技术剖析：详解毫米波技术及芯片

技术剖析：详解毫米波技术及芯片
由于毫米波器件的成本较高， 之前主要应用于军事。 然而随着高速宽带无
线通信、汽车辅助驾驶、安检、医学检测等应用领域的快速发展， 近年来毫米波在民用
领域也得到了广泛的研究和应用。 目前，6 GHz 以下的黄金通信频段， 已经很难得到较
宽的连续频谱， 严重制约了通信产业的发展。相比之下，毫米波频段却仍有大量潜在的
未被充分利用的频谱资源。 因此， 毫米波成为第5 代移动通信的研究热点。 2015 年在
WRC2015 大会上确定了第5 代移动通信研究备选频段： 24.25-27.5 GHz、37-40.5GHz、
42.5-43.5 GHz、45.5-47 GHz、47.2-50.2 GHz、50.4-52.6 GHz、66-76 GHz 和81-86 GHz，
其中31.8-33.4 GHz、40.5-42.5 GHz 和47-47.2 GHz 在满足特定使用条件下允许作为增选
频段。 各种毫米波的器件、芯片以及应用都在如火如荼的开发着。 相对于微波频段， 毫
米波有其自身的特点。 首先， 毫米波具有更短的工作波长， 可以有效减小器件及系统
的尺寸; 其次， 毫米波有着丰富的频谱资源，可以胜任未来超高速通信的需求。 此外，
由于波长短， 毫米波用在雷达、成像等方面有着更高的分辨率。 到目前为止， 人们对
毫米波已开展了大量的研究， 各种毫米波系统已得到广泛的应用。 随着第5 代移动通信、
汽车自动驾驶、安检等民用技术的快速发展， 毫米波将被广泛应用于人们日常生活的方
方面面。

毫米波
毫米波技术方面， 结合目前一些热门的毫米波频段的系统应用， 如毫米波通信、毫米波
成像以及毫米波雷达等， 对毫米波芯片发展做了重点介绍。1、毫米波芯片传统 的毫米波
单片集成电路主要采用化合物半导体工艺， 如砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP） 等， 其
在毫米波频段具有良好的性能， 是该频段的主流集成电路工艺。 另一方面， 近十几年
来硅基（CMOS、SiGe等） 毫米波亚毫米波集成电路也取得了巨大进展。 此外， 基于
氮化镓（GaN） 工艺的大功率高频器件也迅速拓展至毫米波频段。 下面将分别进行介绍。
1.1 GaAs 和InP 毫米波芯片近十几年来， GaAs 和InP 工艺和器件得到了长足的进步。