射频开关芯片的制作方法

本发明涉及射频
技术领域：
，特别涉及一种射频开关芯片。
背景技术：
：射频开关，包括开关核和开关控制器，用于控制射频通信号连接发射天线的通断。随着无线技术的迅猛发展，以lte技术为代表3g/4g的无线技术的多模式多频段的智能手机系统中,其模式和频段的数量在不断地增加，例如工作模式有gsm、tdscdma、wcdma和tdd-lte等等，频段覆盖从700mhz到6ghz的范围，智能手机等移动终端通过射频开关选择所需的功率放大倍率，建立模式和频段信号的通道，通过控制不同信号的通断来实现在不同模式和频段间切换。这就需要射频开关在保持线性等性能的情况下，具有更多的通道路径来处理更广的频段。开关核由多个单元电路构成，每个单元电路均由多个晶体管支路串联而成。在包含有多个射频开关的射频开关芯片中，由于单元电路版图摆放方式的杂乱不一致，射频开关之间的距离比较近，导致射频开关之间会有信号串扰、射频发射辐射和传导辐射等电磁干扰(emi)，影响信号的传输，降低射频开关的性能。电磁兼容(emc)能力降低，开关单元的性能由于电磁兼容不好而更容易导致性能受损。目前提高电磁兼容(emc)的方法大都是采用滤波和接地屏蔽，但是这些方法会增加面积和成本。技术实现要素：本发明的主要目的是提出一种射频开关芯片，旨在解决射频开关芯片的电磁兼容(emc)问题。为实现上述目的，本发明提出一种射频开关芯片，包括包括信号端口、天线、n个第一开关模块、n个第二开关模块、偏置和控制电路，n个所述第一开关模块和n个所述第二开关模块的每一开关模块通过信号线串联连接于所述信号端口和所述天线之间；n个所述第一开关模块设置在所述天线的一侧，n个所述第一开关模块自首至尾成排设置，n个所述第一开关模块至所述中轴线的垂直距离自首至尾依次远离所述中轴线设置，n个所述第一开关模块和n个所述第二开关模块以所述天线为中轴线对称设置；所述偏置和控制电路分别与n个所述第一开关模块和n个所述第二开关模块连接，所述偏置和控制电路，用于控制n个所述第一开关模块中的一个开关模块或者n个所述第二开关模块中的一个开关模块导通，以供所述信号端口和所述天线之间通过唯一导通的开关模块传输信号。可选地，所述成排设置的n个所述第一开关模块排列方向与n个所述第一开关模块和n个所述第二开关模块的对称轴延伸方向一致，n个所述第二开关模块对应n个所述第一开关模块设置。可选地，所述多排第一开关模块在其排列方向的每一垂直方向上具有一个第一开关模块，n个所述第二开关模块对应n个所述第一开关模块设置。可选地，其特征在于，n个所述第一开关模块中任意两相邻的第一开关模块之间的间距大于或者等于150微米；和/或，n个所述第二开关模块中任意两相邻的第二开关模块之间的间距大于或者等于150微米。可选地，所述射频开关芯片中的开关模块包括射频输入端、射频输出端、开关单元电路、栅极电压控制电路及体极控制电路，其中，所述开关单元电路包括多个开关单元，多个所述开关单元依次串联连接于所述射频输入端和所述射频输出端之间，所述开关单元电路中的每个开关单元的栅极相互连接，形成公共栅极，体极相互连接，形成公共体极；所述射频输入端与所述开关单元电路的源极连接，所述射频输出端与所述开关单元电路的漏极连接，所述开关单元电路的公共栅极与所述栅极电压控制电路连接，所述开关单元电路中的公共体极与所述体极控制电路连接。可选地，所述栅极电压控制电路包括公共栅极偏置电阻、第一电阻和第一电容；所述公共栅极偏置电阻的第一端与多个所述开关单元的栅极连接，所述公共栅极偏置电阻的第二端与所述第一电阻的第一端和所述第一电容的第一端分别连接，所述第一电阻的第二端与所述栅极控制电压连接，所述第一电容的第二端接地；所述体极控制电路包括公共体极偏置电阻、第二电阻和第二电容；所述公共体极偏置电阻的第一端与各开关管的体极相互连接的公共端连接，所述公共体极偏置电阻的第二端与所述第二电阻的第一端和所述第二电容的第一端分别连接，所述第二电阻的第二端和所述第二电容的第二端分别接地。