SiGe BiCMOS技術(shù)的微波和太赫茲應用

emeidaxia

一、概述

在過(guò)去的十幾年里， 針對不同應用的THz間隙內的頻譜（30GHz到30 THz），比如在毫米和亞毫米波范圍內的工業(yè)傳感器和圖像應用，點(diǎn)對點(diǎn)無(wú)線(xiàn)通信，極寬帶ADCs，400Gb/s光（主鏈）傳輸、高分辨率的150 GHz汽車(chē)雷達，以及移動(dòng)通信高線(xiàn)性放大器等的應用興趣有所增加。此外，這個(gè)頻段在電路和系統級上也有很多應用領(lǐng)域，如健康（醫療設備，皮膚和遺傳篩選），材料科學(xué)（安全檢查和研究），大規模運輸（安檢，在座位通訊），工業(yè)自動(dòng)化（傳感器），通信（地面，衛星），以及空間探索等。然而，在商業(yè)市場(chǎng)的這些高性能的電路和系統主要是由成本，構成因素和能效來(lái)驅動(dòng)。有些在毫米和亞毫米波范圍的應用不能由數字CMOS處理技術(shù)完成，這是由于寄生效應對高頻（HF）的影響，以及CMOS截止頻率的局限性。并且，由于商業(yè)應用的多樣性，這個(gè)體量不足以去用先進(jìn)的數字CMOS工藝和一些被動(dòng)器件。一個(gè)更具成本效益的解決方案是高性能的鍺硅（SiGe）模塊化集成異質(zhì)結雙極晶體管（HBT）和高頻應用的專(zhuān)用無(wú)源器件嵌入不是非常高端的CMOS工藝。由此產(chǎn)生的BiCMOS技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)主流的制造平臺。平臺內種類(lèi)繁多的現有高頻產(chǎn)品是由像IBM/GlobalFoundrie這樣的半導體廠(chǎng)和研究機構， ST微電子55納米的SiGeC BiCMOS工藝，以及IHP的全球最快的超過(guò)0.5太赫茲（THz）的截止頻率SiGe BiCMOS工藝（130nm）所提供。

課程1將提供一個(gè)在SiGe HBT物理原理和現有CMOS平臺的工藝集成方案上的詳細介紹，同時(shí)會(huì )展開(kāi)RF-CMOS, 鍺硅BiCMOS及三五族(III/V)技術(shù)的流程對比。

對于電路設計人員來(lái)說(shuō)，一個(gè)良好的設計環(huán)境，和最先進(jìn)的CAD工具是很重要的。課程2中展示基于SiGe HBT建模和可靠性方面的細節， 以及支持RF設計的工藝設計包中的特殊射頻組件。

課程3將側重于RF應用的SiGe BiCMOS技術(shù)的先進(jìn)技術(shù)模塊，接下來(lái)的課程4將會(huì )涉及到從10GHz到500GHz的設計實(shí)例，有競爭力的RF-CMOS，SiGe設計特性和三五族技術(shù)也會(huì )在課程4中做相關(guān)的比對。

在課程5中， 三個(gè)最新的與產(chǎn)業(yè)應用相關(guān)的設計實(shí)例將會(huì )更詳細地介紹在SiGe BiCMOS工藝線(xiàn)上產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

在課程6中，一家德國設計公司Silicon Radar（從IHP分離）將向我們展示基于SiGe BiCMOS技術(shù)在24 GHz和120 GHz的雷達產(chǎn)品。 關(guān)于120GHZ的雷達芯片組，也將在現場(chǎng)演示。在演示中，我門(mén)將會(huì )側重于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中射頻封裝概念和射頻測試問(wèn)題。

除了在微波應用上的重要性，SiGe技術(shù)為在不久的將來(lái)開(kāi)發(fā)太赫茲產(chǎn)品打開(kāi)了一扇成功之門(mén)。不僅僅是在微波應用方面，這個(gè)最新的世界性研究課題也將在我們的課程中提到。特別是在課程7，我們將展示中國研究院采用IHP的SiGe技術(shù)很多年下來(lái)的研究課題進(jìn)展。

