imec 推出射频硅中介层技术，推进三五族芯片粒集成

比利时微电子研究中心 imec 在高频芯片粒系统研发领域再获突破，其300 毫米射频硅中介层平台完成技术升级，可实现三五族芯片粒与硅基 CMOS 工艺的系统级集成。该技术面向新兴毫米波、亚太赫兹无线应用，同时也可满足下一代数据中心的高速信号传输需求。

本次技术升级融合了高密度嵌入式电容、可扩展无源器件建模框架，以及用于三五族芯片粒封装的激光辅助键合工艺。整套技术方案旨在提升产品性能，同时降低异质集成的成本与设计复杂度。

对于射频设计、先进封装及半导体制造的行业从业者而言，此次成果提供了将磷化铟、砷化镓、氮化镓等三五族材料与主流 CMOS 平台相结合的可行方案，也清晰展现了芯片粒架构如何突破通信与数据中心基础设施的性能瓶颈。

高密度无源器件，助力芯片粒小型化

随着无线系统不断向更高频段演进，设计人员愈发难以兼顾性能、功耗、芯片面积与制造成本。imec 的技术思路为：将对性能起关键作用的功能模块保留在小型三五族芯片粒内部，同时把无源器件转移至具备低损耗互连特性的硅中介层上。

此次核心升级之一是全新的金属 - 绝缘 - 金属电容（MIM 电容）架构。该结构在后端制程中，结合了高介电常数铝铪氧介质层与三维氧化柱结构。

孙晓表示：“将去耦电容等无源器件转移至射频硅中介层，是缩减三五族芯片粒尺寸、控制成本的关键。我们在本届国际微波研讨会 / 射频集成电路研讨会上发表的论文证实，结合器件外移方案与新型 MIM 电容架构后，电容密度相较传统三五族片上电容提升10 至 100 倍。这不仅能打造更紧凑、高性价比的系统设计，还可优化毫米波、亚太赫兹无线系统以及高速数据中心的供电能力。”

imec 指出，电容密度的大幅提升可有效缩减芯片粒面积，全面提升系统整体效率，尤其适用于高端无线通信与光互连场景。

建模与键合工艺同步升级

配合电容技术，imec 推出了一套射频中介层无源器件建模框架，其有效验证频段最高可达 300 吉赫。借助该框架，设计人员无需对每一种结构反复仿真、实测，即可预判不同布局下的电路表现，大幅缩短研发周期。

目前该框架主要针对传输线设计，imec 后续还会持续扩充设计库，纳入电感、MIM 电容等器件模型。

在封装环节，imec 完成了激光辅助键合工艺验证，可将三五族芯片粒贴合至射频硅中介层。该工艺可在布满复杂无源器件的堆叠结构上完成芯片粒贴装，既不会损伤热敏薄膜层，还能将整体热负荷控制在较低水平。

经 43 颗芯片实测，该工艺对位精度优于 600 纳米，旋转偏差小于 0.05 度。封装完成后的射频测试显示，在 110 吉赫至 170 吉赫频段内反射系数低于 - 15 分贝，证明键合过程不会损害芯片粒原有性能。

推动芯片粒射频系统走向量产

本次研发成果是 imec 过往技术积累的延续：2024 年，该机构实现磷化铟芯片粒与 300 毫米射频硅中介层的集成，在 140 吉赫频段下插入损耗近乎为零；2025 年，平台低损耗工作频段进一步拓展至 325 吉赫。

孙晓说道：“我们打造出一套兼具高性能、可扩展性与可制造性的一体化平台。下一阶段，我们将继续提升技术成熟度，实现小批量量产适配，助力合作伙伴研发并落地下一代射频系统。”

这套平台整合了无源器件集成、预测式设计工具与先进封装工艺，也让 imec 的射频硅中介层技术有望成为未来毫米波、亚太赫兹通信以及高速数据中心系统的核心技术底座。