可选地，所述第一开关模块和第二开关模块中的每一开关模块均包含相同数量的开关单元，每一所述开关单元均包含相同数量的共栅极并联连接的开关管。可选地，所述第一开关模块和第二开关模块中的每一开关模块包含所述开关单元的数量均为6个。可选地，所述每一所述开关单元中的开关管为soi晶体管，所述soi晶体管的数量为100个。本发明技术方案通过采用射频开关芯片包括信号端口、天线、n个第一开关模块、n个第二开关模块、偏置和控制电路，n个所述第一开关模块和n个所述第二开关模块的每一开关模块通过信号线串联连接于所述信号端口和所述天线之间；n个所述第一开关模块设置在所述天线的一侧，n个所述第一开关模块自首至尾成排设置，n个所述第一开关模块至所述中轴线的垂直距离自首至尾依次远离所述中轴线设置，n个所述第一开关模块和n个所述第二开关模块以所述天线为中轴线对称设置；以此实现了在射频开关芯片中，多个开关模块的版图排列一致，控制了射频开关芯片的面积，同时互相之间保持一定的距离，使得多个射频开关之间的互相串扰减少，辐射干扰减少；所述偏置和控制电路分别与n个所述第一开关模块和n个所述第二开关模块连接，所述偏置和控制电路，用于控制n个所述第一开关模块中的一个开关模块或者n个所述第二开关模块中的一个开关模块导通，以供所述信号端口和所述天线之间通过唯一导通的开关模块传输信号，使得在同一时刻不会有多个开关模块同时工作，减少了开关模块之间的互相串扰，噪声不会从一个开关传到另一个开关，同时不引入过多的寄生电容，有效提高射频开关芯片的电磁兼容(emc)性能。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明射频开关芯片一实施例的开关布局版图；图2为本发明射频开关芯片芯片一实施例的结构框图；图3为本发明射频开关芯片一实施例电路结构示意图；图4为图3所示的电路简化结构示意图；图5为本发明射频开关芯片一实施例的开关单元电路结构示意图；图6为图5所示的电路简化结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10信号端口vg栅极控制电压20天线gnd接地端30第一开关模块rg公共栅极偏置电阻40第二开关模块rb公共体极偏置电阻50信号线r1第一电阻210射频输入端r2第二电阻220射频输出端c1第一电容230开关单元电路c2第二电容240栅极电压控制电路410开关管250体极控制电路本发明目的的实现、功能特点及可点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提出一种射频开关芯片，射频开关芯片指的是将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形，并通过天线谐振发送出去的一个电子元器件。射频开关芯片芯片包括接收通道和发射通道两大部分。该射频开关芯片属有线电视网或通信领域用信号开关，应用于载波电话切换、有线电视信号切换、有线电视信号开关、射频频道切换、控制射频通信号连接发射天线的通断等。在现有的射频开关芯片中，由于射频开关芯片的各个开关模块版图摆放方式的杂乱不一致，导致射频开关模块之间会有信号串扰、射频发射辐射和传导辐射等电磁干扰(emi)，影响从射频开关芯片的信号端口到天线之间的信号传输，降低了射频开关芯片的电磁兼容(emc)性能。目前采用滤波和接地屏蔽提高电磁兼容(emc)的方法又增加了射频开关芯片的面积和成本。