羅 健， 段宗明

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所， 安徽合肥 230088)

0 引 言

雷達(dá)是利用電磁信號(hào)探測(cè)并定位目標(biāo)的復(fù)雜電子設(shè)備，早在一戰(zhàn)期間，英國(guó)人第一次把雷達(dá)試驗(yàn)系統(tǒng)用到了戰(zhàn)場(chǎng)上，用于搜索和警戒來(lái)襲的德國(guó)飛機(jī)；二戰(zhàn)期間，雷達(dá)的功能、技術(shù)能力和水平得到了快速發(fā)展，在戰(zhàn)場(chǎng)上擔(dān)負(fù)越來(lái)越重要的角色。用于軍事用途的早期的雷達(dá)大多為地面設(shè)備，受器件水平和處理能力的限制，其功率孔徑和設(shè)備量通常都較為龐大。從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，雷達(dá)性能不斷提升，形態(tài)不斷發(fā)生變化，應(yīng)用場(chǎng)景從軍用領(lǐng)域向民用領(lǐng)域滲透，雷達(dá)技術(shù)被認(rèn)為是一項(xiàng)“古老而不斷演進(jìn)”的技術(shù)。目前，在軍用領(lǐng)域的無(wú)人機(jī)、無(wú)人戰(zhàn)車、手持感知設(shè)備等小型化作戰(zhàn)裝備、精確攻擊武器導(dǎo)引頭設(shè)備等在戰(zhàn)場(chǎng)中擔(dān)負(fù)著越來(lái)越重要的作用；在民用領(lǐng)域，智能駕駛、生命探測(cè)、安檢成像、手勢(shì)識(shí)別等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，這些場(chǎng)景都對(duì)雷達(dá)小型化、低功耗、低成本等提出了更加苛刻的需求。微電子和半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展為雷達(dá)小型化提供了新的契機(jī)，先進(jìn)集成電路芯片和先進(jìn)封裝技術(shù)使得雷達(dá)系統(tǒng)集成度越來(lái)越高，體積、功耗和成本持續(xù)降低。目前，高度集成的小型化雷達(dá)甚至芯片化雷達(dá)在無(wú)人機(jī)、智能汽車、安檢成像、手勢(shì)識(shí)別等民用領(lǐng)域已經(jīng)獲得突破和應(yīng)用。

地面遠(yuǎn)程監(jiān)視雷達(dá)為了獲得好的探測(cè)威力，通常采用較大的雷達(dá)功率孔徑積，美國(guó)的THAAD系統(tǒng)配置的AN/TPY-2雷達(dá)系統(tǒng)，天線陣面孔徑為9.2 m，安裝有3萬(wàn)個(gè)天線單元，雷達(dá)系統(tǒng)重量超過(guò)30 t。由于受飛機(jī)平臺(tái)重量、空間和功耗的限制，機(jī)載雷達(dá)規(guī)模要小很多，美國(guó)早期的AN/AWG-9機(jī)載火控雷達(dá)，直徑0.91 m，雷達(dá)重量612 kg，是當(dāng)時(shí)最大的機(jī)載火控雷達(dá)；到了2005年，配裝F-22的AN/APG-77多功能機(jī)載火控雷達(dá)，具有十幾種工作模式，雷達(dá)天線直徑為1 m，隨著芯片集成度的提高和硅功率芯片效率的提升，其重量降為200 kg，減輕了2/3。在民用領(lǐng)域，用于智能駕駛汽車進(jìn)行車外環(huán)境感知的車載雷達(dá)是典型的應(yīng)用，2016年德國(guó)大陸公司推出的77 GHz雷達(dá)傳感器尺寸僅為137 mm×91 mm×31 mm，最大探測(cè)距離超過(guò)250 m。2019年，Bell實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了基于硅基高集成度芯片的94 GHz相控陣?yán)走_(dá)，尺寸僅為32 mm，比硬幣還小。2021年，IMEC發(fā)布的145 GHz芯片化雷達(dá)，其芯片尺寸僅為6.5 mm，工作帶寬達(dá)13 GHz，距離分辨率優(yōu)于30 mm。由此也可以看出，雷達(dá)系統(tǒng)一直向小型化、微型化和高集成方向不斷發(fā)展，芯片化程度越來(lái)越高是重要發(fā)展趨勢(shì)之一。2006年，加州理工學(xué)院最早提出將雷達(dá)模塊包括天線均在硅基片上完成，從而實(shí)現(xiàn)了片上雷達(dá)(RoC)。利用片上系統(tǒng)(SoC)技術(shù)將雷達(dá)系統(tǒng)集成在一塊芯片上或呈現(xiàn)在一個(gè)模組里，形成片上雷達(dá)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)雷達(dá)小型化的重要途徑，也是目前半導(dǎo)體與雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域前沿?zé)狳c(diǎn)研究方向之一。

本文在回顧目前片上雷達(dá)技術(shù)研究工作的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)梳理片上雷達(dá)技術(shù)研究發(fā)展路徑和技術(shù)趨勢(shì)。探索和提出基于先進(jìn)硅基集成電路工藝，實(shí)現(xiàn)片上集成多路雷達(dá)收發(fā)前端、波形產(chǎn)生及信號(hào)處理等雷達(dá)功能單元，同時(shí)提出結(jié)合異質(zhì)異構(gòu)及先進(jìn)封裝技術(shù)，將整個(gè)雷達(dá)芯片集成封裝在一個(gè)模組內(nèi)，開(kāi)發(fā)片上雷達(dá)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)小體積、輕重量、低成本和低功耗，有望為未來(lái)小型化武器裝備提供有效的探測(cè)感知手段，也為蓬勃發(fā)展的民用雷達(dá)提供可行的技術(shù)路徑。此外，通過(guò)集成電路技術(shù)將多個(gè)雷達(dá)收發(fā)前端集成在一顆芯片上，形成可擴(kuò)充片上模塊，基于這些模塊也有望構(gòu)建大型復(fù)雜陣列雷達(dá)系統(tǒng)，滿足軍事場(chǎng)景中遠(yuǎn)距離、多功能、高分辨等應(yīng)用需求。

