射頻與毫米波積體電路

毫米波積體電路(millimeter-wave IC)

工作在無線電波長縮短到毫米等級的積體電路——大致 30 到 300 GHz。在 60 GHz,一個完整波長只有 5 mm,與晶片本身相當,於是晶片上的導線本身就表現得像傳輸線與天線,集總元件的直覺完全失效。這個頻段是 5G FR2(24–47 GHz)、車用雷達(77 GHz)與新興 6G 研究的家,受青睞是因為龐大的可用頻寬能支撐數 Gbps 的鏈路。

它的魅力——廣大頻寬與小到能塞進相位陣列的微型天線——伴隨殘酷的物理:自由空間路徑損耗隨頻率飆升、電晶體的增益與效率下降,連晶片上的佈線都會漏能量。設計者以許多小單元組成的波束成形陣列回應,電子式地把聚焦波束導向、把損失的功率搶回來,並採用先進製程(FinFET、SiGe BiCMOS),其電晶體在這些頻率仍有增益。毫米波是 RFIC 設計與電磁學再也密不可分之處。

λ = c/f → at 60 GHz, λ ≈ 5 mm; path loss ∝ f² (free space)

在毫米波,「匹配網路」「天線」與「佈線」模糊成同一個電磁問題——這就是為何毫米波設計者用場解算器思考,而不只用 SPICE。

又稱
mmWavemm-wave毫米波5G FR2