为解决上述问题，在本发明一实施例中，参照如图1所示，该射频开关芯片包括包括信号端口10、天线20、n个第一开关模块30、n个第二开关模块40、偏置和控制电路(图中未画出)，n个所述第一开关模块30和n个所述第二开关模块40的每一开关模块通过信号线50串联连接于所述信号端口10和所述天线20之间；n个所述第一开关模块30设置在所述天线20的一侧，n个所述第一开关模块30自首至尾成排设置，n个所述第一开关模块30至所述中轴线的垂直距离自首至尾依次远离所述中轴线设置，n个所述第一开关模块30和n个所述第二开关模块40以所述天线20为中轴线对称设置；所述偏置和控制电路分别与n个所述第一开关模块30和n个所述第二开关模块40连接，所述偏置和控制电路，用于控制n个所述第一开关模块30中的一个开关模块或者n个所述第二开关模块40中的一个开关模块导通，以供所述信号端口和所述天线20之间通过唯一导通的开关模块传输信号。本实施例中，在射频开关芯片的设计版图中，n个所述第一开关模块30设置在所述天线20的一侧，n个所述第一开关模块30自首至尾成排设置，n个所述第一开关模块30至所述中轴线的垂直距离自首至尾依次远离所述中轴线设置，可以理解的是，所述天线中轴两边的多个开关模块成排设置，且每两个开关模块之间相互错开设置，沿中轴线的垂直距离自首至尾依次远离中轴，也即是以天线中轴的一端为起点，所述多个开关模块相对于中轴线垂直距离沿天线中轴方向逐渐远离天线中轴，呈发散状；以天线20为中轴线即是以天线20的中轴为对称中心线，n个所述第一开关模块30和n个所述第二开关模块40以所述天线20的中轴对称设置，也即是如图1所示射频开关芯片中3个第一开关模块30和3个第二开关模块40以天线20的中轴对称设置。可以理解的是，天线中轴两边的多个开关模块沿天线中轴对称，对称的多个开关模块结构是相同的，n个所述第一开关模块30和n个所述第二开关模块40中的任意一个开关模块可以按照此对称设置在射频开关芯片的任意位置，此处不做限定。通过射频开关芯片中的多个开关模块沿天线20中轴对称设置，以达到射频开关芯片开关版图摆放一致，减小了射频开关芯片版图的面积，从而控制了射频开关芯片的成本，同时也降低了各开关模块之间会有信号串扰、射频发射辐射和传导辐射等电磁干扰(emi)，提高了射频开关之间的电磁兼容(emc)性能。本实施例中，射频开关芯片中偏置和控制电路可以控制射频开关芯片的开启与关断，当控制射频开关芯片中n个所述第一开关模块和n个所述第二开关模块的一个开关模块导通时，就控制其余的开关全部关断，也即是在同一时刻，射频开关芯片中只有一个开关模块导通，进一步地，偏置和控制电路中可以是译码器，例如3-8译码器，5-32译码器等，同一时刻，在译码器的选择下只有一个开关模块可以导通。这样就实现了在信号端口和天线之间通过唯一导通的开关模块传输信号，不会存在多个开关模块同时传输信号造成的开关模块之间的互相干扰，本实施例实现了降低各个开关模块之间额信号串扰、射频发射辐射和传导辐射等电磁干扰(emi)，提高了射频开关之间的电磁兼容(emc)性能。其中，偏置和控制电路可以设置在各个开关与天线的空隙处，也可以是设置在射频开关芯片版图设计的其他位置，与n个所述第一开关模块、n个所述第二开关模块和天线之间保持一定的距离，此处不做限定，可以理解的是，在本实施例中就可以不用增加滤波和接地屏蔽来解决射频开关芯片电磁兼容(emc)的问题，就不会增加射频开关芯片的面积和成本，从而实现偏置和控制电路能够在保证降低干扰的情况下，便于射频开关芯片版图的布线及控制射频开关芯片的版图面积和成本。本实施例中，当一个开关模块导通时，射频信号可以是从导通的开关模块信号端口输入，经导通开关模块传输到天线输出，也可以是通过天线接收外部信号，经导通开关模块传输到信号端口输出，可以理解的是，传输到信号端口输出指的是天线接收外部信号经导通开关模块传输到信号端口并输出到内部电路处理。本实施例中，射频开关芯片中开关模块的数量为6个，在天线中轴的两边分别设置3个，按照如图1所示各个开关模块对齐排列，可以理解的是，按照这种版图排列的方式也可以是8个、10个、12个等，此处不做限定。