摘要:封装天线(简称AiP)是基于封装材料与工艺将天线与芯片集成在封装内实现系统级无线功能的一门技术。 AiP技术顺应了硅基半导体工艺集成度提高的潮流,为系统级无线芯片提供了良好的天线解决方案,因而深受广大芯片及封装制造商的青睐。AiP技术很好地兼顾了天线性能、成本及体积,代表着近年来天线技术的重要成就。另外,AiP技术将天线触角伸向集成威廉希尔官方网站
、封装、材料与工艺等领域,倡导多学科协同设计与系统级优化。AiP技术已逐渐趋于常熟,在技术方面有很多论文和专利可供参考,但还没有一篇回顾AiP技术发展历程及其背后故事的文章,本文旨在填补这一方面的空白。在文中我将利用AiP技术发展历程中起到重要推动作用的经典设计为例,加以自己亲身经历的故事,为大家勾勒出AiP技术发展的来龙去脉。
1.引言
无线通信发展迅速,4G的商用才刚刚铺开,5G研发的热潮已迎面扑来。在未来的几年里,5G旨在实现低时延、高速率、大容量万物互联,将会彻底改变我们同世界互动的方式。为了使5G的愿景变为现实,必须突破几个关键技术藩篱,其中一个核心技术的难题就与我们的领域息息相关,即如何利用大规模MIMO天线阵列实现波束成形、扫描、追踪、锁定来有效对抗毫米波移动信道的路径损耗[1]。
汽车雷达改善了驾车安全同时,也提升了全新的驾车体验。目前,汽车雷达工作在24GHz和77GHz的窄频带范围,仅起到预警及辅助驾驶的作用。未来汽车雷达将朝着工作在79GHz宽频带发展,利用4GHz带宽获得更高的空间分辨率甚至实现无人驾驶[2]。2015年,谷歌手势雷达一经问世,便立刻造成全球轰动。手势雷达工作在60GHz频带,跟踪人手移动及其变化,非常适合嵌入在可穿戴设备、手机和其它电子产品中作为用户界面[3]。
消费类电子产品的硬件主要是通过系统级芯片(SoC)和系统级封装(SiP)技术来实现。SoC技术通过半导体工艺在同一个芯片上集成实现系统功能的各种威廉希尔官方网站
。而SiP技术则是通过封装工艺将各个功能模块集成在一个封装内[4]。 尽管SOC技术可以以更低的系统成本来提高系统的可靠性和功能,但是由于使用相同的材料和工艺,没办法使每个类型的威廉希尔官方网站
性能达到最优,进而导致系统性能降低和系统功耗增加等问题。相反,SiP技术可以提升系统性能、降低系统功耗,但是由于功能模块和封装制作采用不同的材料和工艺,会导致系统的可靠性降低和系统成本增加等问题。
天线是无线系统中的重要部件,有分离和集成两种形式。分离天线司空见惯[5],集成天线也已悄悄地进入到我们的视线。集成天线包括片上天线(AoC)和封装天线(AiP)两大类型[6]。AoC技术通过半导体材料与工艺将天线与其它威廉希尔官方网站
集成在同一个芯片上[7-11]。考虑到成本和性能,AoC技术更适用于太赫兹频段[12-14]。AiP技术是通过封装材料与工艺将天线集成在携带芯片的封装内。 AiP技术很好地兼顾了天线性能、成本及体积,代表着近年来天线技术重大成就,因而深受广大芯片及封装制造商的青睐。如今几乎所有的60GHz无线通信和手势雷达芯片都采用了AiP技术[15-26]。除此之外,在79GHz汽车雷达[2], 94GHz相控阵天线,122GHz、145GHz和160GHz传感器以及300GHz无线链接芯片中都可以找到AiP技术的身影[27-32]。毋庸置疑,AiP技术也将会为5G毫米波移动通信系统提供很好的天线解决方案。
很显然AoC和AiP分别属于上述SoC和SiP概念的范畴,那么我们为什么要将它们从SoC和SiP技术中明确区分开来呢?原因其实很简单,就是为了强调它们独有的辐射特性。关于AoC技术,需另辟专文详述,本文仅拟论及AiP技术。 尽管AiP技术方面的论文和专利有很多,但还没有一篇回顾AiP技术发展历程及其背后故事的文章,本文旨在填补这一方面的空白。另外,本文也是介绍封装天线技术系列文章的第一篇:历史篇。在文中我将利用AiP技术发展历程中起到重要推动作用的经典设计为例,加以自己亲身经历的故事,为大家勾勒出AiP技术发展的来龙去脉。