最后在課程8將介紹IHP的MPW代工服務(wù)，它向未來(lái)設計公司通向SiGe BiCMOS工藝展示了一個(gè)非常便捷的途徑。

二、誰(shuí)應該參加

這次會(huì )議適合代工廠(chǎng)工藝工程師，經(jīng)理以及專(zhuān)注于高頻應用（高速傳輸， 雷達應用，毫米波成像和探測）的設計人員參加。另外， 從SIGE BICMOS 工藝上的不同產(chǎn)品的展示，對想擁有類(lèi)似產(chǎn)品的設計人員和客戶(hù)來(lái)說(shuō)是非常有吸引力的。 當然，這個(gè)會(huì )議也歡迎國內代工企業(yè)的高層管理人員一起來(lái)參與討論IHP和本土擁有BICMOS 工藝的晶圓代工廠(chǎng)之間可能的合作。

三、會(huì )議安排

會(huì )議時(shí)間：2016年03月17—18日（2天）

報到注冊時(shí)間：2016年3月17號，上午9:00-9:30

會(huì )議地點(diǎn)：上海集成電路技術(shù)與產(chǎn)業(yè)促進(jìn)中心（1樓報告廳）

上海市浦東新區張江高科技園區張東路1388號21幢

四、研討會(huì )具體安排

第一天：2016年03月17日（星期四）
課程 1: 時(shí)間：09:30am-11:15am
主題： SiGe HBTs integrated in a CMOS platform - By Dr. A. Mai
    集成在CMOS平臺中的鍺硅異質(zhì)結雙極型晶體管(SiGe HBT)——A.Mai博士

-Physics of SiGe HBT
鍺硅異質(zhì)結雙極型晶體管的物理原理
-Detailed Technology flow of SiGe HBT in a CMOS platform
CMOS平臺中鍺硅異質(zhì)結雙極型晶體管的具體工藝流程
-Process comparison RF-CMOS, SiGe BiCMOS, III/V Technologies
RF-CMOS, 鍺硅BiCMOS及三五族(III/V)技術(shù)的流程對比

課程 2: 時(shí)間：11:30am-12:30pm
主題：Circuit Design platform for SiGe HBTs – By Dr. R.F. Scholz
   鍺硅異質(zhì)結雙極型晶體管的電路設計平臺——R.F. Scholz博士

-Modelling and Reliability of SiGe HBTs
異質(zhì)結雙極型晶體管的建模和可靠性分析
-Process Design Kit for RF Design
射頻(RF)工藝設計包

課程 3: 時(shí)間：1:30pm-3:00pm
主題：High end RF Technology Modules on CMOS/BiCMOS a More than Moore strategy- By Dr. M. Kaynak
   超越摩爾定律策略的CMOS/BiCMOS高端射頻技術(shù)模塊——M.Kaynak博士

-BiCMOS embedded RF-MEMS
BiCMOS嵌入式射頻微機電系統(RF-MEMS)
-BiCMOS embedded Through Silicon Vias
BiCMOS嵌入式硅通孔
-Microfluidics for THz bio-sensing applications
用于太赫茲生物傳感應用的微流控
-Fan out wafer level packaging (eWLB) for RF applications
射頻應用中扇出晶圓級封裝(eWLB)

課程4 : 時(shí)間：3:30pm-5:00pm
主題：Overview SiGe Circuit Design – By Dr. M. Kaynak
   鍺硅電路設計的綜述——M.Kaynak博士

-Application comparison RF-CMOS, SiGe BiCMOS, III/V Technologies
RF-CMOS，鍺硅BiCMOS及III/V族技術(shù)的應用比較
-Selected SiGe Design Examples from 10 GHz to 500 GHz
挑選的從10GHz到500GHz的鍺硅設計案例

第二天：2016年03月18日（星期五）

課程 5:  時(shí)間：9:30am-11:00am
主題： Wireless Applications: From research to product - By Dr. Y. Sun
    無(wú)線(xiàn)應用：從研究到產(chǎn)品——Y.Sun博士

-60 GHz for communication
用于通信的60GHz頻段
-120 GHz Radar on chip solution
用于芯片解決方案中雷達的120GHz頻段
-77 GHz Radar for Automotive: front-end solution chipsets pre-release
用于汽車(chē)雷達的77GHz頻段：前端解決方案芯片組預覽

課程 6:  時(shí)間：11:00am-12:00am
主題：Silicon Radar – Experts on MMICs Radar Products - By D. Genschow
   硅雷達-單片式微波集成電路(MMIC)雷達產(chǎn)品中的明星——D.Genschow博士

