|
|
EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
1 B) }- R' g$ p; n( O) p1 ]
; `) ~: a2 ?6 F3 k& R7 _( f2 ] 多年前曾有一次在国外出差，遇到一群工程师在讨论一个MCM（multi-chip-module）热耗问题，两家供应商的MCM，RF工程师在上头贴了热电偶测温度，测出来的温度差距挺大，完全无法用效率差异来解释。3 Q" x! }; a9 p/ e W+ c* u
: P B- d P# T
我瞄了一眼，插了一句：“里面的RF PA是不是有一个是倒装（flip chip）的，另一个不是？”
5 Q+ n% q( Q0 a+ Q4 i( Q ^& k8 k- K' a: S0 J& a# c! j# B$ ]
一群人愣了一下，然后为头的那位老哥很兴奋的说：“I like this theory!”+ r0 Z$ d$ K6 N0 x
' T, |7 u0 T" Q; V/ V 十年前我在公司里做基站功放，那时候系统部专门招了一位博士来做热仿真，我记得刚开始打交道的时候，她就让我问供应商要他们的热仿真模型，不给的话就要各层材料的热阻和尺寸，然后自己建模做仿真。4 n6 F! m' T% r7 I9 M' B: a* b
6 ]5 e/ [# m4 E, j- T 其实之前我们估结温都很粗糙，在法兰盘（那时候PA module法兰安装的还是主流）上贴一个热电偶，测完温度拿厂商给的热阻一算拉倒。直到这位博士来了，我们才开始精细的计算热分布。, v% ]. P/ ^3 H: V/ P& r5 K
* y) Y3 Z, ^& e) @
那时候RF工程师很多也是不懂热设计的，所以一开始闹了很多笑话：5 y" z6 C7 p& i, j/ l# `. q. N
问：“为啥不在芯片上面贴个散热片？（我脑海中忽然出现了Intel P4红泥小火炉）”+ @" G0 q! ?; s2 z( L5 U
答：“瓷封里面是抽真空或者充惰性气体，加上瓷封本身也是热的不良导体，一级一级的串联热阻巨大，上面再贴散热片效果不佳。”( v. u { |: u7 I f& a
问：“那为啥FPGA上贴着好多？”
+ v- \0 S1 q6 k* j 答：“FPGA的molding材料导热性相比真空、惰性气体或者陶瓷要好得多。”
; [3 r+ Y9 [/ Q! m1 c3 l$ G$ [ 问：“为啥非要我把PA竖着摆？我走线都不好走！”* M& I5 f h# g! C. J* N
答：“PA竖过来之后，从外面看可以跨三道（散热）齿，横着摆只能跨一道。”& P. x3 L+ z' b* @% k2 f& b
再往后五年，又回到基站行业的时候，已经不是当年的菜鸟了，终于能坐下来跟热工程师一起讨论问题了。
, _; F. d/ ~: b( Z, _( |. ~% I" e
) q- e' l! q1 r) V7 d. X2 v! _ 回到最开始的那个问题，为什么我猜那个MCM里面的IC是倒装的？因为倒装芯片会有更多的热耗通过焊球直接向PCB方向扩散（对于通常没有散热片更没有水冷风冷的RF设计来说这是最合理的），相比传统的bonding wire模式（朝向PCB方向）热阻更低、散热效率更高。如果MCM的molding工艺差不多，那么在MCM上表面测到的温度显然不同。
6 W5 s& m6 p+ `) a9 K8 s G
+ }6 ?' D" Z$ s; C$ ?3 F 我刚到Nokia的时候，还不怎么懂手机设计，有一次大家在一起讨论刚遇到的一个GSM modulation spectrum问题，大概是说在低温下调制谱在正负100多kHz左右的地方出现了鼓包，而且只有低温下会出现。$ S/ \7 `. f3 k' X# G+ V
0 e7 v* r ~6 K2 S 我的第一反应是：PA偏置电路自激。
9 r; N/ d2 p0 _9 x8 b& p- [! _