1 片上雷達(dá)系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 脈沖雷達(dá)、調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)與調(diào)相連續(xù)波雷達(dá)

目前常規(guī)片上雷達(dá)按照信號(hào)形式一般可大致分為脈沖雷達(dá)、調(diào)頻連續(xù)波(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW)雷達(dá)、調(diào)相連續(xù)波(Phase Modulated Continuous Wave, PMCW)雷達(dá)等不同類型，不同類型雷達(dá)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。脈沖雷達(dá)是目前應(yīng)用較為廣泛的一種雷達(dá)，脈沖雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)是通過(guò)脈沖調(diào)制，并經(jīng)過(guò)功放和天線實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)制信號(hào)的輻射，依據(jù)多普勒效應(yīng)檢測(cè)目標(biāo)并計(jì)算其速度，可滿足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景。FMCW雷達(dá)通過(guò)頻率差來(lái)計(jì)算目標(biāo)距離，但通常目標(biāo)距離造成的頻差和多普勒效應(yīng)容易混在一起，不易區(qū)分開(kāi)來(lái)，F(xiàn)MCW雷達(dá)需要發(fā)射多個(gè)不同斜率的連續(xù)波并來(lái)解決目標(biāo)檢測(cè)模糊和虛假目標(biāo)問(wèn)題。在PMCW雷達(dá)系統(tǒng)中，發(fā)射端的基帶產(chǎn)生低頻的偽隨機(jī)碼，與本振混頻到射頻頻段，而在接收端將同一個(gè)偽隨機(jī)碼與混頻后的基帶信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，當(dāng)延時(shí)恰好等于電磁波到目標(biāo)來(lái)回的傳播時(shí)長(zhǎng)時(shí)，信號(hào)處理后輸出的信號(hào)幅度最大，據(jù)此可計(jì)算出目標(biāo)的距離。

(a) 脈沖雷達(dá)

(b) FMCW雷達(dá)

(c) PMCW雷達(dá)圖1 不同類型雷達(dá)基本結(jié)構(gòu)

對(duì)于片上雷達(dá)而言，片上集成功放輸出功率有限，達(dá)到脈沖雷達(dá)的大功率瞬時(shí)輸出要求較為困難。但是在近距離感知場(chǎng)景，由于輸出功率要求大幅降低，脈沖雷達(dá)仍然可以實(shí)現(xiàn)片上集成，例如，2014年TI Kilby實(shí)驗(yàn)室 Ginsburg等人基于65 nm CMOS工藝實(shí)現(xiàn)了工作在160 GHz頻段的片上脈沖雷達(dá)，用于實(shí)現(xiàn)短距離應(yīng)用。FMCW雷達(dá)的基帶信號(hào)頻率低，處理簡(jiǎn)單，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter, ADC)和數(shù)字基帶的速度要求小，容易實(shí)現(xiàn)小型化集成，在汽車?yán)走_(dá)、手勢(shì)識(shí)別等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。2018年TI公司的Ginsburg等人在國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議( International Solid-State Circuits Conference, ISSCC)上提出了一種面向汽車?yán)走_(dá)的3發(fā)4收的FMCW雷達(dá)芯片，該芯片基于45 nm CMOS工藝，片上集成多通道FMCW雷達(dá)，能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率和適應(yīng)遠(yuǎn)、中、近距多模工作。2016年，谷歌的WANG 等人提出了一種面向手勢(shì)識(shí)別的Soli雷達(dá)，該片上雷達(dá)采用FMCW架構(gòu)，能夠準(zhǔn)確識(shí)別按鈕、轉(zhuǎn)盤等手勢(shì)操作。PMCW雷達(dá)相對(duì)于FMCW雷達(dá)，本振信號(hào)源設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單，僅需要一個(gè)單頻點(diǎn)的本振信號(hào)，但接收端的中頻頻率往往高于FMCW雷達(dá)，故需要更高速率的ADC。PMCW雷達(dá)易于在MIMO (Multiple Input Multiple Output)雷達(dá)陣列中提供所需的正交信號(hào)，因此PMCW雷達(dá)便于擴(kuò)展到MIMO陣列中。2017年，IMEC在IEEE固態(tài)電路雜志(Journal of Solid-State Circuits， JSSC)上提出一種79 GHz頻段片上集成2×2 PMCW雷達(dá)SoC架構(gòu)，單片集成兩路雷達(dá)發(fā)射、兩路接收、雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生、數(shù)據(jù)采集及雷達(dá)信號(hào)處理，通過(guò)兩片雷達(dá)SoC級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)4×4 MIMO系統(tǒng)。

1.2 相控陣?yán)走_(dá)

相控陣?yán)走_(dá)是發(fā)展于20世紀(jì)60年代的新型雷達(dá)架構(gòu)，其通過(guò)對(duì)多個(gè)分布式雷達(dá)收發(fā)通道的相位進(jìn)行調(diào)控實(shí)現(xiàn)空域波束形成，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的波束掃描和目標(biāo)跟蹤，為雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展賦予了新的生命力。傳統(tǒng)的相控陣?yán)走_(dá)由于包含了多個(gè)分立的收發(fā)通道和天線單元，其設(shè)備量和體積較為龐大，難以適應(yīng)無(wú)人機(jī)、智能汽車、手勢(shì)識(shí)別等體積、成本和功耗受限的應(yīng)用場(chǎng)景。特別是對(duì)于片上雷達(dá)系統(tǒng)，受芯片制造工藝和微小體積內(nèi)熱流密度等因素的限制，難以獲得高的發(fā)射輸出功率和低的接收噪聲性能。

對(duì)于一個(gè)個(gè)收發(fā)單元的相控陣系統(tǒng)，其等效全向輻射功率(Effective Isotropic Radiated Powe, ERIP)可以表示為

=×

(1)

