T_R组件核心技术最新发展综述_二_吴礼群

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1、第2期Vol．7No．22012年4月JournalofCAEITApr．2012殝檵檵檵檵檵檵檵檵殝檵檵檵檵殝综述檵檵檵檵檵檵檵檵殝T/R组件核心技术最新发展综述(二)吴礼群，孙再吉(南京电子器件研究所，南京210016)工艺集成。圆片级封装(WLP)是其中一种主要技2．4新型集成技术术途径。在圆片工艺下实现的无源片上集成2．4．1模块级集成(IPD)、高密度铜互连、(硅通孔)TSV和圆片(芯新一代T/R组件无疑将采用三维集成技术来片)键合将进一步提升T/R组件的集成密度，直接大幅度缩小T/R组件的体积。D

2、ARPA的“可重构的效果将是相控阵雷达的小型化。收发器的可缩放毫米波结构(SMART)计划”的目标T/R组件技术的长期发展将可能迎来以异构集就是提高毫米波孔径的集成水平。成为主要内容的片上集成微系统，也就是片上平台。SMART计划始于2006年，目的是开发三维集成辐射表皮的多层模块。将在薄型结构上制造完整3T/R组件现状及发展趋势的T/R组件，到2010年4年期项目结束时，在厚度远2小于1cm的表皮上获得5W/cm的功率密度。该方3．1T/R组件的发展趋势之一:基于圆片级法有助于快速开发出最小封装内的多波段固

3、态阵列。封装的T/R组件开始出现按SMART计划要求，一个叠层中可以同时安在技术发展方面，具备快速波形转换能力和高装多个PA和LNA，各自有特定的频率范围。这些焦点增益的大型相控阵是未来通信和国防应用所偏模块应形成随意大小的毫米波阵列，由批生产的模重的。这类阵列可支持未来的空间和空中情报监控块化子阵部件组成。这些高性能、低成本的部件通侦查平台(ISR)，提供极高的空间分辨率以支持过PA阵列的高度集成，便于实现排列式发射机，以地面移动目标识别(GMTI)、空中移动目标识别此获得极高的输出功率。此外，这种结构可实

4、现可(AMTI)及搜救任务(SAR)。另外，单元间距大于重构多波段AESA，使阵列实时应对复杂电子环境。2．4．2微波系统级封装(SIP)技术Nyquist限制的密集阵列，其天线扫描范围将受到限移动武器平台(如:空天、星载、机载和地面移制。对于宽带孔径来说，单元间距应小于半波长。动武器)对相控阵雷达用T/R组件的要求比较苛由于信号频率不断增加，RF前端模块的尺寸和天馈刻:在有限的空间和尺度下，在保证可靠工作的前提结构的尺寸通常较大，制约了大型相控阵小于半波下，实现最大发射功率输出，以达到最大探测距离。长的单元

5、间距的实现，圆片级组装(WSA)的超紧凑这样的要求在技术上转化为T/R组件的进一步集超小T/R模块是一种有效的解决方案。成，在现在至未来较长一段时间内，在单一封装内诺·格公司的基于圆片级组装的T/R模块，如实现T/R的全部功能是达到这一要求的主要途径。图1所示。图1(a)是一个Q波段发射器与天线集SIP级T/R组件的核心内容是三维多芯片组装成的整体框架和内部示意图。其中一层衬底(圆片(3D-MCM)。T/R组件从二维布局提升到三维堆1)使用GaAsHEMT技术制作，内含RF器件。另一叠，特别是在密集阵列应用要

6、求下，需要重点解决的层GaAs衬底(圆片2)上制造集成环形天线。RF、是高效散热、三维电磁场模拟和仿真、高密度互连数字和接地信号由其中一层GaAs圆片通孔导入模(HDI)、信号路由与窜扰和高成品率制造。块。该模块内含一个放大器，一个3-bit移相器及提SIP级T/R组件的发展将会更多依赖于微电子供信号通道与接地的空腔内部互连(ICIC，intracav-收稿日期:2011-08-05修订日期:2011-12-051462012年第2期ityinetrconnects)。为实现Q波段模块内超过30dB(1)材料

7、技术［13］的隔离，在空腔中加入了隔离接地栅条。①4英寸4H－SiC高纯半绝缘衬底材料，平均22微管密度小于1cm，最低0．35cm;②MOCVD外延炉内4英寸8片/批，薄层电阻平均偏差1．3%，圆片与圆片间偏差0．4%;③AlGaN厚度(基于1100片外延片测试)，圆片与圆片偏差1．8%(σ/均值)，片内偏差1．1%(σ/均值)。(2)设计技术①大信号模型、非线性模型完备;②工艺设计套件(PDK，processdesingkits)完备;③双场板结构，Г形栅和第一场板整合。(3)工艺技术①4英寸0．4μmI

8、线步进光刻工艺(0．25μm处发展中);②100μm通孔工艺(源接触和无源元件接地);③Г型栅结构;④MIM电容，击穿电压大于100V;⑤双层钝化;⑥欧姆接触电阻0．35Ω·mm。(4)典型器件性能两级GaNMMIC，工作频率2．5～6．0GHz，输入和输出50Ω匹配，28V电压工作，小信号增益18dB，射频输出功率25W，效率30%～50%。3．3T/R模块的发展趋势之三－塑料封装T/R模块支持的