-24 GHz Radar Frontend Chips
24GHz雷達前端芯片
-Packaging Concept and RF Testing on 120 GHz Radar reference product
120GHz雷達產(chǎn)品的包裝理念和RF測試
-120 GHz Demonstration Board – on site demo
120GHz現場(chǎng)演示

課程 7:  時(shí)間：1:15pm-3:00pm
主題： TMillimetre-wave and THz Applications – SiGe Design Research in China–By Prof. Y.Z. Xiong
   中國鍺硅設計研究—毫米波和太赫茲的應用——熊永忠教授

-W-band transcevier
W波段收發(fā)器
-D-band transceiver
D波段收發(fā)器
-340 GHz transceiver
340GHz收發(fā)器

課程8:  時(shí)間：3:30pm-4:14pm
主題： MPW and Foundry Service from IHP - By Dr. R.F. Scholz
    德國高性能微電子研究所（IHP）)的多項目晶圓(MPW)和晶圓代工服務(wù)——R.F.Scholz博士

五、授課專(zhuān)家簡(jiǎn)介:

Dr. Andreas Mai-IHP技術(shù)部門(mén)“流程整合”項目組負責人

file:///C:/Users/x220/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.jpgAndreas Mai博士曾在勃蘭登堡州技術(shù)大學(xué)修讀物理，并于2006年在A(yíng)MD德累斯頓獲得畢業(yè)證書(shū)。接著(zhù)他加入IHP技術(shù)部門(mén)，他所在的流程整合項目組致力于將130nm SiGe-BiCMOS工藝用于RF-LDMOS晶體管  的集成。他于2010年獲得博士學(xué)位，并成為項目主管，負責技術(shù)協(xié)調，提高產(chǎn)量以及IHP MPW工藝技術(shù)的穩定性。2013年，他成為IHP技術(shù)部門(mén)“流程整合”項目組負責人，負責IHP公司的服務(wù)及某些研  究事務(wù)。自2015年初以來(lái)，他充當技術(shù)部門(mén)領(lǐng)導者的角色，主要負責200mm SiGe-BiCMOS的生產(chǎn)線(xiàn)和技術(shù)服務(wù)事務(wù)。

Dr. Mehmet Kaynak-IHP技術(shù)組項目負責人

file:///C:/Users/x220/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpgMehmet Kaynak博士于2004年獲得伊斯坦布爾技術(shù)大學(xué)通信工程系的本科學(xué)位，2006年獲得土耳其伊斯坦布爾薩班哲大學(xué)微電子項目的碩士學(xué)位，2014年獲得德國柏林技術(shù)大學(xué)的博士學(xué)位。2008年他加  入到IHP微電子德國法蘭克福技術(shù)組，從2008到2015年，他負責IHP MEMS的發(fā)展。自2015年以來(lái)，他成為IHP技術(shù)組的項目負責人，Kaynak博士兼職土耳其薩班哲大學(xué)教授，他正組建IHP和薩班哲大學(xué)的  聯(lián)合實(shí)驗室。Kaynak博士從事用于毫米波應用的BiCMOS工藝中的RF-MEMS開(kāi)關(guān)發(fā)展超過(guò)5年，他還有RF和毫米波硅基電路的經(jīng)驗。他的其它研究興趣有集成CMOS-MEMS技術(shù)，RF MEMS無(wú)源器件的發(fā)展，薄膜結構的熱性能  和熱機械性能以及這些有限元分析的建模。最近，他在IHP發(fā)起3D異構集成和微流體技術(shù)的研究活動(dòng)。Kaynak博士作為作者或者共同作者在同行評議的期刊和會(huì )議出版物上發(fā)表過(guò)超過(guò)100文章，他擁有RF-MEMS技術(shù)的7項專(zhuān)利。他曾參與很多不同德國聯(lián)邦教育和研究部(BMBF)和歐盟(EU)支持的項目，并且擔任歐盟自主的FLEXWIN和納米技術(shù)項目的負責人。他目前擔任一些國際會(huì )議和期刊的會(huì )員及評審，比如IEEE NEMS, IEEE IMS, IEEE Radio Wireless Week, IEEE SiRF, EuMW, GeMiC, MEMSWAVE, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, IEEE Transactions on Antenna and Propagation, Elsevier Microelectronics Engineering。他擔任2013年MEMSWAVE會(huì )議的大會(huì )主席和2013年IEEE SiRF的TPC主席，他是歐洲空間機構(ESA)微納米技術(shù)(MNT)組，EuMAs專(zhuān)題組RF MEMS，IEEE技術(shù)委員會(huì ) MTT-21(MEMS Components and Technologies)和MTT-10(Biological Effect and Medical Applications of RF and Microwave)的會(huì )員。Kaynak獲得2014年萊布尼茲研究所的青年科學(xué)家獎。