式中，為單個(gè)收發(fā)組件的單通道輸出功率。

若單個(gè)收發(fā)組件的單通道接收信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)為，理論上合成以后的信噪比可以表示為

=×

(2)

根據(jù)公式(1)和(2)可以看出，在同樣發(fā)射功率和接收信噪比的要求下，隨著陣元數(shù)量的增加，對(duì)單通道發(fā)射功率和噪聲性能的要求可以迅速降低。假設(shè)單個(gè)發(fā)射通道功率為20 mW，從圖2可以看出，陣元數(shù)量為10萬(wàn)個(gè)時(shí)，ERIP超過(guò)110 dBm，有望實(shí)現(xiàn)百公里級(jí)的目標(biāo)探測(cè)距離。

圖2 陣列雷達(dá)發(fā)射ERIP與陣元數(shù)量的關(guān)系

由此可以看出，通過(guò)集成電路技術(shù)將多個(gè)相控陣?yán)走_(dá)收發(fā)前端集成在一顆芯片上，形成可擴(kuò)充片上相控陣模塊，基于這些模塊有望構(gòu)建大型復(fù)雜陣列雷達(dá)系統(tǒng)，滿足軍事場(chǎng)景中遠(yuǎn)距離、多功能、高分辨等應(yīng)用需求；其中，大規(guī)模毫米波、太赫茲芯片陣列在星載通信和星載雷達(dá)中已逐漸推廣使用。隨著摩爾定理的發(fā)展，硅基集成電路射頻性能持續(xù)提升，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)多單元、多信號(hào)單片集成，為實(shí)現(xiàn)片上集成相控提供了新的契機(jī)。2004年，加州理工大學(xué)在ISSC上發(fā)布了一塊采用SiGe BiCMOS工藝實(shí)現(xiàn)的24 GHz相控陣接收機(jī)。在此之后美國(guó)的UCLA、UC Berkeley、UCSD、GIT，歐洲的IMEC、TU Delft、KU Leuven，日本的TIT，韓國(guó)的KAIST，國(guó)內(nèi)的清華大學(xué)、電子科技大學(xué)等高校和科研院所對(duì)片上集成相控陣進(jìn)行了持續(xù)的研究，片上集成陣列規(guī)模和性能不斷提升。直到今天，片上集成相控陣技術(shù)仍然是集成電路和雷達(dá)領(lǐng)域的重要研究熱點(diǎn)。這些研究工作將相控陣架構(gòu)的片上雷達(dá)研究提升到新的水平，促進(jìn)其在智能駕駛、高精度安檢等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

2 雷達(dá)芯片技術(shù)

2.1 片上雷達(dá)射頻前端

雷達(dá)射頻前端是雷達(dá)系統(tǒng)最重要的功能單元，也是片上雷達(dá)集成的關(guān)鍵部分。隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)步，雷達(dá)射頻前端開(kāi)始以GaAs為代表的Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體工藝實(shí)現(xiàn)，集成度和性能都得到了長(zhǎng)足的提升。然而，隨著雷達(dá)系統(tǒng)向小型化和芯片化的進(jìn)一步發(fā)展，傳統(tǒng)化合物半導(dǎo)體工藝難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成，特別是無(wú)法實(shí)現(xiàn)射頻、數(shù)模混合及數(shù)字電路單片集成。從本世紀(jì)初開(kāi)始，硅基半導(dǎo)體工藝制程進(jìn)入深亞微米時(shí)代，晶體管的工作速度越來(lái)越快，越來(lái)越多的射頻前端芯片采用硅基半導(dǎo)體工藝實(shí)現(xiàn)。

2005年，英飛凌等公司開(kāi)始采用SiGe BiCMOS工藝進(jìn)行24 GHz和77 GHz毫米波雷達(dá)前端設(shè)計(jì)，并于2008年在國(guó)際射頻集成電路會(huì)議(Radio Frequency Integrated Circuits Symposium, RFIC)上發(fā)表了基于SiGe工藝實(shí)現(xiàn)的四通道全集成77 GHz雷達(dá)前端芯片，單片集成了四路雷達(dá)收發(fā)前端及壓控振蕩器(Voltage Controlled Oscillator, VCO)，如圖3所示。

圖3 采用SiGe工藝的四通道全集成77 GHz雷達(dá)收發(fā)芯片

片上集成相控陣?yán)走_(dá)射頻前端是目前片上雷達(dá)研究的重要領(lǐng)域。早在2004年，加州理工大學(xué)就采用SiGe BiCMOS工藝實(shí)現(xiàn)相控陣接收機(jī)。在此之后，多個(gè)研究機(jī)構(gòu)對(duì)相控陣?yán)走_(dá)射頻前端芯片進(jìn)行了深入研究，典型的工作包括：2009年Kim等人發(fā)布基于SiGe工藝的36～38 GHz的4通道相控陣射頻前端；2010年 Atesal等人提出8通道X/Ku頻段硅基相控陣射頻前端；2012年Kim等人提出基于SiGe工藝的76～84 GHz的16通道相控陣射頻接收前端；2020年，Kodak等人片上實(shí)現(xiàn)64單元雙極化相控陣射頻前端芯片，并基于該芯片進(jìn)一步擴(kuò)充至256單元相控陣陣列。

對(duì)于片上相控陣?yán)走_(dá)而言，每個(gè)天線單元對(duì)應(yīng)一路發(fā)射/接收通路，為了提高雷達(dá)探測(cè)能力和角分辨率，需要不斷增加天線口徑和天線單元數(shù)目，這樣會(huì)造成芯片的復(fù)雜度和功耗迅速提升。在相控陣?yán)走_(dá)的基礎(chǔ)上，采用MIMO技術(shù)可以增大天線的虛擬口徑，實(shí)現(xiàn)高角分辨三維高精度掃描能力。采用MIMO技術(shù)還可以大大降低芯片硬件通道的數(shù)量，應(yīng)用潛力極大。文獻(xiàn)[28]采用FMCW體制，在16～17 GHz波段，通過(guò)24個(gè)發(fā)射單元和24個(gè)接收單元形成576個(gè)單元的虛擬陣列并達(dá)到了較高的精度。MIMO天線配置及等效虛擬陣如圖4所示。

