吴林晟 1 ，黄 一 2 ，周 亮 1 ，唐 旻 1 ，李晓春 1 ，毛军发 3* （1.上海交通大学 射频异质异构集成全国重点实验室，上海 200240； 2.平湖市长三角射频技术研发中心，浙江 嘉兴 314200； 3.深圳大学 射频异质异构集成全国重点实验室，广东 深圳 518060）

摘 要: 随着电子系统向更高集成度与性能发展，传统射频（RF）系统集成技术已经难以满足需求，基于三维 异质异构集成的 RF 前端微系统技术成为关键突破方向。本文围绕 RF 前端微系统技术在航天领域的应用，描述了 其亟须解决的 RF 微系统架构、多物理场耦合、协同仿真设计等关键科学问题，介绍了在微系统电子设计自动化 （EDA）技术、异质异构集成工艺、测试验证方法等方面的具体技术发展，并推介了团队在毫米波频段 RF 前端微系 统方面的研究成果。该技术对推动航天 RF 设备革新、提升任务执行能力具有重要战略意义，是航天领域实现高性 能、小型化 RF 设备的核心支撑。

关键词: 射频（RF）前端；微系统；三维（3D）异质异构集成；航天应用

Key Technologies and Research Advances in RF Front-end Microsystems

Abstract: With the development of electronic systems towards higher integration density and performance， conventional radio frequency （RF） integration technologies struggle to meet the demands，and the RF front-end microsystem technology based on three-dimensional （3D） heterogeneous integration has emerged as a critical breakthrough direction. This paper focuses on the application of the RF front-end microsystem technology in the aerospace field. The key scientific challenges requiring resolution are described，including the RF microsystem architecture，multi-physics coupling，and co-simulation design methodologies. Furthermore，the specific technological advancements in microsystem electronic design automation （EDA） tools，heterogeneous integration processes，and testing/verification methods are introduced.Additionally，the research achievements of the authors’ team in millimeterwave band RF front-end microsystems are also presented.The RF front-end microsystem technology holds significant strategic importance for driving innovation in aerospace RF equipment，enhancing mission execution capabilities，and promoting civil-military integration.It serves as a core enabler for achieving high-performance，miniaturized RF devices in aerospace applications.

Key words: radio frequency （RF） front-end； microsystem； three-dimensional （3D） heterogeneous integration； aerospace application

0 引言 

    近年来，摩尔定律已接近物理极限，但电子系 统的发展却仍未停歇，射频（Radio Frequency，RF） 微系统继续向着更高集成度、更高性能、更高工作 频率等方向发展，传统的集成封装技术逐渐难以适 应。未来的技术发展趋势将是通过三维异构异质 集成，实现下一代微系统。特别是在 RF 方向，RF 前端微系统集成技术作为系统微型化趋势下的先 进集成封装技术，已经成为引领装备发展、推动电 子技术创新的重大基础技术，是支撑电子信息装备 在传感、通信领域能力变革的重要技术平台［1-8］ 。这 一趋势在航天领域尤为突出［9］ 。本文介绍了 RF 前 端微系统在航天领域的应用需求、RF 微系统的关 键科学问题，以及 RF 前端微系统在电子设计自动 化（Electronic Design Automation，EDA）软件、集成 工艺、测试方法等方面的最新技术。 

1 应用需求

    RF 微前端系统三维异质异构集成技术正经历 着深刻变革，成为突破传统 RF 前端系统性能瓶颈 的关键路径。该技术旨在超越单一平面集成的限 制，通过在垂直方向（三维）上堆叠并高密度互连不 同材料、不同工艺节点、不同功能（如高性能 III-V 族 化合物半导体器件、硅基互补金属氧化物半导体 （Complementary Metal Oxide Semiconductor， CMOS）控制/数字电路、高品质无源元件、微机电 系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）甚 至光子器件的“异质”芯片或裸片（“异构”），构建功 能更强大、尺寸更小、性能更优的高集成度微型化 RF 系 统 。 通 过 硅 通 孔（Through Silicon Via， TSV）、微 凸 点 、再 布 线 层（Re-distribution Layer， RDL）、混合键合等先进互连技术，实现芯片间的超 短距、低损耗、宽带信号传输，该技术显著减少了互 连寄生效应，提升了系统整体效率与集成度。尽管 在热管理、应力控制、设计复杂性、良率提升和测试 策略等方面仍面临挑战，三维异质异构集成已被广 泛视为 RF 微系统未来发展的核心方向，代表着实 现下一代高性能、小型化、多功能 RF 前端与系统的 革命性突破［10-13］ 。

