imec革命性技术:频率达325GHz的超低损耗射频硅互连平台
在2025年IEEE ECTC大会上,imec展示了其300mm射频硅互连平台的杰出性能和灵活性。该平台支持RF至亚太赫兹CMOS和III/V芯片在单个载体上的无缝集成,实现了高达325GHz频率下的记录性低插入损耗0.73dB/mm。此项进展为紧凑、低损耗及可扩展的下一代射频与混合信号系统铺平了道路。
随着从无线数据中心、高分辨率汽车雷达到可插拔光收发器以及短距离设备间的超高速无线USB解决方案等先进应用的追求,工业发展的重心正迅速转移到mmWave(30-100GHz)和亚太赫兹(100-300GHz)频段。然而,要解锁这些更高频率的潜力,需要组件结合III/V材料的高输出功率和驱动能力与CMOS技术的可扩展性及成本效益,并集成在单个载体上。在此背景下,基于芯片的异质系统,通过射频硅互连技术构建,实现了数字和射频组件的无缝集成。
imec去年在IEDM大会上报告了在300mm射频Si互连上异质集成InP芯片至140GHz频率的突破。而现在,在ECTC 2025上,imec宣布达成新的里程碑:同样使用Si互连平台,现已展示出高达325GHz频率下仅0.73dB/mm的创纪录低插入损耗。“我们方法的独特之处在于能够混合匹配数字、RF至亚太赫兹CMOS技术节点与多种III/V芯片,不仅限于InP,还包括SiGe、GaAs等。” imec的技术首席人员萧阳表示。
该平台的数字互连受益于Cu damascene背端线(BEOL)处理,而毫米波信号路径在低损耗RF聚合物层上使用传输线。此外,如电感等高质量被动组件直接集成在射频硅互连上,减少了活动芯片面积,降低了成本,并确保了紧凑、低损耗的射频互连,提升了性能。
imec的技术结合了射频/微波连接(5µm线宽和5µm间距)与高密度数字互连(1µm/1µm线/间距),以及精细的翻转芯片间距40µm——并致力于缩小到20µm。这些功能共同实现了高集成密度和紧凑的足迹。
展望未来:向合作伙伴开放平台进行原型设计
接下来,萧阳及其团队正准备通过添加更多功能来增强该平台——包括通过硅通孔、背侧重新分配层和MIMCAP供电解耦。与此同时,imec正准备通过NanoIC(imec的亚2nm试点线路之一,作为欧盟芯片法案的一部分)将其射频互连研发平台开放给合作伙伴进行早期评估、系统验证和原型设计。
以下是一些适用不同领域的芯片品牌和型号:
- 英特尔 Core i7(个人计算)
- NVIDIA TITAN RTX(图形处理)
- Qualcomm Snapdragon 888(移动通信)
- AMD Ryzen 9(游戏)
- Broadcom BCM4389(无线通信)
- IBM Power9(服务器)