(a) 采用MIMO實(shí)現(xiàn)虛擬孔徑的原理

(b) 天線陣列圖4 MIMO天線配置及等效虛擬陣

(a) 65 nm CMOS工藝相控陣成像雷達(dá)芯片

(b) 28 nm CMOS工藝手勢(shì)識(shí)別雷達(dá)芯片模塊圖5 采用CMOS工藝?yán)走_(dá)前端芯片

高集成度片上雷達(dá)射頻前端是應(yīng)用于高精度成像、手勢(shì)識(shí)別等場(chǎng)景的毫米波雷達(dá)核心單元。2015年，臺(tái)灣大學(xué)的Peng 和Lee在JSSC上報(bào)道了一款采用65 nm CMOS工藝制造的具有4接收通道4發(fā)射通道并能實(shí)現(xiàn)3D成像的94 GHz相控陣成像雷達(dá)，該雷達(dá)通過(guò)集成的PLL產(chǎn)生高性能脈沖波形測(cè)量待測(cè)物體。相控陣成像雷達(dá)射頻前端芯片如圖5(a)所示。2021年，IMEC的Viswswaran等人在JSSC上發(fā)表了一款用于生命體征檢測(cè)和手勢(shì)識(shí)別的145 GHz MIMO雷達(dá)，雷達(dá)模塊如圖5(b)所示，該片上雷達(dá)前端基于28 nm CMOS工藝，集成了射頻收/發(fā)前端。

片上雷達(dá)前端在汽車?yán)走_(dá)、5G通信、醫(yī)療成像、生命體征檢測(cè)和手勢(shì)識(shí)別等領(lǐng)域得到了廣泛的研究與應(yīng)用，在工作頻率上已從毫米波頻段覆蓋到太赫茲頻段，向更高工作頻率提升是片上雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，SiGe和CMOS等硅基片上雷達(dá)技術(shù)是重要發(fā)展方向，多通道系統(tǒng)集成的片上雷達(dá)前端將是未來(lái)的研究重點(diǎn)。

2.2 片上天線技術(shù)

隨著毫米波芯片技術(shù)的發(fā)展，毫米波和太赫茲頻段雷達(dá)在近距離感知和成像等場(chǎng)景展現(xiàn)了較好的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)雷達(dá)芯片與天線之間通過(guò)封裝引線及板級(jí)過(guò)渡互聯(lián)，在毫米波和太赫茲頻段，寄生效應(yīng)更為明顯，裝配制造精度要求更為苛刻，成為限制毫米波和太赫茲雷達(dá)廣泛應(yīng)用的主要因素之一。由于毫米波和太赫茲頻段片上天線尺寸較小，為了進(jìn)一步提高集成度，同時(shí)減小芯片面積以降低成本，人們提出將收發(fā)系統(tǒng)以及天線直接集成在一個(gè)芯片上，從而提高雷達(dá)系統(tǒng)集成度。片上天線(Antenna on Chip， AoC)技術(shù)也是目前芯片化雷達(dá)領(lǐng)域重點(diǎn)研究問(wèn)題之一。

為了提升集成度，片上雷達(dá)通常基于硅基半導(dǎo)體工藝實(shí)現(xiàn)。然而，硅基材料的低電阻率導(dǎo)致片上天線輻射能量的損失較多，且不能向自由空間輻射，故而面臨著輻射增益及效率低等瓶頸問(wèn)題，如圖6所示。張躍平等人對(duì)襯底減薄、離子注入、微加工和覆蓋聚焦等技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。提出通過(guò)襯底減薄技術(shù)降低了襯底對(duì)天線的影響,從而提高天線的輻射增益和效率，并通過(guò)離子注入技術(shù)大幅度提高硅基襯底的電阻率，提升了片上天線的增益和效率。

圖6 硅基工藝片上天線的輻射情況[29]

(a) 八木片上天線[33]

(b) 添加硅透鏡的天線[30]

(c) 加載輻射器的天線[34]

(d) 多饋片上縫隙天線[34]圖7 片上天線設(shè)計(jì)舉例

如圖7(a)所示，早期張躍平等人提出60 GHz片上八木天線，其效率為5.6%，增益約為-12.5 dBi。如圖7(b)所示，為了提高效率，通過(guò)在片上天線下方添加高介電常數(shù)透鏡，可以大幅度改善片上天線的輻射效率和增益，采用這種方法可將天線增益提高10 dB。如圖7(c)所示，為了進(jìn)一步提高天線增益，文獻(xiàn)[34]提出在片上加載輻射器方式提高天線增益，加載后的片上天線增益為3 dBi，效率為50%以上。如圖7(d)所示，為了在60 GHz頻段實(shí)現(xiàn)片上天線的功率合成，GiT的Hua Wang團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用多饋技術(shù)的縫隙天線，將多路放大器輸出功率饋電到天線上，該方案無(wú)需變壓器，有效降低系統(tǒng)損耗，提高了系統(tǒng)效率。

2.3 片上信號(hào)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)

傳統(tǒng)雷達(dá)主要通過(guò)FPGA、DSP等芯片構(gòu)建的雷達(dá)信號(hào)/數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)處理功能的，這種分立芯片再集成方案，不僅開(kāi)發(fā)復(fù)雜，而且成本較高。而片上雷達(dá)通過(guò)將信號(hào)處理模塊與雷達(dá)射頻前端模塊進(jìn)行集成，不僅大幅降低雷達(dá)系統(tǒng)體積和功耗，還能簡(jiǎn)化輸入輸出接口電路，有效縮短響應(yīng)時(shí)間，提升系統(tǒng)的整體性能。

