硅基三维异构集成射频微系统的多物理场耦合仿真与设计

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作者 张睿 朱旻琦 +6 位作者 杨兵 冯政森 王辂 张先荣 陆宇 蔡源 邱钊 《电子技术应用》 2024年第5期1-6,共6页

利用硅基三维异构集成工艺设计一款射频微系统,以满足设备对射频模组高性能、小型化的需求。为了在设计初期充分评估该微系统的潜在可靠性风险,根据工艺特征以及产品在多物理场中的耦合现象,建立一种面向硅基三维异构集成工艺射频微系... 利用硅基三维异构集成工艺设计一款射频微系统,以满足设备对射频模组高性能、小型化的需求。为了在设计初期充分评估该微系统的潜在可靠性风险,根据工艺特征以及产品在多物理场中的耦合现象,建立一种面向硅基三维异构集成工艺射频微系统的多物理场一体化仿真流程,逐一分析所涉及的电-热耦合和热-力耦合过程,预判产品在工作条件下的热学和力学特性,为设计环节提供针对性的指导,预先规避可靠性风险,从而有效提高一次性设计成功率。 展开更多

关键词 硅基三维异构集成射频微系统 多物理场耦合仿真 电-热耦合 热-力耦合

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基于硅基三维异构集成技术的宽带双通道TR微系统研究

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作者 陈东博 赵宇 +2 位作者 高艳红 李晓林 刘星 《通讯世界》 2024年第12期1-3,共3页

为满足相控阵系统高容量和高效率的需求,对基于硅基三维异构集成技术的宽带双通道收发(TR)微系统进行研究。结合硅基板及硅通孔(TSV)金属化、无源结构集成(IPD)、硅腔芯片内埋置等技术,研制了一种高集成、小型化的6 GHz~18 GHz频段宽带... 为满足相控阵系统高容量和高效率的需求,对基于硅基三维异构集成技术的宽带双通道收发(TR)微系统进行研究。结合硅基板及硅通孔(TSV)金属化、无源结构集成(IPD)、硅腔芯片内埋置等技术,研制了一种高集成、小型化的6 GHz~18 GHz频段宽带双通道TR微系统,尺寸为12.0 mm×9.0 mm×2.8 mm,净重为0.8 g,与传统砖式组件相比,该TR微系统体积和重量至少减少1/10。测试结果表明,该TR微系统接收通道增益大于4 dB,回波损耗小于-15 dB;发射通道增益大于6 dB,回波损耗小于-15 dB;接收通道衰减均方根误差小于0.5 dB,移相均方根误差小于5°;发射通道移相均方根误差小于5°。系统测试验证了该设计方案的可行性,能够为相关工程提供参考。 展开更多

关键词 硅基三维异构集成技术 宽带 TR微系统 相控阵系统

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基于MEMS技术的三维集成射频收发微系统 被引量：10

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作者 祁飞 杨拥军 +1 位作者 杨志 汪蔚 《微纳电子技术》 北大核心 2016年第3期183-187,共5页

基于电学互连的贯穿硅通孔(TSV)和高精度圆片级键合等MEMS加工技术,提出了一种硅基射频收发微系统的三维集成结构设计方案,在硅基衬底上将MEMS滤波器、MMIC芯片和控制芯片在垂直方向上集成为单个系统级封装芯片,开发了一套可应用于制备... 基于电学互连的贯穿硅通孔(TSV)和高精度圆片级键合等MEMS加工技术,提出了一种硅基射频收发微系统的三维集成结构设计方案,在硅基衬底上将MEMS滤波器、MMIC芯片和控制芯片在垂直方向上集成为单个系统级封装芯片,开发了一套可应用于制备三维集成射频收发微系统的MEMS加工工艺流程。通过基于MEMS技术的三维集成工艺,成功制备了三维集成C波段射频收发微系统芯片样品,芯片样品尺寸为14 mm×11 mm×1.4 mm,测试结果表明,制作的三维集成C波段射频收发微系统样品技术指标符合设计预期,实现了在硅基衬底上有源器件和无源器件的三维集成,验证了所开发工艺的可行性。 展开更多

关键词 微电子机械系统(MEMS)技术 三维集成 贯穿硅通孔(TSV) 射频收发 微系统

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基于硅基MEMS工艺的Ka波段四通道短砖式三维集成T/R微系统 被引量：4

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作者 杨栋 赵宇 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第6期506-511,共6页

