Design of X-band Core Chip Using 0.25-㎛ GaAs pHEMT Process

We herein present the design and fabrication of a Rx core chip operating in the X-band (10.5~13 GHz) using Win's commercial $0.25-{\mu}m$ GaAs pHEMT process technology. The X-band core chip comprises a low-noise amplifier, a four-bit phase shifter, and a serial-to-parallel data converter. The size is $1.75mm{\times}1.75mm$, which is the state-of-the-art size. The gain and noise figure are more than 10 dB but less than 2 dB, and both the input and output return losses are less than 10 dB. The RMS phase error is less than $5^{\circ}$, and the P1dB is 2 dBm at 12.5 GHz, the performance of which is equivalent to other GaAs core chips. The fabricated core chip was packaged in a QFN package type with a size of $3mm{\times}3mm$ for the convenience of assembly. We confirmed that the performance of the packaged core chip was almost the same as that of the chip itself.

0.25 ㎛ GaAs pHEMT 공정을 이용한 X-대역 코아-칩의 설계

본 논문에서는 Win 사의 상용 $0.25{\mu}m$ GaAs pHEMT 공정 기술을 이용하여 X-대역(10.5~13 GHz)에서 동작하는 수신부 코아-칩의 설계 및 제작을 보였다. X-대역 코아-칩은 저잡음증폭기, 4-비트 위상천이기, 직렬-병렬 컨버터(SPC: Serial to parallel data converter)로 구성되며, 크기는 $1.75{\times}1.75mm^2$로 지금까지 보고된 코아-칩 중 가장 소형의 크기를 갖는다. 사용 주파수 대역에서 이득 및 잡음지수는 각각 10 dB 이상, 2 dB 미만, 입출력 반사손실은 10 dB 미만이다. RMS 위상 오차는 12.5 GHz에서 $5^{\circ}$ 미만, P1dB는 2 dBm으로 타 코아-칩과 대등한 성능을 갖는다. 제작된 코아칩은 조립의 편의를 제공하기 위해 $3{\times}3mm^2$ 크기를 갖는 QFN 패키지로 패키지되었으며, 패키지된 코아-칩의 성능은 칩-자체의 성능과 거의 같음을 확인하였다.