2019年，美國(guó)Uhnder公司在ISSCC上發(fā)布了一款面向77/79 GHz頻段的雷達(dá)SoC芯片，除了集成收發(fā)前端外，片上還集成了PMCW和MIMO雷達(dá)信號(hào)處理模塊，其中包括快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,FFT)硬件模塊、目標(biāo)檢測(cè)與分類算法以及外設(shè)接口，相對(duì)于傳統(tǒng)FPGA或者DSP處理方式，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)處理與射頻收發(fā)前端片上一體化集成，大幅提升了雷達(dá)系統(tǒng)的集成度，降低了系統(tǒng)體積、功耗和成本。圖8展示的是片上處理和系統(tǒng)整體架構(gòu)以及芯片照片。

(a) 片上處理和系統(tǒng)整體架構(gòu)

(b) 芯片照片圖8 美國(guó)Uhnder公司發(fā)布的77/79 GHz頻段的雷達(dá)SoC

2021年，谷歌在ISSCC上發(fā)布了一款面向手勢(shì)識(shí)別的57～64 GHz FMCW雷達(dá)傳感器，采用FMCW架構(gòu)，片上集成了1路發(fā)射、3路接收、Chirp信號(hào)產(chǎn)生及FMCW雷達(dá)信號(hào)處理模塊，并安裝于谷歌的手機(jī)Pixel 4中，用于識(shí)別人的微動(dòng)手勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)手機(jī)的“隔空操作”。

3 異質(zhì)異構(gòu)與封裝集成技術(shù)

雷達(dá)系統(tǒng)包含了天線、射頻前端、信號(hào)與數(shù)據(jù)處理等多個(gè)不同功能的單元，不同功能和工藝的電路模塊有時(shí)難以在同一個(gè)晶圓上實(shí)現(xiàn)集成，特別是功率孔徑要求較高的雷達(dá)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)單片集成。因此，將雷達(dá)系統(tǒng)的各個(gè)單元通過(guò)異質(zhì)異構(gòu)集成實(shí)現(xiàn)片上雷達(dá)，或者采用封裝技術(shù)將多個(gè)單元集成在一個(gè)封裝內(nèi)，是實(shí)現(xiàn)雷達(dá)小型化的重要技術(shù)途徑。異質(zhì)異構(gòu)集成及先進(jìn)封裝技術(shù)可以將不同材質(zhì)芯片進(jìn)行三維集成，能夠發(fā)揮不同材質(zhì)芯片的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)減小系統(tǒng)尺寸和功耗，提升系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。圖9歸納總結(jié)了近5年片上雷達(dá)文獻(xiàn)中所采用的集成技術(shù)，早期的片上雷達(dá)主要以PCB板級(jí)天線加bonding wire封裝和PCB板級(jí)天線加Flip chip封裝為主流，均占比33.33%。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展和雷達(dá)工作頻段的提升，國(guó)內(nèi)外報(bào)道的研究工作更多地采用片上天線方式，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)天線與射頻系統(tǒng)的互聯(lián)，2021年這類研究工作占比達(dá)到了57.14%，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)片上雷達(dá)單芯片化是重要的發(fā)展趨勢(shì)。

圖9 近5年片上雷達(dá)文獻(xiàn)里采用的集成技術(shù)統(tǒng)計(jì)

3.1 異質(zhì)集成技術(shù)

異質(zhì)集成是將不同材料或者不同工藝的器件集成為一體的技術(shù)，晶體管級(jí)異質(zhì)集成技術(shù)被DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高性能射頻前端的必由之路。如DARPA的“多樣化可用異質(zhì)集成”(Diverse Accessible Heterogeneous Integration， DAHI)項(xiàng)目，體現(xiàn)了DARPA的技術(shù)發(fā)展策略。DAHI 的硅基化合物半導(dǎo)體材料項(xiàng)目已經(jīng)證明可以通過(guò)多種方式將InP 異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)與亞微米硅基CMOS實(shí)現(xiàn)異質(zhì)集成。這樣設(shè)計(jì)者能夠?qū)?fù)雜信號(hào)處理及自校正架構(gòu)與高性能化合物半導(dǎo)體電子器件相結(jié)合，從而在帶寬、動(dòng)態(tài)范圍和功耗方面獲得大幅的性能提升。通過(guò)對(duì)新工藝方法的開(kāi)發(fā)，DAHI 項(xiàng)目在65 nm Si CMOS工藝平臺(tái)上異質(zhì)集成了0.25 mm的InP HBTs和0.2 mm的GaN高遷移率晶體管，良品率達(dá)到99.9%。

2007年，美國(guó)學(xué)者通過(guò)將高速InP HBT器件異質(zhì)集成到CMOS電路上，實(shí)現(xiàn)了一系列先進(jìn)的自校準(zhǔn)和自恢復(fù)技術(shù)。雖然這些技術(shù)不能通過(guò)單獨(dú)的InP基電路實(shí)現(xiàn)，但I(xiàn)nP基HBT提供了更高的速度、更大的擊穿電壓和更好的晶體管匹配，圖10是異質(zhì)集成截面原理圖及掃描電子顯微鏡圖像。

圖10 異質(zhì)集成截面原理及掃描電子顯微鏡圖像

2015年，美國(guó)通過(guò)DARPA項(xiàng)目開(kāi)始構(gòu)建和發(fā)展硅基上化合物半導(dǎo)體材料異質(zhì)集成的FOUNDRY能力，實(shí)現(xiàn)了InP、硅基CMOS、GaN和RF MEMS等多項(xiàng)不同工藝靈活多樣的異質(zhì)集成。圖11是利用異質(zhì)集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)典型的收發(fā)機(jī)系統(tǒng)。

(a) 原理框圖

(b) 異質(zhì)集成收發(fā)機(jī)系統(tǒng)圖11 異質(zhì)集成的片上雷達(dá)收發(fā)機(jī)