    在产业界，该技术的核心驱动力在于其能够满 足现代无线通信（5G/6G）、雷达、卫星通信、电子战 等应用对更高频率、更大带宽、更低功耗、更小体积和更强抗干扰能力的迫切需求。在航天领域，这一 潜质尤为突出。在载荷发射价格昂贵的航天领域， 在航天技术向智能化、微型化、多功能化演进的进 程中，RF 前端微系统成为破解航天 RF 设备性能瓶 颈的关键技术，凭借其独特优势，成为满足航天电 子设备高性能、小型化、高可靠、低成本等需求的核 心技术之一，对航天技术的发展具有至关重要的应 用需求与研究价值［14］ 。

    1）在航天设备小型化与轻量化方面，众所周 知，航天载荷对体积和质量极为敏感。传统 RF 系 统采用分立器件和二维平面集成方式，难以满足航 天器对小型化和轻量化的严苛要求。以合成孔径 雷 达（Synthetic Aperture Radar，SAR）载 荷 或 通 信 载荷的大规模相控阵天线为例，传统 RF 与天线 TR （Transmitter and Receiver，TR）组件的质量、尺寸越 来越难以满足最新型号的苛刻要求。RF 微系统通 过三维异质异构集成技术，将 RF、电源、控制等功 能单元在微尺度上高密度集成，可大幅减小系统体 积和质量。例如，在卫星通信、SAR 载荷等设备中， RF 微系统能将复杂的 RF 前端、信号处理模块等集 成在极小的空间内，为航天器节省宝贵的载荷空 间，同时降低发射成本。

    2）在航天设备高性能与高可靠性方面，航天环 境复杂恶劣，卫星资源有限，要求 RF 系统具备卓越 的性能和极高的可靠性。RF 微系统融合了多种先 进技术，如采用 GaN、GaAs 等化合物半导体器件提 升 RF 性能，利用硅基 CMOS 工艺实现高集成度数 字逻辑设计，通过 TSV、晶圆键合（Wafer-to-wafer， W2W）等工艺 ，实现低损耗、高可靠的信号传输。 这些技术的应用使得 RF 微系统在有限的质量、功 耗下能够实现高功率、低噪声、宽带宽的 RF 信号收 发，满足航天雷达、遥感、通信等设备对高性能的需 求。同时，三维集成技术减少了传统互联方式的焊 点和引线，降低了因振动、温度变化等环境因素导 致的失效风险，提高了系统的可靠性。

    3）在航天设备多功能与智能化方面，未来航天 任务趋向多元化和智能化，需要 RF 微系统具备多 功能集成和自适应能力。RF 微系统通过模块化设 计和可重构架构，可根据不同任务需求灵活配置功 能。例如，在航天器的通信、雷达、电子战等系统 中，RF 微系统可实现多种模式的快速切换和资源 共享，提高系统的多功能性和智能化水平。此外，RF 微系统还可与控制、传感器、能源等单元集成， 形成具有自主感知、决策和执行能力的微型化电子 信息系统，为智能航天器的发展提供技术支撑。

    通过以上 3 个方面对航天设备能力的提升，先 进的基于三维异质异构集成的 RF 前端微系统技术 对整个航天产业的发展具有以下意义：

    1）推动航天电子技术革新。基于三维异质异 构集成的 RF 微系统技术是对传统航天电子集成技 术的革命性突破，其打破了摩尔定律的限制，通过 超越摩尔的三维异质异构集成方式，实现了系统性 能的跨越式提升。研究 RF 微系统有助于突破航天 电子设备在集成度、工作频率、功耗等方面的技术 瓶颈，推动航天电子技术向更高水平发展，为新一 代航天器的研制提供核心技术支持。 