摘要:封装天线(简称AiP)是基于封装材料与工艺将天线与芯片集成在封装内实现系统级无线功能的一门技术。 AiP技术顺应了硅基半导体工艺集成度提高的潮流,为系统级无线芯片提供了良好的天线解决方案,因而深受广大芯片及封装制造商的青睐。AiP技术很好地兼顾了天线性能、成本及体积,代表着近年来天线技术的重要成就。另外,AiP技术将天线触角伸向集成威廉希尔官方网站
、封装、材料与工艺等领域,倡导多学科协同设计与系统级优化。AiP技术已逐渐趋于常熟,在技术方面有很多论文和专利可供参考,但还没有一篇回顾AiP技术发展历程及其背后故事的文章,本文旨在填补这一方面的空白。在文中我将利用AiP技术发展历程中起到重要推动作用的经典设计为例,加以自己亲身经历的故事,为大家勾勒出AiP技术发展的来龙去脉。
1.引言
无线通信发展迅速,4G的商用才刚刚铺开,5G研发的热潮已迎面扑来。在未来的几年里,5G旨在实现低时延、高速率、大容量万物互联,将会彻底改变我们同世界互动的方式。为了使5G的愿景变为现实,必须突破几个关键技术藩篱,其中一个核心技术的难题就与我们的领域息息相关,即如何利用大规模MIMO天线阵列实现波束成形、扫描、追踪、锁定来有效对抗毫米波移动信道的路径损耗[1]。
汽车雷达改善了驾车安全同时,也提升了全新的驾车体验。目前,汽车雷达工作在24GHz和77GHz的窄频带范围,仅起到预警及辅助驾驶的作用。未来汽车雷达将朝着工作在79GHz宽频带发展,利用4GHz带宽获得更高的空间分辨率甚至实现无人驾驶[2]。2015年,谷歌手势雷达一经问世,便立刻造成全球轰动。手势雷达工作在60GHz频带,跟踪人手移动及其变化,非常适合嵌入在可穿戴设备、手机和其它电子产品中作为用户界面[3]。
消费类电子产品的硬件主要是通过系统级芯片(SoC)和系统级封装(SiP)技术来实现。SoC技术通过半导体工艺在同一个芯片上集成实现系统功能的各种威廉希尔官方网站
。而SiP技术则是通过封装工艺将各个功能模块集成在一个封装内[4]。 尽管SOC技术可以以更低的系统成本来提高系统的可靠性和功能,但是由于使用相同的材料和工艺,没办法使每个类型的威廉希尔官方网站
性能达到最优,进而导致系统性能降低和系统功耗增加等问题。相反,SiP技术可以提升系统性能、降低系统功耗,但是由于功能模块和封装制作采用不同的材料和工艺,会导致系统的可靠性降低和系统成本增加等问题。
天线是无线系统中的重要部件,有分离和集成两种形式。分离天线司空见惯[5],集成天线也已悄悄地进入到我们的视线。集成天线包括片上天线(AoC)和封装天线(AiP)两大类型[6]。AoC技术通过半导体材料与工艺将天线与其它威廉希尔官方网站
集成在同一个芯片上[7-11]。考虑到成本和性能,AoC技术更适用于太赫兹频段[12-14]。AiP技术是通过封装材料与工艺将天线集成在携带芯片的封装内。 AiP技术很好地兼顾了天线性能、成本及体积,代表着近年来天线技术重大成就,因而深受广大芯片及封装制造商的青睐。如今几乎所有的60GHz无线通信和手势雷达芯片都采用了AiP技术[15-26]。除此之外,在79GHz汽车雷达[2], 94GHz相控阵天线,122GHz、145GHz和160GHz传感器以及300GHz无线链接芯片中都可以找到AiP技术的身影[27-32]。毋庸置疑,AiP技术也将会为5G毫米波移动通信系统提供很好的天线解决方案。
很显然AoC和AiP分别属于上述SoC和SiP概念的范畴,那么我们为什么要将它们从SoC和SiP技术中明确区分开来呢?原因其实很简单,就是为了强调它们独有的辐射特性。关于AoC技术,需另辟专文详述,本文仅拟论及AiP技术。 尽管AiP技术方面的论文和专利有很多,但还没有一篇回顾AiP技术发展历程及其背后故事的文章,本文旨在填补这一方面的空白。另外,本文也是介绍封装天线技术系列文章的第一篇:历史篇。在文中我将利用AiP技术发展历程中起到重要推动作用的经典设计为例,加以自己亲身经历的故事,为大家勾勒出AiP技术发展的来龙去脉。
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