中国制造的77GHz毫米波芯片取得新突破! 刷新全球毫米波封装天线测距记录

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毫米波是近年来很热门的新兴技术,不仅可以用于5G,也可以用于自动驾驶等领域。电磁学的理论中,波长越长,传播距离就越远,波长越短,传播距离就近,而且容易被遮挡,毫米波波段在24GHz到100GHz之间,在5G上速度要远高于Sub-6G频段,但传播距离容易受限。如果是用于自动驾驶,毫米波的探测距离就更重要,是急需解决的重大技术难题。

2月17日,在第68届国际固态电路会议上,中国电科38所发布了一款高性能77GHz毫米波芯片及模组,在国际上首次实现两颗3发4收毫米波芯片及10路毫米波天线单封装集成,探测距离达到38.5米,刷新了当前全球毫米波封装天线最远探测距离的新纪录。

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图自:中国电子科技集团公司第三十八研究所
此次发布的封装天线模组包含两颗38所自研77GHz毫米波雷达芯片,该芯片面向智能驾驶领域对核心毫米波传感器需求,采用低成本CMOS(互补金属氧化物半导体工艺),单片集成3个发射通道、4个接收通道及雷达波形产生等,主要性能指标达到国际先进水平,在快速宽带雷达信号产生等方面具有特别优势,芯片支持多片级联并构建更大规模的雷达阵列。

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图自:中国电子科技集团公司第三十八研究所
据专家介绍,该款毫米波雷达芯片在24mm×24mm空间里实现了多路毫米波雷达收发前端的功能,创造性地提出一种动态可调快速宽带chirp信号产生方法,并在封装内采用多馈入天线技术大幅提升了封装天线的有效辐射距离,为近距离智能感知提供了一种小体积和低成本解决方案。有望拉动智能感知技术领域的又一次突破。
封装天线技术很好地兼顾了天线性能、成本及体积,代表着近年来毫米波天线技术重大成就。基于扇出型晶圆级封装是封装天线的一种主流的实现途径,国际上的大公司都基于该项技术开发了集成封装天线的芯片产品,中国电科38所团队基于扇出型晶圆级封装技术,创造性地采用了多馈入天线技术,有效改善了封装天线效率低等问题,从而实现探测距离创造了新的世界纪录。
我们都知道,天线作为无线系统中的重要部件,有集成和分离两种形式。分离天线早已经被我们熟知,集成天线主要包括片上天线(AoC)和封装天线(AiP)两种类型。片上天线技术主要是利用半导体材料与工艺,将天线与其他的电路在同一个芯片上集成。因为有对性能和成本方面的考虑,片上天线技术在太赫兹频段上更为适用。封装天线技术主要是利用封装材料与工艺,将天线在携带芯片的封装内集成。
由于封装天线(AiP)技术在兼顾天线性能、成本及体积方面有着很好的表现,所以近些年来它不仅代表着毫米波天线技术领域的重大成就,还深受广大芯片和封装制造商的青睐。在今天,诸如 60GHz 无线通信,122GHz、145GHz 和 160GHz 传感器,94GHz 相控阵天线和手势雷达芯片等都利用了封装天线(AiP)技术。可以想见,在 5G 毫米波移动通信系统的天线解决方面,封装天线技术也将会发挥很好的作用。作为封装天线技术下的一种主流实现方式的封装是基于扇出型晶圆级的封装。目前,国际上的那些大公司都是在该技术的指导下,开发并集成封装天线的芯片产品。中国电科 38 所利用扇出型晶圆级封装技术,还同时采用多馈入天线技术,这能够进一步改善封装天线效率低的问题。
下一步,中国电科38所将对毫米波雷达芯片进一步优化并根据应用需求的扩展以及技术的进步而改变,根据具体应用场景提供一站式解决方案。
关于国际固态电路会议
国际固态电路会议于1953年由发明晶体管的贝尔实验室等机构发起成立,通常是各个时期国际上最尖端固态电路技术最先发表之地,被认为是集成电路领域的“奥林匹克盛会”。在60多年的历史中,众多集成电路史上里程碑式的发明都在这里首次亮相。例如:世界上第一个TTL电路,世界上第一个GHz微处理器,世界上第一个CMOS毫米波电路等等。入选该会议的科研成果,代表着当前国际集成电路领域的最高科技水平。
关于中国电科38所
中国电子科技集团公司第三十八研究所(以下简称中国电科38所),1965年建于贵州,1988年底整体迁建合肥市,现有员工3000多人,平均年龄34岁,是我国国防高科技电子装备骨干研究所,有中国军工电子“国家队”的美誉。经过50多年的探索和追求,中国电科38所已发展为集研究、开发、制造、测试于一体的电子信息高科技研究所,拥有国际水平的设计研发平台,精良完备的电子制造平台,国内先进的电子测试、试验平台,具备从事电子信息技术研发和系统工程建设的强大综合实力。拥有国家级集成电路设计中心、俄罗斯新技术研发中心、中国电科浮空平台研发中心、安徽省汽车电子工程研究中心、安徽省公共安全信息技术重点实验室、安徽省北斗卫星导航重点实验室、合肥公共安全技术研究院、博士后科研工作站等研发平台。50多年来,共先后取得1500多项科研成果,其中国家级、省部级科技进步奖100多项,多项成果填补国内空白、居于国际领先地位。获得“全国先进基层党组织”、“全国文明单位”、“全国五一劳动奖状”、“中央企业先进基层党组织”等一系列光荣称号。

本文综合自中国电子科技集团公司第三十八研究所、安徽日报等

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