基于硅基微电子机械系统(MEMS)工艺设计了一种Ka波段四通道短砖式三维集成T/R微系统,实现四通道收发及功率合成功能。器件每个通道具备6 bit数控移相、5 bit数控衰减、电源调制等功能。该T/R微系统由两层硅基MEMS模块堆叠而成,每层硅基... 基于硅基微电子机械系统(MEMS)工艺设计了一种Ka波段四通道短砖式三维集成T/R微系统,实现四通道收发及功率合成功能。器件每个通道具备6 bit数控移相、5 bit数控衰减、电源调制等功能。该T/R微系统由两层硅基MEMS模块堆叠而成,每层硅基模块内部异构集成多个单片微波集成电路(MMIC),内部采用硅通孔(TSV)实现垂直互连,层间采用植球互连,器件尺寸为18 mm×19.5 mm×3 mm。经测试,在33~37 GHz频段内,器件单通道饱和发射功率大于30 dBm,接收增益约为35 dB,噪声系数小于4.6 dB。器件兼顾高性能和高集成度,可应用于雷达相控阵系统。 展开更多

关键词 相控阵雷达 硅基微电子机械系统(MEMS)工艺 T/R微系统 三维异构集成 硅通孔(TSV)

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射频微系统集成技术体系及其发展形式研判 被引量：10

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作者 范义晨 胡永芳 崔凯 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2020年第7期70-77,共8页

微系统三维异质异构集成技术是实现未来射频电子系统更高集成度、更高性能、更高工作频率等需求的最具前景的技术,文中对射频微系统集成技术在军民领域的应用需求及前景进行了分析,对其技术内涵及技术体系进行了系统性总结,阐释了微系... 微系统三维异质异构集成技术是实现未来射频电子系统更高集成度、更高性能、更高工作频率等需求的最具前景的技术,文中对射频微系统集成技术在军民领域的应用需求及前景进行了分析,对其技术内涵及技术体系进行了系统性总结,阐释了微系统集成技术在满足系统工程化应用情况下在设计仿真、热管理、测试、工艺和可靠性等方面所面临的新挑战及其解决方案,同时提出了射频微系统集成技术的进一步发展思路。 展开更多

关键词 射频微系统 三维异质异构集成 热管理 微系统测试技术

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射频三维微纳集成技术 被引量：1

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作者 朱健 郁元卫 +2 位作者 刘鹏飞 黄旼 陈辰 《固体电子学研究与进展》 CAS 北大核心 2023年第2期101-107,120,共8页

后摩尔时代,半导体技术的发展主要有延续摩尔(More Moore)和超越摩尔(More than Moore)两条路径,延续摩尔通过新材料新范式,沿着摩尔定律进一步将线宽逐渐微缩至3 nm甚至进入埃(A)量级,超越摩尔则是采用异质异构三维微纳集成的途径来满... 后摩尔时代,半导体技术的发展主要有延续摩尔(More Moore)和超越摩尔(More than Moore)两条路径,延续摩尔通过新材料新范式,沿着摩尔定律进一步将线宽逐渐微缩至3 nm甚至进入埃(A)量级,超越摩尔则是采用异质异构三维微纳集成的途径来满足下一代电子高速低功耗高性能的需求。异质异构集成可以充分利用不同材料的半导体特性使得系统性能最优化。射频三维微纳集成技术推动高频微电子从平面二维向三维技术突破,成为后摩尔时代高频微电子发展的重要途经。射频三维微纳异质异构集成技术利用硅基加工精度高、批次一致性好、可以多层立体堆叠等特点,不断推动无源器件微型化、射频模组芯片化、射频系统微型化技术发展。本文介绍了射频三维微纳技术发展趋势,并给出了国内外采用该技术开拓RF MEMS器件、RF MEMS模组以及三维射频微系统技术发展和应用案例。 展开更多

关键词 射频MEMS 射频微系统 异构集成 三维集成

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硅基异构三维集成技术研究进展 被引量：12

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作者 郁元卫 《固体电子学研究与进展》 CAS 北大核心 2021年第1期1-9,共9页

