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IBM开发出突破性超小型毫米波芯片阵列

2013-12-03
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IBM 在毫米波芯片(millimeter-wave IC)技术开发上达到新里程碑。IBM 的科学家表示,新技术可望突破移动通信的数据瓶颈,同时让能雷达影像设备缩小到与笔记本电脑差不多的尺寸;该公司表示,毫米波带宽能支持Gbps等级的无线通信,扩展移动骨干网络、小型蜂窝基础建设以及数据中心覆盖网络布署商机。

据了解,IBM的科学家已经开发了一种相控阵收发器(phased-array transceiver),内含所有高数据率通信与高分辨率雷达影像必备的毫米波零组件;参与该研究项目的IBM研究员Alberto Valdes-Garcia表示,新芯片的关键进展在于所有必要组件的高度整合,包括将发射器、接收器与所有天线都纳入单一封装中。

“我们的突破在于提高了此频率的硅基解决方案整合程度。”Valdes-Garcia接受EETimes美国版编辑访问时表示,大多数现有的毫米波组件都是采用三五族半导体材料,并非硅材料。

 

IBM开发的高整合度相控阵芯片,尺寸为6.7mm X 6.7mm,采用该公司的SiGe BiCMOS 制程技术,内含32个接收与16个传送组件,拥有支持16支双极化(dual polarized)天线的双输出(dual output)功能(来源:IBM)

IBM表示,该公司所提供的完整解决方案,包含天线、封装与收发器芯片,能将信号在毫米波与基带之间转换,其整体尺寸比一个5分美元硬币还小。

Valdes-Garcia 表示,新型芯片的频率范围非常适合高分辨率雷达影像应用,因为其波长较短,具备相对较低的大气衰减(atmospheric attenuation),以及渗透岩层(debris)的能力。IBM指出,该款IC能缩减雷达设备的尺寸,协助飞机驾驶员穿越云雾、尘埃或是其他阻碍视力的物质;芯片以该公司的硅锗制程生产。

IBM的封装收发器运作频率为90~94GHz,将4颗相控阵IC与64支双极化天线整合成单一砖式封装(unit tile)中;通过将封装组件一个接一个排列在电路板上,能制作出有大孔径(aperture)的可扩展式相控阵,同时维持天线单元间距的统一性。由数百个天线组件所带来的波束(beamforming)功能,可支持距离长达数公里的通信与雷达影像应用。

每个内含4颗相控阵IC的砖式封装组件,整合了32个接收与16个传送单元,具备支持16支双极化天线的双输出功能,并具备多操作模式,包括同步接收水平与垂直的极化。

IBM开发出突破性超小型毫米波芯片阵列
IBM开发的高整合度相控阵芯片封装外观,尺寸比一个5美分硬币还小;封装组件上的菱形物体就是天线,天线之间的间距是精确一致的,能与其他芯片结合成更大的阵列(来源:IBM)