2025年2月16-20日，國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議IEEE International Solid-state Circuits Conference (ISSCC 2025)在美國(guó)舊金山召開(kāi)。天津大學(xué)微電子學(xué)院互聯(lián)感知集成電路與系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)硅基太赫茲雷達(dá)陣列芯片的最新研究成果《A132-to-148GHz CMOS 4TX-4RX FMCW Radar Transceiver Array with Cavity-Backed Antenna-in-Package Achieving 28dBm EIRP》入選大會(huì)亮點(diǎn)論文。微電子學(xué)院博士研究生劉兵為論文第一作者，導(dǎo)師馬凱學(xué)教授為通訊作者。

隨著太赫茲FMCW雷達(dá)系統(tǒng)在生命體征檢測(cè)、生物醫(yī)療和工業(yè)探測(cè)、機(jī)器人等方面的逐漸應(yīng)用，太赫茲FMCW雷達(dá)芯片的探測(cè)精度、探測(cè)距離等指標(biāo)要求被不斷提高。硅基太赫茲雷達(dá)以其集成度高、量產(chǎn)成本低等優(yōu)勢(shì)備受產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)界關(guān)注。探測(cè)精度受到雷達(dá)收發(fā)機(jī)芯片射頻工作帶寬的限制，探測(cè)距離則受到其等效全向輻射功率（EIRP）的限制。然而，陣列規(guī)模小、片上電路輸出功率低、太赫茲片上天線增益低等是提高太赫茲雷達(dá)收發(fā)機(jī)芯片EIRP所面臨的瓶頸問(wèn)題。因此，本項(xiàng)工作提出了一款工作頻率為132-148GHz的CMOS FMCW雷達(dá)收發(fā)機(jī)芯片：（1）片上采用4發(fā)4收陣列規(guī)模；（2）發(fā)射機(jī)采用基于新型諧波幅-相調(diào)制機(jī)理的4倍頻器和基于慢波結(jié)構(gòu)低損耗功率合成網(wǎng)絡(luò)的功率放大器；（3）天線采用基于低溫共燒陶瓷工藝（LTCC）的封裝天線（AiP）。基于28nm Bulk CMOS工藝，該太赫茲FMCW雷達(dá)收發(fā)機(jī)陣列芯片獲得的峰值EIRP為28.7dBm，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的3dB帶寬分別為16GHz/22GHz，實(shí)現(xiàn)的雷達(dá)最大探測(cè)距離為16.85米、距離分辨率為1.3厘米，并具有較好的三維成像能力。該芯片是上國(guó)際首次在D波段實(shí)現(xiàn)的具有4發(fā)4收陣列規(guī)模和封裝天線的CMOS FMCW雷達(dá)收發(fā)機(jī)陣列芯片，并在不使用任何透鏡下實(shí)現(xiàn)了EIRP的最高記錄28.7dBm。

IEEE國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議（ISSCC）作為IEEE固態(tài)電路協(xié)會(huì)的旗艦會(huì)議，是工程師和研究人員展示固態(tài)電路和系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)最新研究成果的全球性學(xué)術(shù)交流論壇。ISSCC最早舉辦于1953年，幾十年來(lái)一直代表著芯片領(lǐng)域的國(guó)際最高學(xué)術(shù)水平，享有"芯片奧林匹克"的美譽(yù)。歷史上入選ISSCC的論文都代表著當(dāng)前全球頂尖水平，展現(xiàn)出芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，許多集成電路領(lǐng)域里程碑式的發(fā)明與技術(shù)突破均在該會(huì)議首次發(fā)布。

天津大學(xué)“互聯(lián)感知集成電路與系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)室隸屬于天津大學(xué)微電子學(xué)院，由IEEE Fellow、“國(guó)家杰出青年科學(xué)基金”獲得者、中國(guó)電子學(xué)會(huì)會(huì)士馬凱學(xué)教授依托天津市成像與感知微電子技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室牽頭成立，主要開(kāi)展微波毫米波通信與成像集成電路、基于ISL平臺(tái)系統(tǒng)集成技術(shù)、無(wú)線通信系統(tǒng)天線設(shè)計(jì)，以及人工智能射頻EDA技術(shù)研究。團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持“四個(gè)面向”開(kāi)展科技創(chuàng)新，在上述領(lǐng)域牽頭承擔(dān)國(guó)家重大專項(xiàng)1項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)2項(xiàng)、青年項(xiàng)目1項(xiàng)、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金1項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)基金項(xiàng)目3項(xiàng)和其他多項(xiàng)課題。在集成電路與系統(tǒng)方面取得多項(xiàng)研究成果。在仿真軟件方面，開(kāi)發(fā)了擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的微波優(yōu)化仿真軟件Neuro Modeler。擁有國(guó)際一流的集微波太赫茲微電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、器件參數(shù)提取、通信集成系統(tǒng)可靠性測(cè)試于一體的科研測(cè)試平臺(tái)，測(cè)試頻率可連續(xù)覆蓋至1140GHz，建有完整的異構(gòu)集成微系統(tǒng)加工平臺(tái)。在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目的支持下，馬凱學(xué)教授團(tuán)隊(duì)在高精度毫米波/太赫茲雷達(dá)與成像陣列系統(tǒng)芯片方面開(kāi)展了長(zhǎng)期創(chuàng)新研究工作，突破毫米波/太赫茲雷達(dá)探測(cè)與成像的高精度、大帶寬、高輸出功率等難題，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了硅基毫米波/太赫茲雷達(dá)與成像陣列片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)與樣機(jī)。