为满足电子系统小型化高密度集成、多功能高性能集成、小体积低成本集成的需求,硅基异构集成和三维集成成为下一代集成电路的使能技术,成为当前和今后的研究热点。硅基三维集成微系统可集成化合物半导体、CMOS、MEMS等芯片,充分发挥材... 为满足电子系统小型化高密度集成、多功能高性能集成、小体积低成本集成的需求,硅基异构集成和三维集成成为下一代集成电路的使能技术,成为当前和今后的研究热点。硅基三维集成微系统可集成化合物半导体、CMOS、MEMS等芯片,充分发挥材料、器件和结构的优势,使传统的高性能射频组件电路进入到射频前端芯片化,可集成不同节点的CPU、GPU、FPGA等芯片,实现信号处理产品性价比的最优化。梳理了业内射频和信号处理微系统硅基异构集成的主要研究历程和最新进展,分析了基于小芯片集成的接口标准技术,展望了硅基三维异构集成技术的发展趋势。 展开更多

关键词 微系统 异构集成 三维集成 射频 小芯片

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DARPA电子复兴计划中的射频三维异构集成技术 被引量：1

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作者 曾策 高能武 《中国电子科学研究院学报》 北大核心 2023年第4期378-385,共8页

三维异构集成(3D Heterogeneous Integration,3DHI)是美国国防高级研究计划局(DARPA)电子复兴计划(ERI)中持续聚焦发展的重点领域之一。分析ERI项目中有关射频三维异构集成技术的研究进展,剖析典型射频微系统创新应用案例,解析新技术应... 三维异构集成(3D Heterogeneous Integration,3DHI)是美国国防高级研究计划局(DARPA)电子复兴计划(ERI)中持续聚焦发展的重点领域之一。分析ERI项目中有关射频三维异构集成技术的研究进展,剖析典型射频微系统创新应用案例,解析新技术应用转化动态及技术路线图。面向军事电子装备对射频系统微型化、多功能、可重构、高性能需求的挑战,梳理ERI 2.0在三维异构集成研究领域的进一步发展思路及新项目布局,提出ERI对射频微系统集成技术发展的借鉴与启示意义。 展开更多

关键词 电子复兴计划 三维异构集成 射频微系统 化合物半导体 芯粒

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一种K波段三维集成砖式四通道四波束发射前端研究

9

作者 李美苓 赵宇 高艳红 《通讯世界》 2024年第9期13-15,共3页

为解决通信系统中多波束发射前端体积大、集成度低的问题,设计了一种K波段三维集成砖式四通道四波束发射前端。从多波段发射前端的原理出发,对该器件集成结构及仿真设计进行研究,并进行实物制备与结果分析。该器件通过硅基三维异构集成... 为解决通信系统中多波束发射前端体积大、集成度低的问题,设计了一种K波段三维集成砖式四通道四波束发射前端。从多波段发射前端的原理出发,对该器件集成结构及仿真设计进行研究,并进行实物制备与结果分析。该器件通过硅基三维异构集成工艺及球栅阵列(BGA)堆叠技术,将单片微波集成电路(MMIC)芯片与无源结构(功分器、滤波器及传输结构)进行一体化集成,实现了高集成度、小型化设计,为相关工程提供了参考。 展开更多

关键词 多波束 微系统 硅基三维异构集成工艺 硅通孔

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射频微系统技术发展策略研究 被引量：5

10

作者 刘德喜 张晓庆 +2 位作者 史磊 刘亚威 游月娟 《遥测遥控》 2021年第5期17-27,共11页

阐述了射频微系统在军民领域的应用情况,结合全球射频微系统研究现状,对射频微系统一系列典型技术进行了梳理和总结分析,同时根据我国射频微系统现阶段发展情况对现存问题和未来发展进行了思考。

关键词 射频微系统技术 三维异质异构集成 热管理

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一种集成环行器的X波段三维异构集成T/R模组 被引量：2

11

作者 彭桢哲 李晓林 +2 位作者 董春晖 赵宇 吴洪江 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第1期37-42,共6页

微电子机械系统(MEMS)环行器被广泛应用于射频(RF)T/R微系统中,解决共用天线且收发隔离的问题。基于硅基三维(3D)异构集成工艺,设计了一种集成MEMS环行器的X波段T/R模组。该模组以高阻硅为介质基板,在硅基板上、下表面电镀金属图形,并... 微电子机械系统(MEMS)环行器被广泛应用于射频(RF)T/R微系统中,解决共用天线且收发隔离的问题。基于硅基三维(3D)异构集成工艺,设计了一种集成MEMS环行器的X波段T/R模组。该模组以高阻硅为介质基板,在硅基板上、下表面电镀金属图形,并堆叠多层硅基晶圆,在硅基模组上封装了集成无源器件(IPD)环行器,完成了多种微波芯片和MEMS环行器的系统级封装(SiP),将环行器紧凑集成在硅基T/R模组中。模组尺寸为12.0 mm×11.3 mm×2.0 mm。测试结果表明,在8~12 GHz频带内,模组接收通道增益为27 dB,接收通道噪声系数小于3.2 dB;发射通道增益为33 dB,饱和输出功率大于2 W。 展开更多