上述实施例中，通过射频开关芯片中多个所述第一开关模块自首至尾成排设置，多个所述第一开关模块至所述中轴线的垂直距离自首至尾依次远离所述中轴线设置，且多个开关模块以所述天线为中轴线对称设置；以此实现了在射频开关芯片中，多个开关模块的版图排列一致，在控制了射频开关芯片的面积与成本的情况下，同时互相之间保持一定的距离，使得多个射频开关之间的互相串扰减少，辐射干扰减少；偏置和控制电路对射频开关芯片中各个开关模块开启与关断的控制，控制射频开关芯片中多个开关模块中的一个开关模块导通，以供所述信号端口和所述天线之间通过唯一导通的开关模块传输信号，使得在同一时刻不会有多个开关模块同时工作，减少了开关模块之间的互相串扰，噪声不会从一个开关传到另一个开关，同时不引入过多的寄生电容，有效提高射频开关芯片的电磁兼容(emc)性能。在一实施例中，如图1所示，n个所述第一开关模块30相对所述天线20成多排设置，且排列方向与n个所述第一开关模块30和n个所述第二开关模块40的对称轴延伸方向一致，n个所述第二开关模块40对应n个所述第一开关模块30设置。本实施例中，n个所述第一开关模块和n个所述第二开关模块的对称轴即是天线的中轴，这里以天线中轴延伸方向为标准，设置在天线中轴两边的n个所述第一开关模块和n个所述第二开关模块沿天线中轴方向排列，且n个所述第一开关模块沿天线中轴方向成多排设置，n个所述第二开关模块沿天线中轴方向成多排设置，可以理解的是，n个所述第一开关模块和n个所述第二开关模块成多排设置即是所述天线中轴两边的多个开关模块相互错开对角设置，且沿所述天线中轴方向依次远离中轴，也即是以天线中轴的一端为起点，沿天线中轴方向逐渐远离天线中轴，呈发散状。也即是天线中轴两边的多个开关模块相互之间可以是按照如图1所示整齐排列设置，进一步实现了射频开关芯片中多个开关模块的版图排列一致，相对于现有的滤波和接地屏蔽的方式，控制了射频开关芯片的面积，减小了射频开关芯片的成本。在一实施例中，所述多排第一开关模块在其排列方向的每一垂直方向上具有一个第一开关模块，n个所述第二开关模块对应n个所述第一开关模块设置。本实施例中，多排第一开关模块在其排列方向的每一垂直方向上具有一个第一开关模块，可以理解的是，多排第一开关模块在其排列方向是相对于天线中轴的，在排列方向的每一垂直方向上只有一个开关模块，以防止每一垂直方向上设置多个开关模块造成开关模块互相之间的干扰。在一实施例中，n个所述第一开关模块中任意两相邻的第一开关模块之间的间距大于或者等于150微米；和/或，n个所述第二开关模块中任意两相邻的第二开关模块之间的间距大于或者等于150微米。本实施例中，对于射频开关芯片中的各个开关模块在天线中轴的两边排列设置，任意两相邻开关模块之间的距离大于或者等于的预设值为150微米，以进一步保证各个开关模块之间不被电磁干扰(emi)、信号串扰。如果任意两相邻开关模块之间的距离小于150微米，各个开关模块之间就会产生电磁干扰(emi)或者信号串扰，影响射频信号的传输质量，降低射频开关芯片的响应速度。本实施例采用各个开关模块之间的距离大于150微米，进一步解决了射频开关芯片的各个开关之间电磁干扰(emi)、信号串扰的问题，提高了射频开关芯片的整体性能，提高射频开关芯片的电磁兼容(emc)性能。在一实施例中，如图3所示，所述射频开关芯片中的开关模块包括射频输入端210、射频输出端220、开关单元电路230、栅极电压控制电路240及体极控制电路250，其中，所述开关单元电路230包括多个开关单元，多个所述开关单元依次串联连接于所述射频输入端210和所述射频输出端220之间，所述开关单元电路230中的每个开关单元的栅极相互连接，形成公共栅极，体极相互连接，形成公共体极；所述射频输入端210与所述开关单元电路230的源极连接，所述射频输出端220与所述开关单元电路230的漏极连接，所述开关单元电路230的公共栅极与所述栅极电压控制电路240连接，所述开关单元电路230中的公共体极与所述体极控制电路250连接。