3.2 異構(gòu)集成

異構(gòu)集成技術(shù)可以將多種不同材質(zhì)芯片進(jìn)行三維高密度集成，是微系統(tǒng)的主流技術(shù)發(fā)展方向，以3D-TSV、3D-WLP、3D IC為工藝平臺(tái)的微系統(tǒng)集成/制造技術(shù)是國(guó)際上當(dāng)前發(fā)展的代表。目前美國(guó)在三維硅基異構(gòu)集成技術(shù)方面水平最高。例如：DARPA的可重構(gòu)毫米波陣列(SMART)計(jì)劃通過(guò)系統(tǒng)級(jí)三維集成技術(shù)在薄型結(jié)構(gòu)上制造完整的T/R組件，提高毫米波天線的集成水平，在0.5～10 mm的厚度上實(shí)現(xiàn)了5 W/cm的功率密度，在與單片集成面積相當(dāng)?shù)那闆r下，實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)分立模塊搭建的射頻前端相當(dāng)?shù)妮敵龉β?。并快速開(kāi)發(fā)出了目前最小封裝的多波段芯片陣列，實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)多波段相控陣系統(tǒng)。如圖12(a)所示，SMART項(xiàng)目在薄型結(jié)構(gòu)上制造完整的T/R組件，實(shí)現(xiàn)了芯片化可擴(kuò)充雷達(dá)陣列前端，此外，DARPA在三維電磁射頻系統(tǒng)(3D MERFS)計(jì)劃中，采用MEMS工藝，將毫米波雷達(dá)和通信系統(tǒng)的體積、重量和成本的降低幅度達(dá)到20倍以上；在傳感器結(jié)構(gòu)一體化一體化(ISIS)計(jì)劃中，諾格公司成功利用WLP和3D堆疊技術(shù)實(shí)現(xiàn)小型化的X波段芯片化T/R組件，重量小于15 mg，尺寸僅為2.5 mm×2 mm ×0.46 mm，如圖12(b)所示。

2018年，韓國(guó)的Yeo等人采用具有選擇性的氧化鋁基襯底，實(shí)現(xiàn)具有3D架構(gòu)的芯片級(jí)X波段T/R組件，如圖13所示。整個(gè)一體化封裝腔體內(nèi)包含發(fā)射模塊、接收模塊和其他互連模塊，這些模塊均采取倒裝芯片技術(shù)集成到一體化封裝內(nèi)，封裝尺寸為20 mm×20 mm×3.7 mm，封裝體積比二維結(jié)構(gòu)縮小了67.4%。

(a) SMART計(jì)劃研制的芯片化可擴(kuò)充雷達(dá)陣列前端

(b) ISIS計(jì)劃研制的X波段芯片化雷達(dá)T/R組件圖12 DARPA支持的面向芯片化雷達(dá)的異構(gòu)集成項(xiàng)目

(a) 三維封裝結(jié)構(gòu)

(b) 實(shí)物圖圖13 選擇性氧化鋁 T/R組件

3.3 先進(jìn)封裝技術(shù)

傳統(tǒng)的低成本芯片級(jí)封裝(如QFN、BGA等)，一般工作頻率較低、管腳密度有限，無(wú)法適應(yīng)雷達(dá)系統(tǒng)高頻段小型化的發(fā)展趨勢(shì)。采用低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)，可以有效集成雷達(dá)前端芯片、無(wú)源器件及天線，具有較好的射頻性能，是雷達(dá)芯片化集成的重要技術(shù)手段。圖14是用LTCC和晶圓級(jí)封裝的SiP系統(tǒng)，采用孔徑耦合的貼片天線在60 GHz頻段上實(shí)現(xiàn)5 dBi增益。

圖14 采用LTCC和晶圓級(jí)封裝的SiP系統(tǒng)

由于采用印刷電路工藝的LTCC技術(shù)在線寬、間距和過(guò)孔制作方面具有較大的局限性，采用半導(dǎo)體工藝為基礎(chǔ)的硅基封裝技術(shù)得到更大的發(fā)展。以TSV技術(shù)為代表的2.5D轉(zhuǎn)接板和晶圓級(jí)封裝(Wafer Level Package，WLP)技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)異構(gòu)器件的三維集成。近期涌現(xiàn)出大量基于扇出封裝的雷達(dá)模組成功案例，通過(guò)芯片-封裝-PCB的一體化設(shè)計(jì)，有效解決毫米波頻段三者之間寄生效應(yīng)和損耗大等問(wèn)題，并通過(guò)在封裝中優(yōu)化枝節(jié)方法解決通道間低隔離度等問(wèn)題。

在毫米波頻段，由于天線單元間距和尺寸較小，在封裝內(nèi)集成天線是片上雷達(dá)系統(tǒng)集成的重要發(fā)展趨勢(shì)。如圖15(a)所示，芯片PAD上毫米波信號(hào)通過(guò)扇出型封裝的RDL層引出，同時(shí)天線也在RDL層實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)有源芯片、饋線與天線一體化單封裝集成。然而，毫米波頻段扇出型封裝內(nèi)會(huì)產(chǎn)生較多的寄生輻射，運(yùn)用芯片-封裝-天線整體化設(shè)計(jì)，能夠降低芯片封裝對(duì)天線輻射方向圖的影響，再通過(guò)優(yōu)化天線結(jié)構(gòu)可以有效提高天線性能。圖15(b)顯示了集成2×8單元MIMO陣列封裝天線的77 GHz雷達(dá)模組。該結(jié)構(gòu)在封裝內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了多饋天線，代替?zhèn)鹘y(tǒng)變壓器完成了功率合成功能，并在扇出封裝內(nèi)實(shí)現(xiàn)MIMO功能，有效提高系統(tǒng)距離和角度分辨率，并極大減小了系統(tǒng)尺寸。