熊永忠教授-中國工程物理研究院微系統與太赫茲中心半導體器件研究室主任、教授、四川省和成都市特聘專(zhuān)家

file:///C:/Users/x220/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.jpg熊永忠教授獲得新加坡南洋理工大學(xué)(NTU)電氣和電子工程的博士學(xué)位，他擔任新加坡微電子研究院(IME)的首席研究員(PI)已經(jīng)十余年。他目前是中國成都工程物理學(xué)院太赫茲研究中心半導體器件和集成電路的教授和主任。他是我國硅基微波毫米波太赫茲集成電路芯片研究領(lǐng)域的典型代表。在新加坡微電子研究所，所領(lǐng)導的團隊在2010年研制出世界上第一款硅基超高速10Gbps 135GHz的收發(fā)芯片，及400GHz 收發(fā)芯片，和世界上最小片載135GHz和400GHz高效高增益介質(zhì)天線(xiàn)和襯底集成波導天線(xiàn)等。2011年回國后，所領(lǐng)導的半導體器件研究室研制了一系列太赫茲(工作頻率大于100GHz)收發(fā)芯片，高速調制器和片載天線(xiàn)等，其中不乏國際首創(chuàng )，整體水平國際領(lǐng)先，填補了我國高性能集成電路的空白。其中完成了我國首款低成本硅基X波段和Ka波段多功能芯片和94GHz收發(fā)芯片，有望大幅度降低我國相控陣雷達成本，為國防事業(yè)的發(fā)展做出貢獻。他正領(lǐng)導一個(gè)致力于單片硅基微波/毫米波/太赫茲集成電路設計和器件建模表征的小組，他擁有多項授權專(zhuān)利，并撰寫(xiě)和共同撰寫(xiě)了超過(guò)200篇學(xué)術(shù)論文。

孫耀明博士

孫耀明博士于1997年獲得中國西安電子科技大學(xué)的本科學(xué)位，2003年獲得比利時(shí)魯汶大學(xué)的碩士學(xué)位，2009年獲得德國科特布斯勃蘭登堡工業(yè)大學(xué)的博士學(xué)位。孫博士從1997年到2002年從事移動(dòng)通信RF  收發(fā)器的領(lǐng)域，2002年，他參與了比利時(shí)微電子研究中心（IMEC）基于MCM-D技術(shù)的Ku波段收發(fā)器的設計。從2003年到2013年，他擔任德國法蘭克福奧德的IHP的研究員。期間，他參與設計了歐洲第一塊  60GHz收發(fā)器的SoC芯片。自2010年，他主持歐洲項目”SUCCESS”，開(kāi)發(fā)并成功實(shí)現了122GHz雷達芯片組。2013年，孫博士建立了香港微系統集成公司，在亞洲推進(jìn)SiGe BiCMOS技術(shù)，并且提供設計服務(wù)和咨詢(xún)。

D. Genschow

Dieter Genschow于2006年畢業(yè)于雷丁大學(xué)(英國)和德國柏林的應用科學(xué)大學(xué)，然后他開(kāi)始在汽車(chē)行業(yè)的德國Tier 1公司擔任一名電容式感應技術(shù)設計工程師。在2009年，他加入IHP擔任研究助理并在雷  達系統設計領(lǐng)域工作了6年。2015年，他加入Silicon Radar，目前負責嵌入式雷達系統設計和產(chǎn)品管理。

Dr. René Scholz-IHP MPW和晶圓代工服務(wù)項目負責人

自2004年以來(lái)René Scholz擔任IHP MPW和晶圓代工服務(wù)的項目負責人，他的項目組也負責IHP BiCMOS技術(shù)工藝設計包的開(kāi)發(fā)。2001到2004年，他負責IHP射頻特性和SiGe-HBT建模研究。2008年他獲得法蘭克福(奧德)歐洲大學(xué)研究管理中歐和東歐的工商管理碩士。1991到1996年，他在哈雷的馬克斯·普朗克研究所修讀博士。課題：點(diǎn)缺陷硅和砷化鎵擴散的研究。

八、組織單位（排序不分先后）

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原文鏈接：http://www.ictc.org.cn/article/16