引言
T/R模组是相控阵系统的重要组成部分，其性能在很大程度上决定了相控阵系统整体的性能。当前相控阵中的T/R模组技术主要发展方向为高性能、小体积、轻质量和低成本[1]。随着电子信息技术不断发展，越来越多的电子设备终端采用了相控阵体制，作为相控阵系统中的关键器件，T/R模组通常集成了功率放大器、低噪声放大器、限幅器、数控移相器、数控衰减器等电路功能[2]。系统级封装(System in Package, SiP)是指将多种集成多种有源结构和无源结构集成在一个封装体内，能使产品在高集成密度的条件下保持优异性能。 T/R模组在相控阵系统中通常是许多子阵单元以阵列形式组合工作，所以其尺寸、功耗和增益等指标对整个系统的影响十分明显，因此系统级封装技术在T/R微系统领域应用优势明显。SiP具有小型化、高集成、低成本等诸多优势。随着电子信息技术的持续进步，对T/R模组SiP的性能要求将越来越高[3]。
目前，应用在T/R微系统主流的SiP封装方式主要有陶瓷基管壳封装[4-5]和三维硅基异构集成[6-7]，两种封装方式的加工工艺都需要经过芯片粘结、引线键合等微组装工艺将芯片装配在封装腔体中，再通过植球工序实现电信号传输结构，因此具有加工流程多、周期长、不利于进一步降低成本的不足。扇出型晶圆级封装(Fan-Out Wafer-Level Packaging，FOWLP)是一种先进半导体封装技术，可基于树脂基实现SiP方案，在重构晶圆上通过刻蚀、电镀等半导体工艺完成封装过程，其优势在于通过重布线层(Re-distributed Layer, RDL)替代了传统引线键合实现电信号的互联和传输，采用聚酰亚胺(Polyimide, PI)实现层间的隔离，能够缩短传输路径，减小传输损耗、提高集成密度，进而可在更小体积和更低成本的条件下实现优异的性能[8-9]。目前FOWLP技术广泛应用于消费电子产品处理器芯片、人工智能芯片等领域[10-12]，但应用在T/R微系统领域还鲜有报道。
本文基于FOWLP技术，设计了一款X波段四通道T/R模组。本次设计在塑封模组中集成了互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)和砷化镓两种工艺结构的芯片，整合发挥了CMOS芯片可实现高密度数字集成的特点，砷化镓高增益、低噪声的射频性能优势，以及FOWLP集成密度高、模组体积小的优点，信号的输入输出通过BGA植球实现。经测试验证，本次设计研制了一款高性能、低成本的四通道T/R模组，为今后FOWLP技术在T/R微系统领域的进一步应用提供了设计参考。
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作者信息：
张翔宇，张帅，赵宇，吴洪江
（中国电子科技集团公司第十三研究所， 河北 石家庄 050000）
