法动杯

一、杯赛题目：应用于Sub-6GHz 5G宽带射频芯片模组

二、参赛组别：A组、B组

三、赛题背景

适用于n77/n78/n79/5GHz WiFi 等sub-6GHz 5th-Generation频段的宽带射频芯片模组，需要具备大带宽、高带外抑制、宽带匹配、高方向性等指标。

四、赛题任务

采用基于AI技术的射频电路快速预测与优化的工具EMOptimizer®、芯片级电磁仿真软件UltraEM®以及系统级电路仿真优化平台FDSPICE®设计一款工作于3.3GHz-6GHz频段的射频芯片模组，该模组中包含有覆盖整个频段的宽带滤波器、匹配电路以及Hybrid 90°耦合器，如图1所示。利用成熟的IPD等芯片化工艺，在尽可能小的芯片面积范围内提供大带宽、高带外抑制等指标，同时具备低插损和平滑的相位、振幅平衡等特性。

1．推荐采用的工艺及PDK：采用法动科技EDA工具中自带的generic lib

【技术补充说明】

若采用非标准PDK或其他工艺制程，需在UltraEM®仿真环境中进行以下配置调整：

• 金属层厚度参数需与generic lib工艺库保持一致• 金属电导率参数应设置为铜的标准电导率（5.8×10⁷ S/m）

• 版图实现与验证须使用三维全波电磁仿真工具UltraEM®完成
• 根据评分标准要求：版图的AI实现部分仍需基于EMOptimizer®模型库及工艺进行构建，验证工作通过EMOptimizer®标准模型库完成

2．设计指标：

（1）工作频率：3.3 GHz ~ 6 GHz

（2）滤波器带内插损：<1.2 dB

（3）滤波器带内回损：>15 dB

（4）滤波器带外抑制：7GHz-10GHz>20dB; 1GHz-2GHz >23dB

（5）耦合器带内插损：<4.5dB（即S21和S31均大于-4.5dB）

（6）耦合器隔离度：>20dB

（7）耦合器相位不平衡度：90°-5°<绝对值<90°+5°

（8）耦合器幅度不平衡度：<1dB

（9）匹配网络：S12>-0.3dB，S11<-15dB

（10）宽带耦合器的输入端口的特征阻抗为75Ω，输出端口的特征阻抗50Ω；宽带滤波器的输入、输出端口的特征阻抗均为50Ω

3．附加题或进阶指标：

（1）具备尽可能小的面积

（2）提供滤波器、耦合器、匹配网络的整体版图电磁仿真或AI仿真结果

（3）采用所设计的耦合器给贴片天线馈电并实现右旋圆极化，推荐采用法动科技的高速印刷电路版电路、微带天线、封装等的电磁仿真专家SuperEM®

五、杯赛阶段及提交内容：

1．中期汇报

中期报告（具体形式根据届时大赛通知）；

2．初赛、分赛区及总决赛提交内容：

（1）汇报PPT：项目介绍、关键技术介绍、性能指标

（2）详细设计方案：关键技术原理分析，设计过程详细说明（包括器件的原理图和版图设计过程和layout细节）

（3）原理图，版图及验证验证文档：每一项指标的testbench说明以及仿真结果，只接受后仿结果

（4）备注：初赛和分区赛要求各个无源器件（滤波器、耦合器、匹配网络）独立做AI及电磁仿真即可，总决赛要求电路中的无源器件做整体的AI及电磁仿真

六、评分标准：

七、参考资料

1．H. Jia, C. C. Prawoto, B. Chi, Z. Wang and C. P. Yue, "A Full Ka-Band Power Amplifier With 32.9% PAE and 15.3-dBm Power in 65-nm CMOS," in IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 65, no. 9, pp. 2657-2668, Sept. 2018, doi: 10.1109/TCSI.2018.2799983.

2．J. Zhang, J. -X. Xu, C. Yao and X. Y. Zhang, "Miniaturized High-Selectivity High-Resistivity-Silicon IPD Bandpass Filter Based on Multiple Transmission Paths," in IEEE Electron Device Letters, vol. 45, no. 4, pp. 534-537, April 2024, doi: 10.1109/LED.2024.3364692.

3．C. -H. Tseng and Y. -T. Chen, "Design and Implementation of New 3-dB Quadrature Couplers Using PCB and Silicon-Based IPD Technologies," in IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, vol. 6, no. 5, pp. 675-682, May 2016, doi: 10.1109/TCPMT.2016.2550562.

八、其他注意事项

1．参加企业命题杯赛的作品，杯赛出题企业有权在同等条件下优先购买参加本企业杯赛及单项奖获奖团队作品的知识产权。

2．大赛组委会和杯赛企业对参赛作品提交的材料，在大赛相关环节中有使用权和展示权。

3．参赛项目可以参考现有公开发表的文献和论文内容，但应当在技术论文和答辩PPT中注明来源，且不能将参考的内容作为自己作品的创新部分。

（请参赛团队务必有一名成员添加报名杯赛的答疑钉钉群中，以便及时获取杯赛最新通知及进展，避免遗漏重要信息，群号码及入群方式：点击查看）