摘要：针对传统开关滤波器组件体积庞大、重量重、调试复杂、集成度低的问题,设计并制作了一种小型化六通道毫米波硅基MEMS三维异构集成开关滤波器件。该器件以四层堆叠的高阻硅材料为衬底,工作频段覆盖18~40 GHz,内部集成了6款小型化空间堆叠的MEMS滤波器和2个单片开关,采用3D-TSV(硅通孔)异构集成工艺,实现了开关与滤波器组的晶圆级集成。为了优化毫米波频段集成滤波器性能,提出了MEMS混合交叉耦合多层堆叠SIW(基片集成波导)滤波器拓扑结构,且其工艺与整个开关滤波器件兼容,极大提升了滤波器的带外抑制。经测试,该开关滤波器件带内插损10 dB,带边1 GHz处带外抑制>40 dBc。该器件体积仅19.0 mm×16.5 mm×1.1 mm,比传统开关滤波器体积减小了99.7%。

摘要：三维异构集成技术带动着半导体技术的变革,用封装技术上的创新来突破制程工艺逼近极限带来的限制,是未来半导体行业内的关键技术。三维异构集成技术中的关键技术包括实现信号传输和互连的硅通孔/玻璃通孔技术、再布线层技术以及微凸点技术,不同关键技术相互融合、共同助力三维异构集成技术的发展。芯片间高效且可靠的通信互联推动着三维异构集成技术的发展,现阶段并行互联接口应用更为广泛。异构集成互联接口本质上并无优劣之分,应以是否满足应用需求作为判断的唯一标准。详述了三维异构集成技术在光电集成芯片及封装天线方面的最新进展。总结了目前三维异构集成发展所面临的协同设计挑战,从芯片封装设计和协同建模仿真等方面进行了概述。建议未来将机器学习、数字孪生等技术与三维异构集成封装相结合,注重系统级优化以及协同设计的发展,实现更加高效的平台预测。

摘要：针对高数据率无线通信以及高分辨率成像雷达对毫米波微系统提出小尺寸、高集成度和二维宽角电扫描的需求,传统设计方法和工艺技术难以胜任。探索了可扩展晶圆级相控阵设计方法和工艺技术,解决了W波段低剖面、二维宽角有源电扫描阵列(Active Electronically Scanned Array,AESA)雷达的集成难题。采用三层硅通孔(Through Silicon Via,TSV)转接板堆叠将16颗4通道锗硅(SiGe)芯片与贴片天线单元进行三维异构集成,实现了W波段8×8单元二维有源电扫描阵列晶圆封装。封装尺寸为18mm×19mm×0.93mm,接口形式采用球栅阵列(Ball Grid Array,BGA)。测试结果表明,波束在2GHz带宽内无栅瓣扫描范围可达±45°,实测结果与仿真结果相吻合。研究结果验证了TSV转接板三维异构集成技术是解决W波段二维有源电扫描阵列集成难题的有效技术途径,所采用的“电路-封装”协同设计仿真可作为类似毫米波微系统的设计参考。

摘要：本文采用硅基MEMS三维异构集成技术,完成了一种应用于通信系统中的超宽带开关滤波限幅放大模块的设计。该器件通过将多个硅基MEMS滤波器采用垂直叠层布局,实现了多路硅基MEMS滤波器与硅基封装基板的一体化三维集成,在保证设计性能的前提下,提高了模块的集成度,大大缩小了模块的体积。模块的最终尺寸为17 mm×19 mm×1.3 mm,仅为传统工艺下相同特性产品体积的几百分之一。经过测试,在0.8~12.1 GHz范围内,模块的增益为7~9 dB,端口回波损耗≤-12 dB,噪声系数为7~11 dB。

摘要：基于硅基微电子机械系统(MEMS)三维异构集成工艺,设计了一款适用于相控阵天线系统的三维堆叠4通道T/R模组。模组由3层功能芯片堆叠而成,3层功能芯片之间采用贯穿硅通孔(TSV)和球栅阵列实现电气互连;模组集成了6位数控移相、6位数控衰减、串转并、负压偏置和电源调制等功能,最终尺寸为12 mm×12 mm×3.8 mm。测试结果表明,在X波段内,模组的饱和发射输出功率为30 dBm,单通道发射增益可达27 dB,接收通道增益为23 dB,噪声系数小于1.65 dB。该模组性能优异,集成度高,适合批量生产。

摘要：采用硅基三维异构集成技术,在极小的体积内,将多个微波单片集成电路(MMIC)和无源功分网络一体化集成,实现了一种X波段4通道片式收发系统级封装(SiP)。该SiP由2个体硅堆叠封装(PoP)而成,不同封装通过球栅阵列(BGA)方式互连,单层封装的内部腔体上下面均贴装芯片,封装内部采用硅通孔技术(TSV)实现垂直互连,SiP尺寸为14 mm×14 mm×3.2 mm。测试结果表明,在8~12 GHz内,SIP 4个通道的发射饱和输出功率≥30.5 dBm,接收增益≥24.5 dB,噪声系数≤3 dB,接收输入P-1≥-26 dBm,同时具备6位数控移相和6位数控衰减功能,重量约1 g,可广泛用于微波收发系统。

摘要：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。

摘要：采用微电子机械系统(MEMS)体硅三维异构集成技术,设计了一种应用于雷达的四通道瓦片式三维集成T/R模块。该模块由三层硅基封装堆叠而成,每层硅基封装内部腔体异构集成多个单片微波集成电路(MMIC),内部采用硅通孔(TSV)实现互连,层间通过焊球互连。模块最终尺寸为8 mm×8 mm×3.5 mm。装配完成后对该模块进行测试,测试结果表明,在34~36 GHz内,模块的饱和发射功率为21 dBm,单通道发射增益达到21 dB,接收增益为23 dB,接收噪声系数小于3.5 dB,同时具备6 bit数控移相和5 bit数控衰减等功能。该模块在4个通道高密度集成的基础上实现了较高的性能。

摘要：为满足宽带相控阵天线小型化需求,本文采用微电子机械系统(MEMS)三维异构集成技术,设计了一种宽带四位延时三维集成器。延时器工作频率覆盖8GHz~15GHz,器件内部集成了GaAs芯片、COMS芯片和固定延时器等电路,具有射频信号延时控制、增益补偿和电源同步调制等功能。器件尺寸为20mm×20mm×1.3mm,重量1.35g,背面为接地面,采用微组装粘接方式安装,输入输出端口通过键合线方式连接传输。测试结果表明,硅基延时器工作频段内延时波动量≤3ps,插入损耗≤22dB,端口驻波≤1.5,各延时位态幅度一致性≤±1dB。

摘要：针对无线传感网络节点和5G装置需求,开展多源一体化微电源研究,详细论述了多源集成微电源设计、单体电池制备与多源集成技术等。基于物理气相沉积技术分别研制了高效光伏电池、温差发电器件,以及薄膜储能电池,对各自的电池性能进行了优化。采用基于PCB板基的三维异构集成技术,将多源发电、微型储能及电源控制芯片一体化集成,集成一体化微电源体积3.60 cm^(3)(包括插孔引线位),多源发电最大功率密度达到30.00 mW/cm^(2),系统额定输出功率密度达到1.04 mW/cm^(2)。