薄膜技术
毫米波无源和
天线集成
G. Carchon,S. Brebels,A. Vasylchenko
因此,Kapeldreef 75,b-3001 Leuven
geert.carchon@imec.be
Geert Carchon,博士
eumw 2008,阿姆斯特丹2
概述
•介绍
-射频挑战和毫米波应用
•60GHz毫米波集成电路与天线的限制
•天线接口技术选项
–PCB技术
–薄膜技术与嵌入式无源元件
–MEMS技术
•结论
Geert Carchon,博士
eumw 2008,阿姆斯特丹
三
无线通信
如此多的应用…
广播
无线局域网
•手机
•全球定位系统
•地球观测。坐.
•固定和移动
无线服务
•…
f [千兆赫]
10 30 20 40 50 60 70 80
长距离
雷达(ACC)
毫米波
成像
…
短距离雷达
毫米波应用的大幅度增加
Geert Carchon,博士
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四
射频封装驱动器
微波/毫米波电子系统小型化
RF的包装需求
–成本较低
-进一步小型化:尺寸、厚度
-解决互连/封装瓶颈
–高功能
–低功率
使能技术:
–RF-SOC集成:
-高密度互连
包装技术:rf-sip
硅中介层技术
三维集成(TSV,嵌入)
-被动集成(R,L,C,MEMS)
-可重构功能(MEMS)
Geert Carchon,博士
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五
芯片封装“互连间隙”
•标准互连密度的改善
而且包装技术要慢得多。
集成电路的发展趋势
IC缩放
时间
大小scalingpcb scalinginterconnect差距先进PCB激光通过
Geert Carchon,博士
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六
连接高密度集成电路
PCB
•层压
技术
•粗
接触
沥青:
八百
→300
μ
M
IC
•周围
焊盘间距:
一百
→20
μ
M
•高速
铜/低k
“插入”
高密度
互连
基底
IC
互连
板
包–
“插入”
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七
异构三维射频系统集成
实例
10GHz硅集成电路
嵌入在硅
内插器
普度大学。
重建的晶片
英飞凌科技
柔性箔(RF箔、项)
叠层挠性印制电路板
IMEC
自治的无线
模块- IMEC WL SIP概念NXP
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八
毫米波应用的大幅度增加
·主要毫米波应用
-高速数据传输-室内/室外(60千兆赫,80千兆赫)
-典型应用场景
•快速下载来自无线数码相机、PDA等设备的内容
便携式音频播放器
•流压缩视频:无线HDMI
•亭下载,无线桌面
•无线回程网络
-汽车雷达(77千兆赫)-长距离和近程雷达
-成像(94千兆赫)
·毫米波的主要驱动力
-低频频带的拥挤
•与低千兆赫频段相比,毫米波提供
-更多的带宽,更少的干扰
-更多的天线增益/单位面积由于小波长和天线缩放
-降低成本,启用
•CMOS技术允许高集成度和大规模生产
•高级SIP集成的先进封装技术
-特定毫米波特性
•毫米波允许看穿雾(ACR),衣服(武器检测),…
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概述
•介绍
-射频挑战和毫米波应用
•60GHz毫米波集成电路与天线的限制
•天线接口技术选项
–PCB技术
–薄膜技术与嵌入式无源元件
–MEMS技术
•结论
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60千兆赫可能成为一个既定的射频
许多应用的频率
•目前预见
–无线HDMI
-无线PC接口
-移动设备同步,上传,下载
-更多应用程序可以进化
•若干联盟和标准化工作是
积极的
–IEEE802.15.3c
–ECMA tc48
–ieee802.11-vht
–无线高清
–公司
–NGMS
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毫米波的实现技术
60 GHz应用实例
•应面向大众市场
–成本低
–低功率
-小形状因子
•III-V族:非常快,非常昂贵的,有限的复杂性
–如IEDM 2007英尺的600兆赫,1兆赫
•SiGe BiCMOS(:C)(180–130nm):英尺/ Fmax在200 GHz
•先进的CMOS:快速,兼容数字
45nm 335 265
65nm的245 175
90nm 230 140
英尺
最大频率(GHz)
(GHz)
结
低功耗60千兆赫出版物显示:
90nm CMOS消耗较少
功率比现今的BiCMOS
从IBM
VLSI的症状。二千零七
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90 nm CMOS 60GHz的可行方案
收音机吗?
•利弊
- 90 GHz的60 GHz电路提供了良好的性能
- 90纳米比65, 45便宜,…
•利弊
-数字调制解调器的复杂性将要求最先进的。
CMOS技术(超过90纳米)
-模拟和数字基带部分需要非常快的晶体管。
•90nm实施