科技新星－陈志铭－201911

科学研究和技术服务业

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

成果面向Ka频段低轨卫星互联网等应用场景，突破硅基毫米波频段相控阵收发多通道单片集成、高精度幅相控制、大温度范围增益补偿、硅基射频转接板高密度、宽带、低损垂直互连等关键技术，研制出多通道集成的相控阵收发组件CMOS芯片两款（8通道T芯片和8通道R芯片）及硅基转接板，解决了毫米波相控阵天线T/R组件成本高，体积、重量和功耗大的技术难题；建立毫米波收发组件多通道集成芯片的系统架构和设计方法学，以及大温度范围内保持增益和幅相精度稳定的电路拓扑结构和补偿方法，掌握TSV转接板垂直互连技术与工艺制造方法。项目完成了任务书要求的全部考核指标，部分指标优于任务书要求。 具体而言，成功研制Ka频段相控阵多通道多功能收发专用CMOS芯片，提出一种面积紧凑型收发通道设计方法；一种高精度幅相控制电路拓扑结构与设计方法；以及一种基于自适应分段偏置调节的大温度范围毫米波放大器增益补偿方法。成功研制毫米波硅转接板，提出极限尺寸TSV聚合物绝缘层高台阶覆盖率的制备方法；揭示真空辅助超声作用下化学镀种子层的沉积机理；提出一种结合单元生死和子模型技术的仿真分析策略。基于上述新结构、新器件以及新工艺构建了微型化、一体化的三维射频微系统。主要技术指标包括：1）频率：上行27.5-30.5GHz，下行18.2-20.2GHz；2）集成通道数：8；3）移相精度：6位，相位误差（rms）2.6度；4）衰减精度：5位，步进0.5dB，幅度误差（rms）0.5dB；5）单通道增益：发射29.8dB，接收25.9dB；6) 接收噪声系数：3.2dB；7）发射输出1dB压缩点：10dBm；8）通道间幅相一致性：1dB/9.7度；9）功耗：0.35W（R芯片），0.48W（T芯片）；10）芯片面积：3mm×5.32mm（R芯片），2.8mm×4.5mm（T芯片）；11）同轴TSV通孔直径≥ 70 um，深度≥ 500 um；12）堆叠层数：4层。