    2）提升航天任务执行能力。在航天通信方面， RF 前端微系统可用于支撑高集成度相控阵天线， 在无机械转动部件的情况下完成空域目标跟踪，实 现更高容量、更低延迟的卫星通信，支持海量数据 的实时传输，满足天基互联网等新兴航天应用的需 求。在航天遥感领域，高性能的 RF 前端微系统能 够支持更大规模的相控阵天线提高雷达、遥感设备 的分辨率和灵敏度，实现对地球表面更精细的观测 和对空间目标的精确探测。在航天器自主导航与 控制方面，集成化、智能化的 RF 微系统可提高航天 器的自主感知和决策能力，增强航天器在复杂空间 环境中的生存和任务执行能力。 

    3）促进航天产业的民用化。RF 微系统技术 在军用领域和民用领域都有大规模应用，研究成果 不仅可应用于航天领域，还可向民用领域如 5G 通 信、物联网、自动驾驶等渗透。通过航天领域的技 术攻关，可形成“军品技术验证—民品规模应用— 产业反哺军工”的良性循环，降低高端电子装备的 研发与制造成本，积累技术经验、培养专业人才、完 善产业链条，带动相关产业的技术进步和产业升 级，实现航天技术与国民经济的良性互动和可持续 发展。

    综 上 所 述 ，基 于 三 维 异 质 异 构 集 成 的 新 一 代 RF 前端微系统技术在航天领域具有迫切的应用 需求和巨大的研究价值。加强 RF 微系统技术的 研究，对于提升我国航天科技水平、保障航天任务 顺利实施、推动航天产业融合发展具有重要的战 略意义。

2 关键科学问题与技术 

    根据以上发展现状与趋势，RF 微系统技术面 临多物理调控（电磁、温度、应力等）、多性能协同 （电磁、信号/电源完整性、热、机械、可靠性等）、多 材质融合（硅、化合物半导体、有机、相变材料等） 3 个方面的挑战，需解决关键科学技术问题，可概括 为以下 7 点［15］ 。 

2.1 RF 微系统架构

    复杂微电子系统的架构非常重要，是整个系统 的顶层设计，对系统的功能与性能起到决定性作 用，也会影响系统的电路设计、加工实现与测试验 证。对具有微纳跨尺度三维异质异构特征的 RF 微 系统而言，由于要集成各种不同材料、工艺、结构、 功能的元器件、芯粒与模块，其系统架构尤其重要。 借鉴相对成熟的集成电路架构，RF 微系统架构应 当界定系统功能，需明确性能指标，确定芯粒及各 类元器件的种类、协作模式和集成工艺，完成 RF 微 系统布局，建立互连方式与接口等。

 2.2　电磁-热-力跨尺度耦合多物理效应与演变规律

    在 RF 微系统中，电磁、热、应力等多种物理场 的跨尺度耦合效应极为明显，典型集成电磁系统的 多物理场耦合原理如图 1 所示。

图 1　电磁-热-力多物理场耦合效应 Fig.1 Multi-physics coupling effect of electromagnetic， thermal，and stress fields

    由于电磁信号功率和电流密度较大，高频电磁 损耗较高，从沟道到器件结构都会出现显著温升， 自热效应通过载流子/声子输运作用改变材料的电 导率、热导率和介电常数等本征参数，并影响 RF 微 系统的应力和应变、甚至可靠性，这些物理变化又会反过来影响系统的电磁特性，从而构成一个复杂 的循环。从时间维度看，高速电磁信号的变化时间 已达到皮秒量级，而热场与应力场的时间常数一般 为微秒甚至毫秒量级，跨越 9 个数量级；从空间维度 看，半导体器件的特征尺寸可小到纳米量级，而整 个 RF 微系统尺度可达厘米量级，跨越 7 个数量级。 因此，在进行 RF 微系统建模、分析、设计、制造和测 试时，必须综合考虑电-热-力跨尺度耦合多物理效 应，充分认识其行为特征与演变规律。