关键词 微电子机械系统(MEMS)环行器 射频(RF)微系统 硅基三维(3D)异构集成 硅基T/R模组 系统级封装(SiP)

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硅基异质集成化合物半导体技术新进展 被引量：1

12

作者 张东亮 杨凝 +5 位作者 刘大川 林霄 王伟平 丁子瑜 胡小燕 汪志强 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期9-19,共11页

随着摩尔定律即将走向尽头,以及军民电子信息系统对多功能集成、高密度集成、小体积重量、低功耗、大带宽、低延迟等性能的持续追求,将多种化合物半导体材料体系(如GaN、InP、SiC等)的功能器件、芯片,与CMOS集成电路的芯片进行异质集成... 随着摩尔定律即将走向尽头,以及军民电子信息系统对多功能集成、高密度集成、小体积重量、低功耗、大带宽、低延迟等性能的持续追求,将多种化合物半导体材料体系(如GaN、InP、SiC等)的功能器件、芯片,与CMOS集成电路的芯片进行异质集成的技术正在拉开序幕,将在微电子、光电子等领域带来一场新的革命,硅基异质集成也被认为是发展下一代集成微系统的技术平台。本文梳理了射频微电子学与硅光子学领域中以化合物半导体为主的材料(或芯片)与硅半导体材料(或芯片)异质集成的最新进展,以期国内相关领域研究人员对国外的进展有一个比较全面的了解。 展开更多

关键词 微系统 异质集成 射频微电子 硅光子集成 三维集成

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一种Ku波段两路输入四路输出的开关功率分合网络设计

13

作者 李美苓 赵宇 高艳红 《通讯世界》 2025年第2期1-3,共3页

为解决相控阵系统中复杂网络布局走线隔离度差、集成度低的问题,基于硅基微机电系统工艺,设计了一种Ku波段两路输入四路输出的开关功率分合网络,通过开关切换控制,既能实现两端口多路径的功率分配,又能实现功率合成后多路径输出。从多... 为解决相控阵系统中复杂网络布局走线隔离度差、集成度低的问题,基于硅基微机电系统工艺,设计了一种Ku波段两路输入四路输出的开关功率分合网络,通过开关切换控制,既能实现两端口多路径的功率分配,又能实现功率合成后多路径输出。从多通道网络布局原理出发,对该器件集成结构及仿真设计进行研究,并进行实物制备与结果分析。该器件通过硅基三维异构集成技术,将单片微波集成电路芯片与无源功分器、传输网络进行一体化集成,实现了高度集成化、小型化设计,可为相关工程提供参考。 展开更多

关键词 功率分合网络 微系统 硅基三维异构集成工艺 硅通孔(TSV) 多通道

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空心硅通孔的设计及其传输性能

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作者 郭育华 王强文 +1 位作者 甘雨辰 刘建军 《微纳电子技术》 北大核心 2019年第12期999-1004,1009,共7页

硅通孔(TSV)能够实现信号的垂直传输,是微系统三维集成中的关键技术,在微波毫米波领域,硅通孔的高频传输特性成为研究的重点。针对微系统三维集成中,无源集成的硅基转接板的空心TSV垂直传输结构低损耗的传输要求,进行硅通孔的互连设计... 硅通孔(TSV)能够实现信号的垂直传输,是微系统三维集成中的关键技术,在微波毫米波领域,硅通孔的高频传输特性成为研究的重点。针对微系统三维集成中,无源集成的硅基转接板的空心TSV垂直传输结构低损耗的传输要求,进行硅通孔的互连设计和传输性能分析。采用传输线校准方式,首先在硅基转接板上设计TSV阵列接地的共面波导(CPW)传输线和带TSV过孔的传输结构,并分别进行仿真分析,计算得出带TSV过孔的传输结构的插入损耗;然后通过后道TSV工艺,在硅基转接板上制作传输线和带TSV过孔的传输结构,用矢量网络分析仪法测试传输线和带TSV过孔的传输结构的插入损耗;最后计算得到单个TSV过孔的插入损耗,结果显示在0.1~30 GHz频段内其插入损耗S21≤0.1 dB,实现了基于TSV的低损耗信号传输。 展开更多

关键词 微系统 三维集成 硅通孔(TSV) 射频(RF)传输 低插入损耗

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