(a) 封裝模組剖面圖及芯片-封裝-天線之間寄生輻射

(b) 集成2×8封裝天線的77 GHz雷達(dá)芯片圖15 有源芯片、饋線與天線一體化單封裝集成

4 片上雷達(dá)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

可以看出，無(wú)論是軍用領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域，片上雷達(dá)技術(shù)都呈現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)。高集成度射頻毫米波芯片技術(shù)、數(shù)?；旌蟂oC芯片技術(shù)的快速發(fā)展，異質(zhì)異構(gòu)集成、3D封裝等先進(jìn)封裝技術(shù)的不斷進(jìn)步，是片上雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的重要技術(shù)驅(qū)動(dòng)力。微型化武器裝備、智能感知場(chǎng)景、高精度探測(cè)/檢測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)景仍將持續(xù)牽引著片上雷達(dá)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，預(yù)計(jì)未來(lái)的片上雷達(dá)技術(shù)發(fā)展主要呈現(xiàn)以下趨勢(shì)。

4.1 硅基集成電路工藝成為主流

隨著晶體管特征尺寸不斷縮小，硅基集成電路工藝在集成度、功耗、制造成本等方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)。CMOS集成電路技術(shù)在過(guò)去的幾十年里從平面FET器件發(fā)展到了FinFET器件，如今的GAA工藝甚至可以實(shí)現(xiàn)1 nm器件。除了CMOS工藝外，SiGe和BiCMOS雙極型電路具備優(yōu)異的高頻性能和強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)能力。如圖16所示，應(yīng)用于片上雷達(dá)的主流CMOS工藝，其中65 nm、40 nm和28 nm，和均超過(guò)200 GHz，其噪聲性能也比較優(yōu)異，均能夠用來(lái)設(shè)計(jì)較高性能的片上雷達(dá)。硅基工藝憑借著其制造成本低，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)與大規(guī)模數(shù)字電路集成等特點(diǎn)，使得采用硅基技術(shù)實(shí)現(xiàn)片上雷達(dá)的研究成為主流趨勢(shì)。目前SiGe 130 nm和CMOS 65 nm、45 nm和28 nm已成為片上雷達(dá)主要的工藝。雖然基于GaAs工藝的雷達(dá)芯片仍有很多，但近年來(lái)硅基雷達(dá)芯片的數(shù)量也呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，如圖17所示，從2005年，硅基芯片的雷達(dá)開(kāi)始嶄露頭角，到2022年硅基雷達(dá)的數(shù)量達(dá)到本世紀(jì)初的20倍，硅基雷達(dá)芯片越來(lái)越受到產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的青睞。

圖16 半導(dǎo)體工藝發(fā)展

圖17 已發(fā)表基于硅基和砷化鉀芯片的雷達(dá)IEEE文獻(xiàn)數(shù)量

4.2 SiP/SoC是重要發(fā)展趨勢(shì)

雷達(dá)系統(tǒng)一直向高集成、小型化方向不斷發(fā)展，集成化程度越來(lái)越高是其重要發(fā)展趨勢(shì)。圖18梳理了近10年國(guó)內(nèi)外在ISSCC、JSSC、T-MTT等主要會(huì)議和期刊上發(fā)表的雷達(dá)系統(tǒng)的典型研究工作，早期的研究工作主要是以雷達(dá)功能單元和子系統(tǒng)集成為主，隨著集成電路技術(shù)和先進(jìn)封裝技術(shù)的進(jìn)步，近幾年SiP甚至SoC形態(tài)的片上雷達(dá)已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)，在尺寸、功耗等要求苛刻的平臺(tái)或者設(shè)備上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

圖18 雷達(dá)集成化發(fā)展趨勢(shì)

2017年，IBM發(fā)布了一款工作于94 GHz頻段的SiP雷達(dá)，在單個(gè)封裝內(nèi)集成了4個(gè)32通道相控陣收發(fā)前端芯片、32路雙極化patch天線單元，實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)的距離精度和3D成像能力，如圖19所示。

圖19 94 GHz相控陣?yán)走_(dá)SiP

2017年，美國(guó)伯克利無(wú)線研究中心采用130 nm SiGe BiCMOS工藝設(shè)計(jì)了一款針對(duì)移動(dòng)設(shè)備的手勢(shì)識(shí)別應(yīng)用芯片，其為94 GHz頻段的FMCW雷達(dá)的相控陣收發(fā)機(jī)芯片。該芯片單元輸出功率為6.4 dBm，單邊帶噪聲在94 GHz處為12.5 dB，芯片面積為7.4 mm。集成芯片和天線的雷達(dá)模塊照片如圖20所示。

圖20 集成芯片和天線的模塊照片

2021年，美國(guó)TI公司發(fā)布了一款基于45 nm CMOS工藝76～81 GHz的FMCW汽車?yán)走_(dá)SoC。雷達(dá)的芯片照片及天線封裝如圖21所示，該雷達(dá)通過(guò)優(yōu)化降低了晶體管柵電阻，在不增加功耗的情況下提高了系統(tǒng)性能，在140 ℃溫度下可提供大于12 dBm的輸出功率。

圖21 76～81 GHz雷達(dá)SoC芯片照片和含有天線的封裝橫截面

4.3 工作頻段持續(xù)提升，異構(gòu)融合值得關(guān)注

工作頻段的提升使雷達(dá)可更容易獲得大的瞬時(shí)帶寬，從而探測(cè)精度和成像能力得到了提升；同時(shí)，高頻段芯片有源電路、無(wú)源電路及天線的尺寸都大幅減小，更有利于實(shí)現(xiàn)小型化和片上集成。因此，更高的工作頻段、更強(qiáng)的感知能力是片上雷達(dá)的重要發(fā)展趨勢(shì)。圖22反映了自2012年以來(lái)TMTT、RFIC和JSSCC發(fā)布的與片上雷達(dá)相關(guān)的典型研究工作?？梢钥闯?，早期片上雷達(dá)的前沿研究主要集中在100 GHz以下工作頻段，而近期的研究工作已經(jīng)突破400 GHz，這一研究動(dòng)向也符合片上雷達(dá)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

圖22 片上雷達(dá)發(fā)展趨勢(shì)

