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薄膜技术毫米波无源天线集成
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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

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

eumw 2008,阿姆斯特丹

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

eumw 2008,阿姆斯特丹

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

eumw 2008,阿姆斯特丹

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

包–

“插入”

Geert Carchon,博士

eumw 2008,阿姆斯特丹

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

Geert Carchon,博士

eumw 2008,阿姆斯特丹

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),…

Geert Carchon,博士

eumw 2008,阿姆斯特丹9

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10

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

Geert Carchon,博士

eumw 2008,阿姆斯特丹11

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)

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

Geert Carchon,博士

eumw 2008,阿姆斯特丹12

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

 
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