2.3　多性能多功能协同机制 

    RF 微系统的设计跨越了材料、器件、芯粒、模块、 封装、系统等多个层级，既要兼顾数字、模拟、RF、 MEMS、集成无源器件（Integrated Passive Device，IPD） 等的功能融合和元器件、芯粒、天线的多功能一体化 集成，又要考虑信号完整性、电源完整性、电磁兼容性、 热完整性、热应力匹配特性、多物理兼容性和可靠性 等，最终实现整个电路系统的多功能协同和多性能协 同。因此，必须认识 RF 微系统的电、热、力多物理特 性协同机制和材料、器件、芯粒、天线、封装的多功能 协同机制，指导求解系统设计中的多目标参数优化问 题，实现自动化和智能化的快速设计。 

2.4 RF 微系统的协同仿真设计

    RF 微 系 统 设 计 主 要 面 临 以 下 方 面 的 技 术 挑 战：

    1）结构尺寸和时间响应跨度极大，对场仿真提 出很大挑战；高功率密度引发散热和应力设计需 求，系统级的多物理场仿真不可或缺。

    2） RF/模 拟/数字/混合多功能芯粒与三维封装紧密结合，芯 粒与封装系统的分离设计、无法保证芯粒在微系统 实际场景中的功能和性能，必须采用芯粒-封装协 同仿真设计优化，才能保证设计的最优性。

    3） RF 微系统的复杂架构、结构和功能性能需求引发超高 维设计参数空间的最优化的难题，亟须新的设计空 间探索方法与智能化设计引擎，助力有源、无源器 件乃至模块的模型提取。上述挑战对 RF 微系统 EDA 软件工具提出了更高的要求，现有单一 EDA 设计平台尚无法为 RF 微系统的跨层级、跨尺寸、跨 物理的自动化协同分析设计提供成熟解决方案 。 为完成结构复杂、功能融合、稳定可靠、工艺多样的 RF 微 系 统 设 计 ，必 须 研 发 全 新 的 协 同 仿 真 设 计 EDA 工具。

2.5 RF 微系统的散热与热管理 

    在三维异质异构 RF 微系统中，高集成度与高功 率密度导致的局部热积聚会直接影响系统性能与可 靠性。在很多工程场景中，散热与热管理问题成为 限制 RF 微系统设计的决定性因素，甚至直接决定微 系统运行与工作的成败。通过基于多物理场耦合的 微系统分析、仿真与设计，进一步揭示高频电磁与热 场的交互机理，以及微观尺度下的热传导与散热机 制，并在此基础上，开发高导热、低介电常数的封装 材料，设计基于微流体或相变材料的主动冷却结构， 以及应用人工智能实现热场预测与智能调控，从而 提升热管理效率，突破 RF 微系统的设计瓶颈，保障 RF 微系统的稳定运行与长寿命工作。 

2.6　异质界面生成与工艺量化调控机理

    RF 微系统具有跨材料的特征。在异质界面上 由于不同材质的晶格、热膨胀系数等关键参数不匹 配，容易引起一系列的性能退化和失效问题。需认 识材料的扩散、成核、粘合、共晶等异质界面生成与 融合机理，以及功函数调节、接触特性控制等界面 调控机理，确保在异质界面生成与融合过程中，通 过晶格工程、物理化学结合等方法实现高可靠的异 质界面。同时，要认识工艺参数与电、热、应力之间 的变化关系，揭示集成工艺量化调控的物理机理， 优化工艺设计，并结合大数据分析和机器学习等技 术，提高 RF 微系统的性能和成品率。

2.7　可测性问题

    首先，在 RF 微系统设计实现中，传统电子封装 集成的已知良好芯片（Known Good Die，KGD）规则 面临很大挑战。这是因为许多相关工艺技术将打 破器件/芯粒与系统实现工艺的分界面，设计制造 各环节都出现跨层级耦合的现象。其次，RF 微系 统的微纳跨尺度三维高密度异质异构集成特征带 来了严重的物理节点可访问性差的问题，各模块间 缺乏易于拆分及便于测量的端口，而且跨尺度耦合 多物理场效应使得构造具有严格可控边界条件的 测试环境变得极为困难，多物理场参数的校准和去 嵌也变得非常复杂。因此，整体协同设计和一体化 融合制造的 RF 微系统，其参数的测试、物理现象的 重现、功能特性的分析与传统集成电路系统测试验 证有着根本性不同。RF 微系统可测性也是亟须解 决的关键科学技术问题之一，必须掌握电路系统物理量的测试原理，在此基础上提出测试点设计与校 正、多维测试数据重构算法等技术，解决 RF 微系统 测试验证的难题。 

