采用FOWLP技术的D波段相控阵发射机，配备基于硅的谐振器天线

《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》：A D-Band Phased Array Transmitter With Silicon-Based Resonator Antennas Using FOWLP Technology

该研究提出了一种基于扇出式晶圆级封装（FOWLP）的D波段相控阵发射模块，集成160 GHz波束成形乘法器链和硅基谐振器天线阵列，通过被动硅填充片有效解决热机械对准问题，实现4.2×4.2mm2阵列，峰值增益14.3 dBi，支持±40°波束扫描，适用于高频通信、雷达等场景。

　　

摘要：

本文介绍了一种D波段相控阵发射模块，该模块采用扇出式晶圆级封装（FOWLP）技术，将多个射频集成电路（RFIC）与封装内集成天线（AiP）架构相结合。该模块在28纳米FD-SOI CMOS工艺中集成了D波段波束成形放大链，并采用了基于硅的谐振器天线（SRA）阵列。共实现了4个这样的160 GHz波束成形链，每个波束成形链与一个1×4串联馈电的SRA子阵列相连，从而形成了总面积为4.2平方毫米的阵列。为了解决晶圆级组装过程中可能出现的热机械问题（如封装变形和芯片错位），在封装内部战略性地放置了无源硅填充芯片。由于采用了这些填充芯片，原本约20微米的芯片位移被有效减少到了5.6微米。所实现的阵列在160 GHz频段下具有宽侧辐射模式，测量得到的峰值增益为14.3 dBi，有效各向同性辐射功率（EIRP）为7.1 dBm，并且能够在仰角平面上实现±40°范围内的波束指向控制。这些结果表明，这种方案适用于高频AiP基相控阵，具有可扩展性和良好的热机械稳定性，非常适合下一代通信、雷达和传感应用。

引言

对超高速无线通信需求的增长推动了向更高频段（尤其是D波段110–170 GHz）的转变，以支持6G回程链路、汽车雷达和高容量短距离连接等应用[1]。这些应用需要具备高增益、高效波束成形能力以及低损耗的天线和发射器，以克服亚太赫兹频段下的巨大自由空间路径损耗[2]。具有电子波束指向功能的相控阵天线已成为实现定向传输和广角覆盖的关键组件[3]。然而，在亚太赫兹频段实现这样的阵列在信号完整性、封装紧凑性和机械稳定性方面面临诸多挑战。