系统级集成射频垂直互连技术

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1、系统级集成射频垂直互连技术廖承举王辉向伟玮赵鸣霄中国电子科技集团公司第二十九研究所摘要:随着电子装备朝着多功能、高性能方向发展的同时，硬件还要变轻、变小，成木还要更低，其内部模块/组件集成密度要求不断提升，传统的平面混合集成密度已接近极限，三维异质异构集成必将成为新一代电子功能单元的主流形态。系统级集成射频垂直互连技术是三维异质异构集成系统的关键技术之一，对系统级集成射频垂直互连技术的发展动态及应用前景进行了综述。关键词：三维异质异构集成;系统级集成;射频互连;垂直互连;作者简介：廖承举（1982-），男，双学士，毕业于电子科技大学，工程师，主要从事微系统技术的研究和开发工作。收稿日期：2

2、017-10-20RFVerticalInterconnectionforSystem—ScaleIntegratedLIAOChengjuWANGHuiXIANGWeiweiZHAOMingxiaoThe29thResearchInstitudeofCETE;Abstract：Withthedevelopmentofelectronicequipmentinamulti-functionalandhigh-performancedirection,thehardwarewillbelighter,smallerandlesscost,3DHeterogeneousintegratedbe

3、comesatrendandnecessity.System-scaleintegratedRFverticalintercormectionisoneofkeytechniquesfor3Dhctcrogeneousintegratedsystem.ThedevelopmentofSystem-scaleRFverticalinterconnectionforsystemscaleintegratedwassummarized.Keyword：3Dheterogeneousintegrated;system-scaleintegrated;RFinterconnection;vertic

4、alinterconnection;Received：2017-10-20随着电子装备朝着多功能、高性能、小型化、轻量化、低成本化方向发展，尤其像单兵轻装备、微纳卫星、无人机和弹载载荷等高耍求的电子装备，高密度三维集成对于改善其电气性能指标和灵活的机动性更为重要和关键11三1。超越摩尔定律(MorethanMoore'sLaw)认为，异构组件(HeterogeneousComponents)以及系统集成(SystemIntegration)工艺的进步将极人地促进电子装备小型化、轻量化发展。冃前，传统平面混合集成密度己接近极限，三维异质异构集成可以大幅度提高集成密度，对实现设备小型化、轻量化

5、具有重耍意义，必将成为下一代电子装备的主流形态[3]0根据封装层级划分，三维异质异构集成可分为晶圆级集成和系统级集成。晶圆级集成是在系统架构设计的基础上整合其他专业提供的晶圆或裸芯，以D2I/D2W/W2W等集成形态实现系统级集成，实现最优化的系统功能，通过片上集成封装可具有一定功能的IP核。系统级集成即通过三维异构集成工艺将不同功能的1P核封装成具有一定功能的系统。对于射频产品，无论是晶圆级集成还是系统级三维异质异构集成，射频垂直互连均是关键技术之一比臺。木文主要介绍用于系统级三维异构集成射频集成的射频垂直互连技术的发展动态。1BGA互连BGA(BallGridArray,球栅阵列)技术

6、的研究始于20世纪60年代，最早被美国IBM公司采用，但肓到20世纪90年代初，BGA才真正进入实用化阶段回，BGA技术的出现使得多1/0IC与基板互连从四边引线互连向平面阵列互连转变，实现了器件、系统进一步小型化。最初，BGA主要用于处理器等数字器件与母板间互连;2000年前后，随着射频封装高1/0需求不断增加，BGA在射频互连方面的应用研究引起广泛关注。KatsuyukiYoShida等人仿真并实验研究了BGA射频互连性能,在DC~50GHz频段内,Su<-15dB,S21<-1dB[7]oS.Pinel等人将uBGA应用到C波段3D集成射频前端组件上，用于板-板之间的射频垂直互连[8

7、]oTeroKangasvivcri等人仿真并试验研究了G-S-G结构BGA互连高频传输特性，在DC〜32.5GHz频段内，差损小于0.5dB[9]oA.Bessemoulin等人报道了其基于LTCC的GaAsT/R芯片BGA封装，如图1所示，该封装尺寸为12nunX12mm,在10GHz板(PCB)-芯片传输损耗小于0.5dB,冋波损耗优于25dB[10]。图1TR芯片BGA封装下载原图基于电性能需求，射频封装常采用L