2017年，德國(guó)的IHP公司基于130 nm SiGe BiCMOS實(shí)現(xiàn)了一款多用途全差分的可擴(kuò)展雷達(dá)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以工作在61 GHz和122 GHz，可適用于對(duì)動(dòng)態(tài)范圍和分辨率有不同要求的應(yīng)用場(chǎng)景。2021年，麻省理工學(xué)院基于65 nm CMOS工藝實(shí)現(xiàn)了一款1.5 mm距離分辨率的220～320 GHz太赫茲FMCW梳狀雷達(dá)，電路框架和版圖如圖23所示。該雷達(dá)采用5個(gè)具有等間隔載波頻率(梳狀)的收/發(fā)單元陣列同時(shí)掃描，每個(gè)收/發(fā)單元具有單獨(dú)的天線。與獨(dú)立收/發(fā)單元雷達(dá)架構(gòu)相比，這種并行的方案可以實(shí)現(xiàn)帶寬擴(kuò)展并在整個(gè)頻帶內(nèi)具有更平坦的頻率響應(yīng)，且對(duì)工藝要求不高。

(a) 整體芯片電路版圖 (b) PCB上的太赫茲FMCW梳狀雷達(dá) (c) 芯片封裝照片圖23 太赫茲FMCW梳狀雷達(dá)

片上雷達(dá)走向毫米波和太赫茲頻段可以實(shí)現(xiàn)更小的體積和更高的精度，但同時(shí)也面臨著挑戰(zhàn)。在不斷提高的工作頻率條件下，有源器件模型的有效性和無(wú)源器件的損耗逐漸制約了硅基工藝太赫茲電路的發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)較高的角度分辨率，當(dāng)從單個(gè)通道到陣列芯片的擴(kuò)展時(shí)，需要保證多通道的協(xié)同工作，因此對(duì)源同步的技術(shù)提出了更高的要求。同時(shí)，片上集成難以實(shí)現(xiàn)高效率、大功率雷達(dá)信號(hào)發(fā)射，成為限制片上雷達(dá)探測(cè)距離的瓶頸問(wèn)題。

片上雷達(dá)另外一個(gè)值得關(guān)注的發(fā)展動(dòng)態(tài)是多傳感器融合。通過(guò)SoC或者SiP技術(shù)，將微波、光學(xué)等不同傳感器進(jìn)行融合實(shí)現(xiàn)功能互補(bǔ)，能夠提升片上雷達(dá)傳感器的性能并拓寬適用場(chǎng)景。新加坡南洋理工大學(xué)在2021年ISSCC上提出了一種融合了微波雷達(dá)和激光雷達(dá)的片上雷達(dá)方案，基于65 nm CMOS工藝，將X波段4發(fā)4收相控陣?yán)走_(dá)前端、雷達(dá)波形產(chǎn)生及激光雷達(dá)前端實(shí)現(xiàn)單芯片集成，在不同應(yīng)用場(chǎng)景下分別采用調(diào)頻連續(xù)波、脈沖、激光三種模式，距離分辨率最高可達(dá)2.1 mm。圖24為多模態(tài)感知雷達(dá)互補(bǔ)傳感示意圖。

(a) 片上雷達(dá)架構(gòu) (b) 芯片照片 (c) 成像效果圖24 多模態(tài)感知雷達(dá)融合

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)、無(wú)人戰(zhàn)車和導(dǎo)引頭等小型化作戰(zhàn)裝備在戰(zhàn)場(chǎng)中的作用日益凸顯，智能駕駛、生命探測(cè)和手勢(shì)識(shí)別等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，這些場(chǎng)景都對(duì)雷達(dá)小型化、低功耗、低成本等提出了更加苛刻的要求。微電子和半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步極大推動(dòng)了雷達(dá)系統(tǒng)向高集成、小型化方向發(fā)展，先進(jìn)集成電路芯片和先進(jìn)封裝技術(shù)使得雷達(dá)系統(tǒng)集成度越來(lái)越高、體積功耗和成本持續(xù)降低。本文首先回顧和梳理了當(dāng)前片上雷達(dá)架構(gòu)和射頻前端、天線及信號(hào)處理等芯片化研究進(jìn)展，以及基于異質(zhì)異構(gòu)集成、3D先進(jìn)封裝技術(shù)的雷達(dá)系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)方案。在此基礎(chǔ)上，從物理形態(tài)、實(shí)現(xiàn)工藝及技術(shù)發(fā)展等方面對(duì)片上雷達(dá)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析和展望。

隨著晶體管特征尺寸不斷縮小，硅基半導(dǎo)體工藝在集成度、功耗、制造成本等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)，使得高集成度射頻毫米波芯片技術(shù)、數(shù)?；旌蟂oC芯片技術(shù)不斷進(jìn)步，未來(lái)基于硅基半導(dǎo)體工藝的雷達(dá)芯片將具有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，異質(zhì)異構(gòu)集成與先進(jìn)封裝技術(shù)也在不斷發(fā)展，能夠?qū)⒉煌馁|(zhì)芯片進(jìn)行三維集成，能夠發(fā)揮不同材質(zhì)芯片的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也減小了系統(tǒng)尺寸及功耗。高度集成的硅基雷達(dá)芯片，結(jié)合異質(zhì)異構(gòu)及先進(jìn)封裝技術(shù)可以在較小的體積下實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能雷達(dá)芯片，使其在滿足復(fù)雜多變的電磁環(huán)境下的不同應(yīng)用需求。芯片雷達(dá)技術(shù)發(fā)展有望為未來(lái)小型化武器裝備提供有效的探測(cè)感知手段，也為蓬勃發(fā)展的民用雷達(dá)提供可行的技術(shù)路徑。同時(shí)，通過(guò)集成電路技術(shù)將多個(gè)雷達(dá)收發(fā)前端集成在一顆芯片上，形成可擴(kuò)充片上模塊，基于這些模塊有望構(gòu)建大型復(fù)雜陣列雷達(dá)系統(tǒng)，滿足軍事場(chǎng)景中遠(yuǎn)距離、多功能、高分辨等應(yīng)用需求。