本实施例中，射频输入端210、开关单元电路230和射频输出端220依次连接，栅极电压控制电路240与开关单元电路230电连接，射频信号从射频输入端210输入，经开关单元电路230后，从射频输出端220输出，这里也即是在射频开关芯片版图排列中偏置和控制电路控制导通的开关模块中射频信号的传输，射频输入端210即是开关模块的信号端口，射频输出端220即是与信号线连接，射频信号经射频输出端220输出，再经信号线传输到天线。在一实施例中，栅极电压控制电路240包括公共栅极偏置电阻rg、第一电阻r1和第一电容c1；所述公共栅极偏置电阻rg的第一端与多个开关单元的栅极连接，所述公共栅极偏置电阻rg的第二端与所述第一电阻r1的第一端和所述第一电容c1的第一端分别连接，所述第一电阻r1的第二端与所述栅极控制电压vg连接，所述第一电容c1的第二端接地。本实施例中，由于在栅极电压控制电路中设置了公共栅极偏置电阻rg、第一电阻r1和第一电容c1，可以使得在开关单元电路中的每个开关单元的源极电压和漏极电压在开关由开启变为关断时恢复更加迅速，从而可实现快速恢复直流偏置点的对称性。其中，由于在开关开启的时候，开关单元电路中所有的开关单元的栅极都分别与栅极电压控制电路连接，即是所有的开关单元上的栅极偏置电阻形成一个并联电阻，可以理解的是，所有的开关管上的栅极偏置电阻形成的并联电阻与栅极电压控制电路中的公共栅极偏置电阻rg连接。实现了提高对外阻值，提高了栅极等效交流阻抗的效率。本实施例中，体极控制电路250包括公共体极偏置电阻rb、第二电阻r2和第二电容c2；所述公共体极偏置电阻rb的第一端与各开关单元的体极相互连接的公共端连接，所述公共体极偏置电阻rb的第二端与所述第二电阻r2的第一端和所述第二电容c2的第一端分别连接，所述第二电阻r2的第二端和所述第二电容c2的第二端分别接地，解决了射频开关芯片抑制噪声的能力，进一步解决了开关的线性特性。本实施例每一开关模块中的6个开关单元依次串联连接在射频输入端与射频输出端之间，如果把开关单元电路中的每一开关单元当做一级开关单元，即是射频输入端连接至第一级开关单元的源极，第一级开关单元的漏极连接第二级开关单元的源极，第二级开关单元的漏极连接第三级开关单元的源极，第三级开关单元的漏极连接第四级开关单元的源极，则第四级开关单元的漏极连接第五级开关单元的源极，第五级开关单元的漏极连接第六级开关单元的源极，第六级开关单元的漏极为所述开关的射频输出端。需要说明的是，如图3所示的开关可以简化为图4所示，包括射频输入端210、栅极控制电压vg和射频输出端220。在一实施例中，如图5所示，所述开关单元包括多个共栅极并联连接的开关管410，可以理解的是，多个开关管通过源极和漏极依次连接在输入端和输出端之间，多个开关管的栅极相互并联连接，其中，开关单元的输入端和输出端为上述串联连接的开关中每一开关的源极和漏极，所述开关管210可以是mos管、三极管、soi晶体管等，此处不做限定。需要说明的是，如图5所示的开关单元可以简化为图6所示，以方便在射频开关芯片开关单元电路中每一开关单元的相互串联连接。在一实施例中，所述第一开关模块和第二开关模块中的每一开关模块均包含相同数量的开关单元，每一所述开关单元均包含相同数量的共栅极并联连接的开关管。本实施例中，第一开关模块和第二开关模块中的每一开关模块包含开关单元的数量均为6个。可以理解的是，第一开关模块和第二开关模块中的每一开关模块包含开关单元的数量也可以是9个、12个等，此处不做限定。在一实施例中，每一开关模块中的每一开关单元包含的开关管为soi晶体管，所述soi晶体管的数量为100个，可以理解的是，开关单元中的soi开关管也可以是150个、200个等，并联的开关管数目根据耐压和开关的性能来确定，此处不做限定。本实施例中，100个soi晶体管并联连接，可以理解的是，并联连接的soi晶体管中的每一soi晶体管的源极相互连接，漏极相互连接，以此提高了射频开关芯片开关单元中开关管的耐压能力，提高了射频开关芯片的整体性能。以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12