近日，上海交通大學電子信息與電氣工程學院電子工程系毛軍發院士、周亮教授課題組在IEEE Journal of Solid-State Circuits（JSSC）上發表了低損耗異質異構集成W波段毫米波雷達系統研究成果。

IEEE固態電路期刊（JSSC） 是國際集成電路領域最高級別期刊之一，旨在發布集成電路設計領域的最新技術進展和紀錄性成果，代表著業內當前最高技術水平。

創新成果

異質異構集成毫米波雷達使用自主研發的硅基MEMs光敏復合薄膜多層布線工藝，三維集成了硅基鎖相環芯片、SiGe收發芯片、GaN功率放大芯片、封裝天線和電容等無源元件。雷達探測距離大于800米，最高分辨率優于0.08米，重量僅為78克，綜合性能指標世界領先。

該成果突破了多芯片精準定位和多層介質微小圖形制備等關鍵技術，大幅縮短芯片間、芯片與無源器件間的互連長度，降低了互連損耗，克服了化合物半導體互連結構與硅基半導體器件后道工藝兼容性不足的難題，同時很好地處理布線間的串擾和芯片間的電磁兼容問題。

圖1. 異質異構集成毫米波雷達

圖2. 異質異構集成毫米波雷達的距離探測

當前，摩爾定律已面臨物理、技術與成本極限的多重挑戰，集成電路在沿著摩爾定律預測的尺寸縮小路徑艱難發展的同時，亟需開辟新的方向，繞道摩爾定律繼續發展。三維異質異構集成能夠突破單一半導體工藝電路的性能、功能極限，實現集成電路由硅或化合物半導體單一同質工藝集成向異質集成、由平面集成向三維集成，是后摩爾時代集成電路發展的主流方向，也是我國集成電路變道超車發展的突破口和歷史機遇。該成果研制的工藝和設計技術必將促進異質異構技術的快速發展。

圖3. 硅基MEMs光敏復合薄膜多層布線工藝

完成人

該項工作完成人包括：上海交通大學博士生楊曉、黃銀山、趙哲、倪冬欣，張成瑞實驗師、周亮教授、毛軍發教授以及中國工程物理研究院微系統與太赫茲研究中心的合作者程序博士、韓江安博士、鄧賢進研究員。

Xiao Yang, Yin-Shan Huang*, Liang Zhou*, Zhe Zhao, Dong-xin Ni, Cheng-rui Zhang , Jun-Fa Mao, Jiang-An Han, Xu Cheng, and Xian-Jin Deng， “Low-Loss Heterogeneous Integrations with High Output Power Radar Applications at W Band”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2021.DOI: 10.1109/JSSC.2021.3106444.