来源：Silicon Semiconductor

使用射频硅中介层技术将高性能 III-V 芯片与硅基晶圆级封装相结合，为经济高效的毫米波通信和传感铺平了道路。 

在IEEE 国际电子设备会议 (IEDM) 上，imec 展示了在 300 毫米射频硅中介层上 InP 芯片异质集成的突破性成果。芯片集成后，在 140GHz 频率下插入损耗仅为 0.1dB，可忽略不计。此外，组装两级 InP 功率放大器 (PA) 时，性能没有下降。作为首个实现这一目标的团队，imec 的成果标志着开发用于 100GHz 以上通信和雷达传感的紧凑、节能模块的重要里程碑。

为了满足更快的数据传输、更大的带宽和先进的成像的需求，下一代通信和（雷达）传感系统必须使用更高的频带。这种转变需要紧凑、成本优化、节能的组件，这些组件要比现有技术运行速度更快、输出功率更大。 

Imec 认为异构 III-V/Si-CMOS 技术是一条有前景的发展道路，其中磷化铟 (InP) 在毫米波和亚太赫兹频率下的高增益和功率效率显示出特殊的潜力。然而，目前的 InP 技术有几个缺点，例如使用小尺寸晶圆和通过电子束光刻进行处理，很大一部分设计区域被无源器件和基于金的后端占据 - 限制了 InP 在利基市场中的应用。 

“通过仅在需要 InP 独特性能的领域使用 InP，imec 正在为可扩展、经济高效的毫米波和亚太赫兹解决方案铺平道路。这正是芯片组方法变得必不可少的地方，”imec 的首席技术人员 Siddhartha Sinha 解释道。 

RF 硅中介层和 InP 芯片集成在 140GHz 时显示 0.1dB 插入损耗，组装 InP PA 时性能无任何下降

凭借在硅中介层技术方面的领先地位，imec 充分利用其在 2.5 技术方面的专业知识，来实现下一代射频应用，为毫米波和亚太赫兹信号提供超低损耗和紧凑集成。

Siddhartha Sinha表示：“硅中介层技术一直是数字和 HPC 用例的关键。Imec 在开发底层推动因素方面拥有丰富的专业知识，例如通过缩放微凸块、高纵横比 TSV 和多层 Cu 镶嵌布线，来满足这些应用的高密度布线需求。利用这些方法，我们现在通过使用类似 CMOS 工艺添加小型、高性能 InP 芯片，使硅中介层技术也适用于射频应用。”

Imec 的 RF 中介层在数字中介层之上添加了低损耗 RF 层，用于路由 mmWave 信号。利用具有 40µm 倒装芯片间距的小尺寸互连，InP 芯片和 RF 中介层之间的无源互连在 140GHz 时显示 0.1dB 插入损耗 - 可以忽略不计。此外，两级 InP 功率放大器 (PA) 表现出优异的性能，组装后没有观察到任何性能下降，验证了 InP 芯片方法的有效性。 

前进的道路：使 InP 与 CMOS 处理模块和工具集兼容

基于 IEDM 上展示的成果，imec 研究人员会继续探索中介层的进一步成果，作为更广泛计划的一部分，旨在使 InP 与 CMOS 处理模块和工具集兼容。 

“除了开发用于毫米波相控阵和雷达应用的演示器之外，我们还在进一步缩小 InP 芯片的尺寸，同时保留其卓越的射频性能。我们还计划为该平台添加新的 Si RF 中介层功能，包括电感器和 MIMCAP 等无源器件，以及 TSV 集成和晶圆减薄，”Siddhartha Sinha 说道。

“与此同时，我们正在向合作伙伴提供该平台进行原型设计，让他们能够试验 imec 的 RF 中介层研发平台，”他总结道。

原文链接：

https://siliconsemiconductor.net/article/120733/Imec_achieves_seamless_InP_Chiplet_integration_on_300mm_RF_Silicon_Interposer

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