3 仿真设计技术

    RF 微 系 统 包 含 多 种 有 源 集 成 芯 片 和 功 能 模 块、小型化无源器件与天线，以及复杂的三维互连 封装结构等。各类芯片的传输速率和工作频率各 不相同，天线近场辐射特性将对芯片产生影响，硅 通孔造成了集成电路模块间垂直方向的寄生耦合， 导致封装中芯片和模块间信号链路的信号完整性 问题、电源-地同步开关噪声引起的电源完整性问 题以及芯片间电磁兼容问题，且随着系统的集成度 与工作速度提高而变得更加严重，影响封装系统的 性能与可靠性。如前所述，多物理场耦合、异质界 面复杂特性等因素存在于异质异构集成 RF 微系统 中，不但信号/电源完整性、电磁兼容特性之间相互 影响和制约，且系统的电磁性能还和温度、热应力 等其他物理效应密切相关，互为因果。因此，对 RF 微系统进行电磁、热与应力协同分析与设计成为一 种必然的发展趋势和要求。

    从 RF 集成电路系统仿真工具来看，目前 EDA 领域全球几大巨头（Cadence、Ansys、Keysight）占 领了大部分市场份额，成为高度垄断的行业。为了 应对技术发展的需求，这些主流 EDA 公司加速融 合，不断开发或并购电磁、热、应力、流体等多物理 场仿真工具，逐步发展形成面向芯片和系统应用的 协 同 设 计“ 大 平 台 ”。 如 Ansys 公 司 斥 巨 资 收 购 Fluent，占据计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）市场大部分份额之后，又先后收购 了 EDA 软件开发公司 Ansoft、电子工业低功耗解决 方案提供商 Apache，形成了多物理场仿真领域的巨 头 ；Keysight 公 司 将 先 进 设 计 系 统（Advanced Design System，ADS）电路仿真工具、EMPro 电磁仿 真工具和 HeatWave 热场仿真工具进行有机整合， 形成集成电路的电热一体化仿真能力；Cadence 则 推出 Celsius Thermal Solver 与印制线路板（Printed Circuit Bord，PCB）分析设计软件相结合的方式进 行电热联合仿真。

    RF 微系统中，电磁场、热传导以及机械力学 等不同物理过程的响应时间尺度差异显著，具有明 显的时间多尺度特征。在仿真过程中，不同物理场 对时间步长需求差异较大，若时间步长选取不合 适，容易导致数值方法不稳定或计算效率低下。针 对上述问题，上海交通大学团队［16-17］ 提出了一种针 对 多 物 理 场 仿 真 的 高 效 Laguerre 基 有 限 元 法 （Laguerre-based Finite Element Method，LBFEM）， 利用伽辽金方法和加权 Laguerre 多项式的正交性消 除了时间变量的影响，从而实现了无条件稳定的阶 数步进求解，解决了 RF 微系统的时间多尺度问题。 针对电子封装热应力仿真场景，进一步将 LBFEM 与本征正交分解（Proper Orthogonal Decomposition， POD）相结合，通过使用 3 个相邻的 Laguerre 多项式 作为新型基函数，成功消除了传统 LBFEM 方法中 时间步长带来的累积误差，并利用 POD 方法降低了 模型的阶数，从而显著提高了计算效率。应用该方 法计算典型的倒装芯片封装系统的热应力瞬态分 布，如图 2 所示［18］ 。

图 2　基于 LBFEM-POD 方法的封装结构仿真结果 Fig.2 Simulated results of the package structure based on the LBFEM-POD method

