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IBM開發出突破性超小型毫米波芯片陣列

2013-12-03
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IBM 在毫米波芯片(millimeter-wave IC)技術開發上達到新里程碑。IBM 的科學家表示,新技術可望突破移動通信的數據瓶頸,同時讓能雷達影像設備縮小到與筆記本電腦差不多的尺寸;該公司表示,毫米波帶寬能支持Gbps等級的無線通信,擴展移動骨干網絡、小型蜂窩基礎建設以及數據中心覆蓋網絡布署商機。

據了解,IBM的科學家已經開發了一種相控陣收發器(phased-array transceiver),內含所有高數據率通信與高分辨率雷達影像必備的毫米波零組件;參與該研究項目的IBM研究員Alberto Valdes-Garcia表示,新芯片的關鍵進展在于所有必要組件的高度整合,包括將發射器、接收器與所有天線都納入單一封裝中。

“我們的突破在于提高了此頻率的硅基解決方案整合程度。”Valdes-Garcia接受EETimes美國版編輯訪問時表示,大多數現有的毫米波組件都是采用三五族半導體材料,并非硅材料。

 

IBM開發的高整合度相控陣芯片,尺寸為6.7mm X 6.7mm,采用該公司的SiGe BiCMOS 制程技術,內含32個接收與16個傳送組件,擁有支持16支雙極化(dual polarized)天線的雙輸出(dual output)功能(來源:IBM)

IBM表示,該公司所提供的完整解決方案,包含天線、封裝與收發器芯片,能將信號在毫米波與基帶之間轉換,其整體尺寸比一個5分美元硬幣還小。

Valdes-Garcia 表示,新型芯片的頻率范圍非常適合高分辨率雷達影像應用,因為其波長較短,具備相對較低的大氣衰減(atmospheric attenuation),以及滲透巖層(debris)的能力。IBM指出,該款IC能縮減雷達設備的尺寸,協助飛機駕駛員穿越云霧、塵?;蚴瞧渌璧K視力的物質;芯片以該公司的硅鍺制程生產。

IBM的封裝收發器運作頻率為90~94GHz,將4顆相控陣IC與64支雙極化天線整合成單一磚式封裝(unit tile)中;通過將封裝組件一個接一個排列在電路板上,能制作出有大孔徑(aperture)的可擴展式相控陣,同時維持天線單元間距的統一性。由數百個天線組件所帶來的波束(beamforming)功能,可支持距離長達數公里的通信與雷達影像應用。

每個內含4顆相控陣IC的磚式封裝組件,整合了32個接收與16個傳送單元,具備支持16支雙極化天線的雙輸出功能,并具備多操作模式,包括同步接收水平與垂直的極化。

IBM開發出突破性超小型毫米波芯片陣列
IBM開發的高整合度相控陣芯片封裝外觀,尺寸比一個5美分硬幣還小;封裝組件上的菱形物體就是天線,天線之間的間距是精確一致的,能與其他芯片結合成更大的陣列(來源:IBM)
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