[发明专利]具有集成在封装构造上的化合物半导体器件的微电子器件与高频通信模块

说明书

本发明的实施例包括一种微电子器件，其包括：利用基于硅的衬底形成的第一管芯和耦合到第一管芯的第二管芯。该第二管芯是在不同衬底（例如化合物半导体衬底、III‑V族衬底）中利用化合物半导体材料形成的。天线单元耦合到第二管芯。该天线单元以近似4GHz或更高的频率来发送和接收通信。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及半导体器件的制造。特别地，本发明的实施例涉及具有集成在封装构造上的化合物半导体器件的微电子器件与高频通信模块。

背景技术

未来的无线产品正把比目前利用的较低GHz范围更高得多的操作频率作为目标。例如，5G（第5代移动网络或第5代无线系统）通信预期将以大于或等于15 GHz的频率操作。此外，当前的WiGig（无线吉比特联盟）产品在60GHz左右操作。包括汽车雷达和医学成像的其他应用利用毫米波频率（例如30GHz-300GHz）中的无线通信技术。对于这些无线应用，所设计的RF（射频）电路需要高质量无源匹配网络，以便适应预定义频带（在这里发生通信）的传输，以及需要高效率功率放大器和低损耗功率组合器/开关。

附图说明

图1图示根据一个实施例的微电子器件（例如封装构造架构）中的共集成的不同组件。

图2图示根据另一实施例的微电子器件（例如封装构造架构）中的共集成的不同组件。

图3图示根据另一实施例的微电子器件（例如封装构造架构）中的共集成的不同组件。

图4图示根据一个实施例的封装构造架构的模塑物中的功能电路。

图5图示根据一个实施例的计算设备700。

具体实施方式

本文中描述的是具有集成在封装构造上的化合物半导体器件的微电子器件与高频通信模块。在下面的描述中，将使用本领域技术人员通常采用的术语来描述说明性实现的各种方面，以将他们工作的实质传达给本领域的其他技术人员。然而，对于本领域技术人员将显然的是，可以仅利用描述的方面中的一些来实践本发明。为了解释的目的，阐述具体数字、材料和配置以便提供对说明性实现的透彻理解。然而，对本领域技术人员来将显然的是，可以在没有具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下，省略或简化公知特征以便不使说明性实现模糊。

进而以对理解本发明最有帮助的方式将各种操作描述为多个分立操作，然而，该描述的顺序不应该被解释为暗示这些操作必然是顺序相关的。特别地，不需要以呈现的顺序来执行这些操作。对于高频（例如5G、WiGig）无线应用，所设计的RF电路（例如低噪声放大器、混合器、功率放大器等等）需要高质量无源匹配网络，以便适应预定义频带（在这里发生通信）的传输，以及需要高效率功率放大器和低损耗功率组合器/开关等。可以利用针对大于30GHz操作的CMOS技术，但是其具有降低的功率放大器效率并且具有低质量无源件，这主要归因于所采用的通常有损耗的硅衬底。这不仅导致较低的系统性能，而且由于生成的过量的热量而还导致增加的热要求。在一个示例中，高的热耗散归因于以下事实：必须以相控阵列布置来利用多个功率放大器以实现期望的输出功率和传输范围。在5G系统上这将甚至更严格，因为蜂窝网络（例如4G、LTE、LTE-adv）的典型传输范围是连通性所要求的传输范围（例如WiFi、WiGig）的数倍。

对于通信系统的关键部件，本设计利用非CMOS技术（例如GaAs、GaN、玻璃上无源件等）。在最佳的系统划分的情况下，可以根据另一种技术来制造要求高效率和高品质因数的关键部件。这些部件可能处在器件级（例如GaN/GaAs上的晶体管）或者处在电路级（例如集成功率放大器、低噪声放大器的III-V管芯）。如在本发明的实施例中讨论的，将以封装构造方式来形成全通信系统。

为了性能增强和热需求的放松，本设计技术允许根据同一封装上的不同技术和/或衬底来制造的共集成管芯和/或器件。本设计包括可包含用于与其他无线系统的通信的天线的封装。移动和无线通信的先前和当前世代（例如2G、3G、4G）不具有共集成在封装上的天线，因为这不是面积高效的。