    RF 微 系 统 的 仿 真 设 计 需 应 对 跨 尺 度 几 何 结 构，材料特性非线性变化，以及多种设计参数组合 的复杂场景，导致传统方法的精度与效率难以兼 顾。为此，上海交通大学团队［19-20］ 提出将单元级区 域分解与 Robin 传输条件增强技术相结合，用于分析集成电路和封装多尺度结构的电热耦合问题，未 知通量（电流密度、热流密度）的自由度可压缩 1~ 2 个数量级，计算效率比有限元方法提高 3 倍以上。 该团队还提出了一种基于特征区域分解的等效宏 模型表征技术，有效提升了跨尺度系统建模与仿真 的效率。首先，根据系统各组件的特征，将整体对 象分解为若干个模块，如图 3 所示，并采用预仿真建 立 每 个 模 块 的 热 阻 网 络 衍 生（Thermal Resistance Network Derivation，TREND）模型，将其内部复杂 的传热特性压缩到模块之间的交界面，从而实现高 效的热特性表征。其次，将其他模块对核心模块的 热影响转换为其交界面上的等效边界条件，从而将 求解区域缩减到核心模块，实现无精度损失的高效 热仿真。TREND 模型通过矩阵信息进行仿真模型 交互，能够保护芯片和封装的内部细节，非常适合 用于模块化热设计［21-22］ 。

图 3　特征区域分解 Fig.3 Schematic of feature region decomposition

    随着 RF 封装系统集成度地不断提高，设计开 发面临电学、热学和力学可靠性等综合技术挑战， 需将电磁-热-应力多物理特性看作一个有机整体 进行协同优化设计。中国电子科技集团公司第 55 研究所针对超宽带 RF 微系统，构建了从器件级热 仿真、电路级建模到系统级集成的多层次热电联合 设计流程，显著提升了设计效率与系统可靠性［23］ 。 上海交通大学团队以自主研发的多物理场仿真引 擎和 EDA 工具为基础，搭建了面向异质异构集成的 协同设计平台，用于支撑集成芯片和微系统的设计 开发，如图 4 所示。

4 三维异质异构集成工艺

    高 密 度 、高 可 靠 性 三 维 异 构 集 成 工 艺 是 确 保 RF 微系统在航空航天、5G/6G 通信和深空探测等 平台上应用效能充分发挥的基础，世界发达国家特 别是美国和西欧各国一直非常重视三维异构集成 工艺技术的研发。近年来，同时受到通信、雷达产 业的强大驱动，得益于先进封装集成技术的突飞猛 进，基于新材料、新结构和新工艺集成实现的多功 能综合电子信息系统不断涌现。在先进 RF 微系统 架构设计的基础上，充分考虑复合材料特性、异质 界面生成与工艺控制，进一步优化三维异质异构集 成工艺，已成为 RF 微系统工艺的最新发展方向。

    目前，毫米波模块封装技术包括低温共烧陶瓷 （Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC）基板、 低成本印刷电路板工艺、先进的有机基板和环氧模 塑化合物的扇出晶圆级封装（Fan-Out Wafer-level Packages，FOWLP）等。LTCC 基板具有高频下的 低损耗特性和低吸湿性的优势。尽管 LTCC 基板 比多层有机基板具有更高的可靠性、更低的收缩率 和更小的特征尺寸，由于采用厚膜共烧工艺，最小 线宽和线间距受限，器件间距仍然较大，难以实现 更高密度的集成。在传统工艺中，将覆铜板和预浸 料压缩成低成本多层有机基板，其主要挑战是层间 对准误差和实际蚀刻工艺造成的小特征（>80 μm） 限制，相对粗糙的图形结构导致布线层数的增加， 且通孔尺寸通常大于 200 μm，阻碍前端系统的小型 化与高密度集成。此外，这些基板在制造过程中会 产生翘曲，导致有源与无源器件的电气性能、可靠性产生问题。解决方案是在刚性基板上进行堆积， 堆积层中的高密度互连为信号的复杂走线提供了 潜在可能，并且减少了金属层数量，实现了整体模 块厚度地降低。

