低成本超宽带高精度快起型锁相环

稳定精确的频率源是现代电路系统中必不可少的模块，广泛应用于通信、雷达、数据处理等场景。伴随着第五代通信系统的商业化应用，对于多频率、超宽带、低噪声的时钟信号需求愈发高涨。本成果针对不同的频段应用场景需求，提出一种快起快锁的多核超宽带锁相环芯片，内嵌的单核快起、多核切换结构使得该芯片可覆盖54MHz-6.8GHz的工作频率，并在全频段内相位噪声优于-120dBc/Hz@1MHz，稳定锁定时间低于25μs。芯片采用180nm CMOS工艺实现，整体性能逼近市面上已有高端锁相环芯片，而生产成本则大幅降低，具备的较高的市场差异化竞争力，可实现多场景下的芯片国产替代。

锁相环集成电路芯片在现代社会中具有广泛的应用场景，对以下不同领域的应用情况作简要概述。

1、在通信中主要用于短波、超短波发、收信机中的主振与本振源，有线通信中的载波供给，微波卫星通信中的微波固态源与微波功率放大器，数字通信中的载波同步、码元同步和网同步，以及上述各种通信系统中的调制与解调，电调与天调、自动频率微调等系统中。

2、在雷达中主要用于雷达的微波固态源，微波功率放大器、相共阵雷达的多相激励源、天线自动跟踪与精密辅角偏转测量等系统中。

3、在电视及高保真设备中主要用于电视机同步、门限扩展解调、色差副载波提取与色差信号的同步检波，全国电视台的锁相连播同步系统，高保真度设备中的立体声多路解码（MPX）、频率合成式调谐器、四声道解调器（CD-4）及走带电机速度控制系统中。

4、在测量仪表中主要用于频率合成器、自锁信号发生器、相位振幅仪（矢量电压表、微波网络分析仪）、相位噪声测试仪、频谱分析仪、锁相计数器、阻抗测试仪、电平振荡器、频偏仪、微波固态源、微波功率放大器以及微波相位调整器等仪表中。

5、在计算机中主要用于各种时钟信号的供给、磁盘转速同步与控制等系统中。

以上典型场景中均存在锁相环的使用需求。

根据市场研究公司的报告和趋势分析，预计未来几年锁相环芯片市场将保持稳定增长。

根据市场研究公司Technavio的报告，全球锁相环芯片市场预计将以每年约8%的复合年增长率增长，到2025年将达到约26亿美元的规模。另外，根据市场研究公司Market Insights Reports的报告，全球锁相环芯片市场预计将以每年约6.3%的复合年增长率增长，到2026年将达到约24.5亿美元的规模。

本锁相环研究成果是由数字鉴频鉴相、精密电荷泵、多核压控振荡器和可编程分频器等模块组成，最高工作频率可达6.8GHz的频率合成器，同时具有整数分频和小数分频功能；基于低成本成熟可靠的180nm CMOS工艺技术，可满足高速、高集成度、高性能的超大规模集成电路需求；可支持LFCSP-32引脚封装方式，有着良好的电和热性能、体积小、重量轻等优势；所有片内寄存器均可通过简单的三线串行接口进行控制，产品部分性能优于某国际知名品牌（ADI 4355-2/TI LMX2572），可完全兼容上述产品应用场景。

据中国半导体协会发布数据显示，中国的模拟芯片市场已接近200亿美金，但目前国内自给率约为163亿人民币，仅占比12%左右，仍有广阔的成长空间。180nm CMOS工艺成本约为60-70万，良品率90%，以产量10万片估算，单片价格7元；考虑测试成本1元，封装成本2元，晶片成本是1.12元，则硬件成本为7+1+2+1.12=11.12元。另有运营、人力、渠道等成本，均按照10万片产能、软硬件成本3:7计算，约为25.9元。按照8:20定价法，则预估成本为37元。所述成本均会随着销量的大幅提升而降低。相较于当前市面上已有的产品,其性价比更具吸引力。（ADI 4355 ￥72.85 / TI LMX2572 ￥227）