、江苏钜芯、爱斯泰克等。 射频芯片代工方面 ，台湾已经成为全球最大的化合物半导体芯片代工厂，台湾主要的代工厂有稳懋、宏捷科和寰宇，国内仅有三安光电和海威华芯开始涉足化合物半导体代工。三安光电是国内目前国内布局最为完善，具有GaAs HBT/pHEMT和 GaNSBD/FET 工艺布局，目前在于国内200多家企事业单位进行合作，有10多种芯片通过性能验证，即将量产。海威华芯为海特高新控股的子公司，与中国电科29所合资，目前具有GaAs 0.25um PHEMT工艺制程能力。 射频芯片封装方面 ，5G射频芯片一方面频率升高导致电路中连接线的对电路性能影响更大，封装时需要减小信号连接线的长度；另一方面需要把功率放大器、低噪声放大器、开关和滤波器封装成为一个模块,一方面减小体积另一方面方便下游终端厂商使用。为了减小射频参数的寄生需要采用Flip-Chip、Fan-In和Fan-Out封装技术。 Flip-Chip和Fan-In、Fan-Out工艺封装时，不需要通过金丝键合线进行信号连接，减少了由于金丝键合线带来的寄生电效应，提高芯片射频性能；到5G时代，高性能的Flip-Chip/Fan-In/Fan-Out结合Sip封装技术会是未来封装的趋势。