电子与封装

2022年第22卷第2期 pp.020100

邓小川. “碳化硅功率半导体器技术”专题前言[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20100-.

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SiC MOSFET栅极驱动电路研究综述^*

周泽坤, 曹建文, 张志坚, 张波

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0201

摘要 ( 2198 )

PDF(3737KB) ( 593 )

凭借碳化硅（SiC）材料具有宽禁带、高击穿电场、高电子饱和速率和高导热性等优点，SiC MOSFET广泛应用在高压、高频等大功率场合。传统基于硅（Si）MOSFET的驱动电路无法完全发挥SiC MOSFET的优异性能，针对SiC MOSFET的应用有必要采用合适的栅驱动设计技术。目前，已经有很多学者在该领域中有一定的研究基础，为SiC MOSFET驱动电路的设计提供了参考。对现有基于SiC MOSFET的PCB板级设计技术进行了详细说明，并从开关速度、电磁干扰噪声以及能量损耗等方面对其进行了总结和分析，给出了针对SiC MOSFET驱动电路的设计考虑和建议。

参考文献 |

2022年第22卷第2期 pp.020101

周泽坤, 曹建文, 张志坚, 张波. SiC MOSFET栅极驱动电路研究综述^*[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20101-.

ZHOU Zekun, CAO Jianwen, ZHANG Zhijian, ZHANG Bo. Review ofSilicon Carbide MOSFET Gate Drivers[J]. Electronics & Packaging, 2022, 22(2): 20101-.

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碳化硅器件挑战现有封装技术

曹建武, 罗宁胜, Pierre Delatte, Etienne Vanzieleghem, Rupert Burbidge

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0202

摘要 ( 3006 )

PDF(3695KB) ( 1369 )

碳化硅（SiC）器件的新特性和移动应用的功率密度要求给功率器件的封装技术提出了新的挑战。现有功率器件的封装技术主要是在硅基的绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET）等基础上发展起来的，并一直都在演进，但这些渐进改良尚不足以充分发挥SiC器件的性能，因而封装技术需要革命性的进步。在简述现有封装技术及其演进的基础上，主要从功率模块的角度讨论了封装技术的发展方向。同时讨论了功率模块的新型叠层结构以及封装技术的离散化、高温化趋势，并对SiC器件封装技术的发展方向做出了综合评估。

参考文献 |

2022年第22卷第2期 pp.020102

曹建武, 罗宁胜, Pierre Delatte, Etienne Vanzieleghem, Rupert Burbidge. 碳化硅器件挑战现有封装技术[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20102-.

CAO Jianwu, LUO Ningsheng, DELATTE Pierre, VANZIELEGHEM Etienne, BURBIDGE Rupert. SiC Device t oChallenge Existed Packaging Technologies[J]. Electronics & Packaging, 2022, 22(2): 20102-.

封装、组装与测试

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平行缝焊盖板镀层结构的热分析

蒋涵;徐中国;蒋玉齐

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0209

摘要 ( 412 )

PDF(2870KB) ( 481 )

平行缝焊是陶瓷封装应用最为广泛的高可靠性气密性封装方式之一。由于焊接过程中，盖板表面镀层会发生熔化、破坏等过程，可伐基底会被暴露在环境中，导致盐雾腐蚀失效。利用Abaqus有限元分析软件，选择2种代表性的可伐盖板镀层结构，分析不同加载温度条件下可伐盖板以及其表面镀层的温度分布。仿真结果表明，当可伐盖板采用Ni/Au的镀层结构时，控制焊接温度范围为1200~1400 ℃，有希望保证平行缝焊耐盐雾腐蚀可靠性，并给出其耐盐雾腐蚀机理。

参考文献 |

2022年第22卷第2期 pp.020201

蒋涵;徐中国;蒋玉齐. 平行缝焊盖板镀层结构的热分析[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20201-.

JIANG Han, XU Zhongguo, JIANG Yuqi. Thermal Analysis ofPlating Structure on Parallel Seam Sealing Process[J]. Electronics and Packaging, 2022, 22(2): 20201-.