    以硅为材料作为转接板的热膨胀系数和硅基集 成电路匹配良好，可有效降低集成电路堆叠的翘曲。 但在高频段，传统硅通孔有衬底耦合、串扰和插损大 等问题。采用高阻硅衬底，增加硅衬底的厚度，同时 利 用 同 轴 TSV、聚 合 物 包 覆 TSV 和 聚 合 物 嵌 入 TSV，可大幅缓解串扰问题，并降低互连插损，但是 这些方法所产生的工艺制造成本较高。此外，由于 金属-氧化物-半导体（Metal Oxide Semiconductor， MOS）电容的存在，硅通孔中的大信号会随电压波动 产生谐波和其他非线性效应。

    有机基板在实现微米级以下的高精度与公差 方面依然存在诸多挑战。这对于精准控制要求较 高的高频电路元件的阻抗极为重要，偏离目标尺寸 会导致频率偏移和各种模块组件可靠性问题。玻 璃 基 封 装 是 解 决 封 装 天 线（Antenna in Package， AiP）和 集 成 无 源 器（Integrated Passive Devices， IPD）中这些挑战的替代解决方案之一。其优势主 要 体 现 在 小 线 宽 、玻 璃 通 孔（Through Glass Via， TGV）、尺寸稳定性、表面光滑度（<10 nm）、抗高温 和湿度等方面。此外，与硅基匹配的热膨胀系数以 及大面积低成本面板规模的可加工性等也是玻璃 基板的优势。

    近年来，基于玻璃的封装方案能够以低成本形 成与硅基工艺类似的细间距互连越来越受到关注。 美国佐治亚理工大学、瑞典皇家理工学院等研究机 构对玻璃基封装天线进行了研究［24］ 。在毫米波段， 相 关 研 究 人 员 采 用 100 μm 低 热 膨 胀 系 数 （Coefficient of Thermal Expansion，CTE）玻璃，利用 宽频带传输线和 TGV 实现了芯片到天线的低损耗 互连、高带宽八木天线以及装配在玻璃基片上的集 成电路（Integrated Circuit，IC）组件。但必须注意到 薄而裸露的玻璃基板存在破碎和开裂等可靠性问 题，仍然是必须攻克的工艺难点。在此基础上，美 国佐治亚理工研究了玻璃芯两侧层压聚合物薄膜 组成的混合基板实现方法。这种复合介电材料基 板可用于毫米波封装。

    上海交通大学团队近年来研发出小芯片微米 级组装异构集成方法［25］ ，如图 5 所示。该工艺利用 MEMS 硅体加工技术对硅基板进行三维套刻，可得 到不同深度的空腔和互连通孔，能精确埋置不同材 料与不同厚度的异构芯片。其间采用低介电常数 和低损耗的苯并环丁烯（Benzocyclobutene，BCB）为 绝缘介质，进行多层立体布线或集成无源元件，可 兼容晶圆集成、晶圆堆叠集成等异构集成工艺，大 幅缩短芯片间、芯片与无源器件间的布线长度，最 小间距可实现 5 μm 的芯片间互连；同时克服了化合 物半导体的互连结构与 CMOS 半导体器件后道工艺 不兼容的问题，可以将化合物半导体与硅基半导体 更好地整合集成。另外，薄膜布线的细间距和高密 度保证了高频电路系统的小型化和高性能，不仅实 现了毫米波异构电路的高集成度和低剖面，还能很 好地处理布线间的电磁兼容和芯片间的屏蔽问题。

图 5　硅基 MEMS 光敏复合薄膜多层布线工艺［25］ Fig.5 Multi-layer wiring process on the silicon-based MEMS photosensitive composite film［25］

    微凸点互连可采用铜-锡（Cu-Sn）微凸点结构， 通过将芯片翻转并安装在基板的顶部，中间通过凸 点的小金属柱进行连接，其具有低损耗、大带宽和 高密度的特性，可实现 RF 前端收发组件中芯片与 器件的三维堆叠，如图 6 所示。一般地，微凸点的尺 寸越小，其工作主模截止频率越高，且辐射损耗较 小。但微凸点的形式、大小与制造工艺相关，而且 其设计还需考虑芯片引脚和布线的尺寸，特征尺寸 差异过大会引入较大的不连续性［26］ 。微凸点可实 现频率高达 500 GHz 互连，但其受限于芯片与基板 最小间隙的工艺限制。此外，由于倒装芯片和嵌入 芯片的间距很近，必须考虑芯片间的邻近效应导致 芯片内电路发生显著的高频性能变化。因此，必须 考虑异构集成对芯片的高频性能影响，通常需要进 行芯片与封装的协同设计。

