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用芯创造未来

给手机装上“石家庄芯”,要分几步走?

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2024-03-12

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3月12日,在石家庄市鹿泉区河北新华北集成电路有限公司的实验室里,该公司总经理助理唐军华拿起桌上一颗豆粒大小的黑色块状物体,放在指尖上给记者看:“靠的就是它。这是一款移动通信射频前端低噪声放大器芯片。”

深耕集成电路领域

给手机装上“石家庄芯”,要分几步走?

3月12日,在河北新华北集成电路有限公司调测室里,工程师正操控设备给芯片做“体检”。 河北日报记者董昌摄

手机通话,靠什么实现话质清晰又不失真?

3月12日,在石家庄市鹿泉区河北新华北集成电路有限公司的实验室里,该公司总经理助理唐军华拿起桌上一颗豆粒大小的黑色块状物体,放在指尖上给记者看:“靠的就是它。这是一款移动通信射频前端低噪声放大器芯片。”

一颗“小豆粒”,真有那么大作用?

记者在显微镜下看到,这颗“小豆粒”里有很多线条交叉分布。“它能把有用信号放大,还能保证声音不失真,手机和5G基站都离不开它。”唐军华说,他们自主研发的这款芯片实现了国产化替代,三阶互调、噪声系数等指标均达到国际先进水平。

时间回到2018年,新华北集成电路有限公司生产的低噪声放大器芯片与国外同类产品相比还有不小差距。

“当时,我们的芯片噪声系数大,互调也不高,声音严重失真。”唐军华解释道,“解决这些难题需要尽快突破技术瓶颈。这就好比在一个通道里有两种声音,既要把想要的声音放大,又要把另一个声音降到最低,传出的声音还要保持原声。”

新华北集成电路有限公司组织所有技术人员召开技术研讨会。“移动通信产品要占领市场,通话质量是第一关。我们必须攻克这个难题。”“国外企业能实现的,我们加大研发力度也一定能做到。”会上,大家达成共识。

随后3年多的时间里,公司芯片研发带头人高博和张晓朋组织相关人员,围绕低噪声放大器芯片开展了4轮技术创新迭代和流片。

工艺设计上,提升沟道浓度,改善器件跨导特性,降低器件本体非线性;电路设计上,采用线性最优偏置法,找到有源器件的最优工作状态……

2021年,该公司研发的低噪声放大器芯片多项指标达到国际先进水平。“之所以能取得成功,得益于公司在创新研发上不计成本的投入。”唐军华说,公司从2019年开始,每年研发经费都增加1000万元以上,持续实施关键核心技术攻关。

产品开始批量生产,国内移动通信企业的订单接踵而至。

这时又遇到了新烦恼。“每一颗芯片都必须经过测试才能进入市场,就像农民会将收获后的小麦抛在空中,利用风吹走空瘪的麦壳,留下饱满的麦粒。”唐军华说。

不同的是,芯片测试并不是简单的筛选,而是要闯过一道道极为严苛的“关卡”。“刚开始流片时,我们的芯片良率仅有50%。”唐军华记忆犹新。

芯片测试,关键靠设备。

对标国际一流实验室,新华北集成电路有限公司购买数十台不同类型的高端设备,搭建了芯片自动化测试系统,牢牢把控芯片质量关。

该公司研发部副主任丁理想从事集成电路研发已有十多年,深谙芯片测试的原理。

透过调测室洁净的玻璃窗,看着工程师们正操控设备给芯片做“体检”,丁理想娓娓道来:“芯片测试,不仅是封装后的成品测试,还要把测试品控贯穿到研发生产的每个环节,包括设计阶段的仿真验证、流片制造阶段的过程工艺检测等。”

“我们坚持从芯片设计到流片进行全过程、多环节检测,再加上每个阶段要求的参数指标都高于出厂指标,才有了现在流片时95%的良率。”丁理想说,目前公司仅低噪声放大器芯片年产能就超3000万颗。

从有到优,是新华北集成电路有限公司多年来深耕集成电路领域的缩影。近年来,公司先后拿到国家科学技术进步奖二等奖、中国电子学会科学技术奖二等奖,建成了河北省卫星通信射频技术创新中心、省移动通信用射频集成电路重点实验室等。

“现在,公司实现量产的有低噪声放大器芯片、卫星互联网多功能芯片、车载激光雷达用驱动器等20多种高端电子产品。”唐军华说,他们正围绕卫星互联网应用场景方面的研发创新,加快布局空天信息领域新赛道。(记者董昌)

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石家庄新一代电子信息产业

石家庄力推新一代电子信息产业发展,现拥有国家级创新平台10个、省级创新平台123个,涌现出5G基站用射频芯片、碳化硅外延片、新一代SC(应力补偿)切晶体谐振器、MEMS(微型电子机械系统)传感器等一批创新成果。目前该市共拥有年营业收入超10亿元的新一代电子信息企业11家、科技领军企业7家、国家级专精特新“小巨人”企业32家。2023年,石家庄新一代电子信息产业首次跃上千亿量级。

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2024-04-07

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2024-03-12

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2023-02-03