Op het International Microwave Symposium van deze week presenteren imec – een wereldwijd toonaangevende onderzoeks- en innovatiehub in nano-elektronica en digitale technologieën, en AT&S – een toonaangevende fabrikant van high-end printplaten (PCB’s) en IC-substraten, een belangrijke stap in de richting van het realiseren van een nieuwe systeemintegratiebenadering, waarbij D-Band-chips en golfgeleiders worden geïntegreerd in goedkope, massa-maakbare PCB’s. Deze nieuwe aanpak maakt de weg vrij voor de ontwikkeling van compacte, kosteneffectieve en krachtige 140 GHz (automotive) radar- en 6G mobiele communicatiesystemen, die aanzienlijk minder signaalverlies bieden in vergelijking met vlakke PCB-lijnen of substraatgeïntegreerde golfgeleiders (SIW’s) in PCB’s en interposers.
De behoefte aan hogere bandbreedtes in toepassingen zoals automotive radar en aankomende 6G mobiele netwerken voedt de vraag naar hogere radiofrequenties. Dit is de reden waarom de D-Band, die zich uitstrekt van 110 tot 170 GHz, veel aandacht krijgt.
Maar het aanboren van deze frequenties brengt uitdagingen met zich mee, zoals verhoogde systeemcomplexiteit en signaalverzwakking. Holle luchtgevulde substraatgeïntegreerde golfgeleidertechnologie (AFSIW) met volledig gemetalliseerde zijwanden biedt aanzienlijk minder signaalverlies in vergelijking met substraatgeïntegreerde golfgeleiders (SIW’s) die rijen vias gebruiken en de planaire interconnecttechnologie die wordt gebruikt in de huidige communicatie- en radarsystemen. Ondanks dit intrinsieke voordeel is een massaproductiebenadering voor PCB’s met geïntegreerde AFSIW-golfgeleiders momenteel niet beschikbaar.
’s Werelds eerste implementatie van D-Band AFSIW’s in een goedkope, in massa maakbare PCB – met een vijfvoudige verliesreductie
“Om de volgende generatie kosteneffectieve, krachtige radar- en communicatiesystemen mogelijk te maken, zijn millimetergolf front-end systemen nodig die kunnen werken op frequenties van meer dan 100 GHz. Een belangrijk punt van zorg is echter hoe deze antennes en millimetergolf-IC’s optimaal kunnen worden aangesloten. Wij geloven dat een belangrijk onderdeel van de oplossing is om AFSIW-technologie te gebruiken. Helaas zijn dergelijke golfgeleiders duur en moeilijk te integreren in meerlaagse PCB’s of interposers. Imec en AT&S slaan de handen ineen om deze uitdaging aan te gaan. Samen demonstreren we een geïntegreerde front-end die imecs 140 GHz radar-IC’s combineert met een nieuw verpakkings-/moduleconcept ontwikkeld door AT&S. De demonstratie van pcb-geïntegreerde AFSIW’s is een belangrijke doorbraak om dit einddoel te bereiken”, zegt Ilja Ocket, programmamanager bij imec.
The Dutch High-Tech high-performance ecosysteem. You can request a copy from Link magazine: mireille.vanginkel@linkmagazine.nl
Als onderdeel van een geavanceerd systeemmoduleconcept hebben AT&S en imec samengewerkt om D-Band AFSIW’s te ontwikkelen met massieve koperen zijwanden geïntegreerd in een meerlaagse PCB om signaallekkage te voorkomen en willekeurig gevormde luchtholtes te vormen. Het is de eerste succesvolle demonstratie van een AFSIW die boven 100 GHz werkt en is geïntegreerd in een goedkope, in massa maakbare PCB. Door diëlektrische verliezen te elimineren, zodat alleen geleiderverliezen overblijven, bereikt de nieuwe aanpak een verlies van 0,07 tot 0,08 dB / mm over het frequentiebereik van 115 tot 155 GHz, wat zich vertaalt in een vijfvoudige reductie in vergelijking met gerapporteerde vlakke PCB-lijnen of SIW’s in PCB’s en interposers. Deze indrukwekkende resultaten vormen slechts een eerste stap, aangezien verdere verbeteringen de verliezen de komende jaren nog verder zullen doen dalen.
Van meer bewustzijn in de auto-industrie tot 6G-netwerken
“Imecs 140 GHz-radarchips en expertise op het gebied van verpakkingsontwerp hebben ons een aanzienlijke voorsprong gegeven. Wij geloven dat onze nieuwe verpakkingsaanpak kan worden gebruikt om efficiënte, compacte en hoge resolutie 140 GHz radarmodules voor automobieltoepassingen te creëren, waardoor voertuigen worden gecreëerd die zich steeds meer ‘bewust’ zijn van wat er gebeurt, zowel in de cabine als om hen heen,” zei Erich Schlaffer, programmamanager R &D Electronics Solution bij AT &S. “Bovendien zal deze technologie zijn weg vinden in 6G mobiele netwerken.”
Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft) is een wereldwijd toonaangevende fabrikant van high-end printplaten en IC-substraten. AT&S industrialiseert toonaangevende technologieën voor zijn kernactiviteitensegmenten Mobile Devices &; Substrates, Automotive, Industrial en Medical. AT&S is wereldwijd aanwezig met productielocaties in Oostenrijk (Leoben, Fehring) en fabrieken in India (Nanjangud), China (Shanghai, Chongqing) en Korea (Ansan bij Seoul). Een nieuwe high-end productielocatie voor IC-substraten wordt momenteel opgezet in Kulim, Maleisië. En in Leoben wordt op dit moment een uniek Europees competentiecentrum met geconnecteerde serieproductie voor IC-substraattechnologieën gebouwd. Bij het bedrijf werken ongeveer 15.000 mensen.