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封装器件多应力叠加失效仿真分析与验证

李逵;张志祥;杨宇军;刘敏

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0210

摘要 ( 361 )

PDF(2869KB) ( 384 )

针对某双列直插式（DIP）封装器件在整机温循试验中出现的失效现象，分析在器件与电路板焊接环节、电路板与整机装配环节和整机温循试验环节3个工况下可能的失效原因，对原因分别进行单工况和多工况的失效仿真分析。针对不同仿真模型在不同工况下的叠加仿真难题，提出基于ANSYS Workbench有限元软件的多应力叠加仿真方法，对比单一工况和多种工况下的仿真结果。结果表明，DIP封装器件失效的原因是器件在焊接尺寸不匹配、过定位装配和温循试验三种工况下，机械应力和热应力的叠加使玻璃绝缘子产生裂纹导致失效，有限元仿真结果与实验基本吻合。为DIP封装器件在多工况下应力叠加失效的故障机理研究提供一种可参考的仿真方法。

参考文献 |

2022年第22卷第2期 pp.020202

李逵;张志祥;杨宇军;刘敏. 封装器件多应力叠加失效仿真分析与验证[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20202-.

LI Kui, ZHANG Zhixiang, YANG Yujun, LIU Min. Failure Simulation Analysisand Verification of the Package Device Under Multiple Stress Superposition Situation[J]. Electronics and Packaging, 2022, 22(2): 20202-.

电路与系统

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基于FPGA的在线调试软件设计

李卿;董志丹;惠锋

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0203

摘要 ( 960 )

PDF(2113KB) ( 191 )

在线调试在FPGA的设计与开发中不可或缺，而传统的调试方法已无法满足日益发展的FPGA需求。设计了一种基于软核实现在线调试的软件，通过软核实现芯片内信号采集、图形化显示调试信息，并以实际用例详述了在线调试软件对FPGA进行调试的方法和步骤。研究结果表明，该软件具有较好的用户体验、调试效率和调试准确度，对国产化FPGA产业起到积极的推动作用。

参考文献 |

2022年第22卷第2期 pp.020301

李卿;董志丹;惠锋. 基于FPGA的在线调试软件设计[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20301-.

LI Qing, DONG Zhidan, HUI Feng. Design of Online Debugging Software Based on FPGA[J]. Electronics and Packaging, 2022, 22(2): 20301-.

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L波段1200W固态功率放大器的设计^*

孟庆贤;席洪柱;方航;王亮;王林;叶鑫;詹锐

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0204

摘要 ( 201 )

PDF(3165KB) ( 375 )

基于L波段750 W的LDMOS功放管，设计了一种1200 W固态功率放大器，该放大器由功率放大电路、水冷板、稳压电源、控保电路等部分组成，支持连续波和脉冲两种工作方式。通过对放大电路的设计，采用三级级联放大，制作了固态功率源实物样机并进行了测试。测试结果表明，固态功率放大器工作频率为1.3 GHz，带宽±5 MHz，最大输出功率能够达到1300 W，具有体积小、成本低、输出功率稳定、相噪低、谐波抑制度高等优点，能应用于加速器、微波加热、物联网、移动通信等领域。

参考文献 |

2022年第22卷第2期 pp.020302

孟庆贤;席洪柱;方航;王亮;王林;叶鑫;詹锐. L波段1200W固态功率放大器的设计^*[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20302-.

MENG Qingxian, XI Hongzhu, FANG Hang, WANG Liang, WANG Lin, YE Xin, ZHAN Rui. Design of L-Band 1200W Solid State Power Amplifier[J]. Electronics and Packaging, 2022, 22(2): 20302-.

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用于GaN HEMT栅驱动芯片的快速响应LDO电路^*

陈恒江;周德金;何宁业;汪礼;陈珍海

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0205

摘要 ( 199 )

PDF(870KB) ( 343 )

设计了一种用于GaN高电子迁移率晶体管（High-Electron-Mobility Transistor，HEMT）器件栅驱动芯片的快速响应低压差线性稳压器（Low Dropout Regulator，LDO）电路，可为高速变化的数字电路提供快速响应的供电电压。该电路采用动态偏置结构，通过在大负载发生时给误差放大器增加一个额外的动态偏置结构，来加快输出端的瞬态响应速度。基于0.18 μm BCD工艺，完成了电路设计验证。仿真结果显示LDO瞬态响应时间小于0.5 μs，可满足频率达1 MHz的GaN HEMT器件栅驱动芯片应用要求。

参考文献 |

2022年第22卷第2期 pp.020303

陈恒江;周德金;何宁业;汪礼;陈珍海. 用于GaN HEMT栅驱动芯片的快速响应LDO电路^*[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20303-.