2 O3 f, x) c: x& v7 Z; J 当然，那时候没人理会我这个手机菜鸟的看法。还是按照正常处理流程，一级级查过来，最终还是确认问题在PA上，于是大家把出问题的PA切下来送回厂商分析去了。
/ m+ V% @5 O! k5 w- {% y: [. w/ h! P
过了两个星期，报告回来了：偏置电路上的运放自激。- X0 i; ^) O, H6 U0 ]+ n
4 M, P0 C& c9 [% b7 n6 k 我得说当时的同事们中间没有谁能比我见过更多的自激案例。做PA的天然就要与自激作斗争——我师傅经常笑话我两天之内烧掉五个管子的“光荣事迹”。$ c" L. }. N8 @' N4 G; m$ W/ s
% k/ }+ Y+ [; f# J, k
但是一般的PA自激，往往是出现不正常的输出功率甚至烧掉管子，如果要在正负100多kHz的地方造成稳定的频谱再生，这多半是有个100kHz左右的信号混到了PA里面产生了交调。
4 {6 j: B" `" F& S6 [. z% P6 b3 L% W7 k$ D$ P! L {3 D
那么100kHz左右的信号，说明这个器件大概率是个普通模拟器件而不是RF元件，工作带宽或者频率阈值最多也就这么高。这种元件什么最多呢？运放类或者电压比较器，而在PA的偏置和控制电路里是比较常见的。
2 S8 ?/ u) R0 h3 }- S. x; z0 Q. I8 f* o" b1 r8 G
再加上最重要的一点：低温。低温下器件的增益会变高而稳定性降低，如果这个问题仅仅在低温下可见，那么就有可能是低温下的自激。
# h3 a+ y) h7 Z) c- P. A- a K8 X. W- K/ H. G; o8 O8 [2 y- Y
某次在工厂里有块板子坏了，工程师怀疑是FEM（front-end module）出了问题，就用万用表去量FEM的输出，果然是对地短路了，他认为是PA被击穿了，然后报告就这么写了出去。
+ R6 g) I. I( Q- O `& l& c9 Q9 N7 D7 e Z k, C
我问了一下电流，他们回答电流偏大一点，但是并没有大的离谱，FEM表面也不是很烫。当时我就觉得那工程师量错了——不是说他测量结果有问题，而是说测量结果根本不说明问题。7 S5 G- x/ W' X$ B7 I
. p) j' t0 R0 k+ Y: e& [% l9 u# \ 有很多FEM在设计的时候，为了ESD的考虑，都会在输出口上放一个对地的电感；这个电感的好处是对射频相当于高阻，但是对静电放电可以成为泄放通路。那么用万用表直接量输出口，肯定会因为这个电感的存在而测量到对地短路。4 ~2 w5 ?1 [& `% ]# x: s
: `# C$ B0 ?# ]6 I) x: h2 i
对于PA来说，最糟糕的情况是发射极到集电极之间或者是源极到漏极之间被打穿，这时候量到的一定是对地短路。然而这种情况下第一是会出现大电流（GSM PA的VCC一般是通过一个MOS管直接接到电池供电上的），第二是PA会明显发烫；如果两者都没有出现，一般不是PA击穿。% t* @8 i/ V' e6 c ]9 X% M
: T( r+ ]2 w, q# b3 t
这三个例子，有一个共同点：猜。
7 @9 v: K0 B5 I) ^
; n3 i: s& L2 M5 e1 A; y 工程师在很多时候是找不到直接证据的，或者说获取直接证据有可能需要破坏现场。这时候就要靠猜，先猜一个或者几个合理的方向，再继续深入。
B) L) o J! G3 D% {! ~& |9 k0 O$ l: m9 P, a2 M
对于RF工程师而言，我们的专业领域是很狭窄的，所以在实际工程问题中，光凭RF知识解决问题往往困难重重。所以很多RF工程师都是杂家——沾边的、有关联的甚至是个人感兴趣的都去钻一钻，钻的多了，懂得（不管是皮毛还是深入）多了，猜对的准确率也就水涨船高。9 l' C. k7 x' S7 l1 T* ]
|
|
/1 
发表于 2018-11-20 10:40
收藏
淘帖
支持！
反对！
发表于 2018-12-28 22:56