CHEN Henjiang, ZHOU Dejin, HE Ningye, WANG Li, CHEN Zhenhai. Fast-Transient LDO Circuitfor GaN HEMT Gate Driving Circuit[J]. Electronics and Packaging, 2022, 22(2): 20303-.

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18 bit 20 MS/s流水线ADC架构及行为级模型设计^*

杨迎;黎飞;刘颖异;唐旭升;苗澎

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0206

摘要 ( 241 )

PDF(1349KB) ( 185 )

为了设计出满足高端仪器仪表、电子通信设备等应用需求的高速高精度模数转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC），提出了一种精度为18 bit、采样率为20 MS/s的流水线ADC架构。使用Verilog-A语言对每一级流水级中的子模数转换电路（Sub-Analog-to-Digital Converter，Sub-ADC）、乘法数模转换电路（Multiplying Digital-to-Analog Converter，MDAC）等关键电路进行建模，进而搭建出该ADC的整体行为级模型，并基于Cadence的Spectre仿真平台进行仿真验证。在理想情况下，得到的有效位数（Effective Number of Bits，ENOB）为18.01 bit，信噪失真比（Signal to Noise and Distortion Ratio，SNDR）为110.44 dB，无杂散动态范围（Spurious Free Dynamic Range，SFDR）为122.41 dB，验证了所设计的流水线ADC的架构和行为级模型的正确性。在加入运放有限增益、电容失配等非理想因素后，该Verilog-A行为级模型也有效反映出非理想因素对电路性能的影响。将行为级模型与数字校准算法联合仿真，证明了所设计的数字算法能够有效降低非理想因素对电路性能产生的影响。

参考文献 |

2022年第22卷第2期 pp.020304

杨迎;黎飞;刘颖异;唐旭升;苗澎. 18 bit 20 MS/s流水线ADC架构及行为级模型设计^*[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20304-.

YANG Ying, LI Fei, LIU Yingyi, TANG Xusheng, MIAO Peng. Architecture and Behavioral Model Design of 18-bit 20 MS/sPipeline ADC[J]. Electronics and Packaging, 2022, 22(2): 20304-.

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众核任务映射算法研究现状与发展趋势^*

吴倩, 王小航

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0207

摘要 ( 176 )

PDF(1222KB) ( 134 )

在众核系统中，并行任务在执行前需要被映射到处理器，这一过程被称为任务映射，任务映射算法对芯片性能影响巨大，所以近年来众核任务映射算法成为研究热点。针对不同的系统架构（如二维和三维众核系统）和优化目标（如通信开销、功耗、温度等）对现有任务映射算法进行综述，并展望了任务映射算法的未来发展趋势。

参考文献 |

2022年第22卷第2期 pp.020305

吴倩, 王小航. 众核任务映射算法研究现状与发展趋势^*[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20305-.

WU Qian, WANG Xiaohang. Current and Emerging Trendsof Task Mapping in Many-Core Systems[J]. Electronics and Packaging, 2022, 22(2): 20305-.

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一种抗辐射LVDS驱动电路IP设计^*

马艺珂;汪逸垚;姚进;花正勇;殷亚楠;周昕杰;颜元凯

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0208

摘要 ( 212 )

PDF(1496KB) ( 194 )

低压差分信号（Low Voltage Differential Signaling，LVDS）在航天通讯领域有着广泛的应用，为解决LVDS驱动器电路在宇宙辐射环境中的单粒子闩锁和总剂量问题，给出了低成本抗辐射解决方案，提出了一种改进结构的抗辐射加固技术，不仅解决了现有工艺下带隙基准电路的温漂问题，而且还可以利用设计的抗辐射单元库来满足抗辐射加固要求，简化了电路设计。基于0.18 μm CMOS工艺模型库，利用Hspice进行仿真，该电路传输速率达到400 Mb/s，具有抗单粒子特性，满足航空航天领域对抗辐射LVDS驱动电路的使用要求。

参考文献 |

2022年第22卷第2期 pp.020306

马艺珂;汪逸垚;姚进;花正勇;殷亚楠;周昕杰;颜元凯. 一种抗辐射LVDS驱动电路IP设计^*[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20306-.

MA Yike, WANG Yiyao, YAO Jin, HUA Zhengyong, YIN Yanan, ZHOU Xinjie, YAN Yuankai. IP Design of Anti-Radiation LVDS Driving Circuit[J]. Electronics and Packaging, 2022, 22(2): 20306-.

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一种新型毫米波差分线和基片集成波导结构的转换设计

陈会永;王晓鹏;孙泽月;王健;陈林;姚武生

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0211

摘要 ( 187 )

PDF(1952KB) ( 179 )

差分线和基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide, SIW）结构由于各自显著的优势，在毫米波系统中得到广泛研究和应用。为了实现毫米波系统高度集成化，提出一种新型毫米波段差分线转基片集成波导结构。为实现工程系统中的通用性，差分线的输入端与射频前端的输出端呈一定夹角，这将导致共模噪声增大，插损恶化，结构体积增大，匹配结构的设计难度增大。通过差分线的过渡结构转角设计以及SIW结构的模式转换设计，在结构上实现了45°夹角的差分传输线输入、射频前端垂直输出，在性能上实现了转换结构的高共模噪声抑制比。对该转换结构进行了建模分析和加工测试，在68~80 GHz频段内，输入、输出端口的回波损耗高于10 dB，插入损耗低于3.39 dB。

参考文献 |

2022年第22卷第2期 pp.020307

陈会永;王晓鹏;孙泽月;王健;陈林;姚武生. 一种新型毫米波差分线和基片集成波导结构的转换设计[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20307-.

CHEN Huiyong, WANG Xiaopeng, SUN Zeyue, WANG Jian, CHEN Lin, YAO Wusheng. Design of a Novel Millimeter-Wave DifferentialLines-Substrate Integrated Waveguide Transition[J]. Electronics and Packaging, 2022, 22(2): 20307-.

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基于UVM的PCI Express总线控制器验证平台

赵赛;闫华;丛红艳;张艳飞

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0212

摘要 ( 1268 )

PDF(1581KB) ( 309 )

针对高速外设部件互连（Peripheral Component Interconnect Express，PCIe）总线控制器数据格式复杂、链路状态繁多的特点，提出了基于System Verilog语言的通用验证方法学（Universal Verification Methodology，UVM）验证平台。相较于传统定向验证方法，该验证平台中的验证用例使用受约束的随机方式对PCIe模块进行充分验证，能自动进行结果比对，并在回归测试中自动收集覆盖率数据。结果表明，该验证平台可以快速定位设计缺陷，在兼顾较好的可重用性和可配置性的同时，实现覆盖率验证目标，大大提高验证效率。

参考文献 |

2022年第22卷第2期 pp.020308

赵赛;闫华;丛红艳;张艳飞. 基于UVM的PCI Express总线控制器验证平台[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20308-.

ZHAO Sai, YAN Hua, CONG Hongyan, ZHANG Yanfei. UVM-Based VerificationPlatform for PCI Express Bus Controller[J]. Electronics and Packaging, 2022, 22(2): 20308-.

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一种ADC电源方案设计与电源完整性分析

倪晓东;赵家安;肖永平;马世娟

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0213

摘要 ( 199 )

PDF(1129KB) ( 274 )

为合理利用机箱空间、减少电源芯片使用数量，提出了一种20片模数转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）芯片供电方案，既可减小不同频段ADC芯片因输入相同电源造成信号干扰的可能，也可减少低压差线性稳压器（Low Dropout Linear Regulator，LDO）的使用数量，充分利用电源芯片的供电能力，大大降低了模块开发成本。与传统电源方案相比，该方案中电源芯片使用数量减少一半，电源布局面积缩小60%。同时通过仿真可提前识别出其中一路LDO芯片输出的2.5 V电压在到达ADC芯片时未能达到ADC芯片输入的最小电压要求。结合静态压降公式提出3种优化方法，均可达到ADC芯片输入的最小电压要求。采用第2种优化方法，回板实测结果显示3个芯片接收到的电源电压差值为0.3 V，与仿真结果一致。

参考文献 |

2022年第22卷第2期 pp.020309

倪晓东;赵家安;肖永平;马世娟. 一种ADC电源方案设计与电源完整性分析[J]. 电子与封装, 2022, 22(2): 20309-.

NI Xiaodong, ZHAO Jiaan, XIAO Yongping, MA Shijuan. Design and IntegrityAnalysis of ADC Power Supply[J]. Electronics and Packaging, 2022, 22(2): 20309-.

封装前沿报道

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CMOS-MEMS薄膜热导率的测量

宋翔宇;许威

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0214

摘要 ( 196 )

PDF(28578KB) ( 127 )