图 6　基于硅基 MEMS 光敏复合薄膜多层布线的微凸点工 艺横截面图［26］ Fig.6 Cross-sectional view of micro bump based on Silicon-based MEMS photosensitive composite film fabrication process［26］

    标定微凸点损耗的互连结构如图 7（a）所示［27］ 。 该结构的测试结果如图 7（b）所示［28］ 。

图 7　封装传输线的实物照片与不同封装传输线结构的传输 特性 Fig.7 Photographs and transmission characteristics of the packaged transmission lines

    结果表明，在 100 GHz 时，0.74 mm 的接地共面 波 导（Grounded Coplanar Waveguide，GCPW）和 3.05 mm 的 部 分 接 地 共 面 波 导（Partial Grounded Coplanar Waveguide，PGCPW）（有无微凸点）插入 损耗相差 0.12 dB。表明每个微凸点在 100 GHz 时 引起的插入损耗仅为 0.06 dB。在 100 GHz 时，实测的 GCPW 的 插 入 损 耗 为 0.30 dB/mm，而 PGCPW 的插入损耗为 0.26 dB/mm。这些结果表明微凸点 在 W 波段具有互连损耗低的特点，其互连损耗较常 规的键合线和植球在 W 波段小一个数量级。

5.测试验证技术 

5.1　电磁近场探测设备的需求分析

    在现代航天系统中，RF 前端系统是卫星通信、 遥感探测、导航等功能的关键部件。航天产品成本、 体积的限制，促使其 RF 前端系统也朝着小型化、集 成化、高功率的方向发展。小型化、集成化的发展趋 势使得系统内器件密度与走线密度不断增大，器件、 走线产生的电磁干扰（Electromagnetic Interference， EMI）越来越严重，严重影响信号传输质量，恶化设 备的性能和可靠性。现代航天系统的高 RF 发射功 率特性也使得 RF 前端微系统面临的 EMI 问题更加 严峻。为保证 RF 前端微系统在航天设备上的稳定 可靠运行，必须对其 EMI问题进行诊断。

    EMI 测试验证方法可以分为远场测量方法和 近场测量方法［29］ 。远场测量方法需要在暗室或空 旷环境下进行测试。相比之下，近场测量方法不必 依赖于成本高昂的暗室环境，同时测试速度快、空 间分辨率高，可以大幅提高 RF 前端微系统的 EMI 测试验证效率和精度、降低测试成本。近场测量技 术主要包括固态量子学测量技术、光纤电光学测量 技术和电磁近场扫描技术。固态量子学测量技术 通 过 光 探 测 磁 共 振（Optically Detected Magnetic Resonance，ODMR）检 测 近 场 微 波 的 拉 比 振 荡 频 率，实现亚微米级空间分辨率测量。然而，其频域 覆盖能力受限于单频点谐振机制，需通过频带逐点 扫描完成宽频测试。光纤电光学测量技术利用光 纤折射率动态变化实现静态场或准静态场的高灵 敏度探测，但由于光纤材料特性限制，测量频段较 低。电磁近场扫描技术，通过电磁近场探头非接触 式采集场分布数据，可以得到宽频带下的电磁近场 分布，尤其适用于 RF 微系统的 EMI 诊断，并被规定 为标准的 EMI 近场测量技术（国际电磁兼容测试标 准 IEC 61967）。同时，电磁近场扫描技术也可以用 于 RF 微系统的测量与检测，为解决 RF 微系统物理 节点可访问性差导致的可测性难题提供潜在的技 术路径。

5.2　电磁近场扫描系统的发展现状 

    电磁近场扫描系统基于电磁近场测量技术，可 以实现电磁干扰源定位、电路设备的故障诊断。上 海交通大学毛军发院士团队研制的电磁近场扫描 系统如图 8（a）所示，主要包括电磁感应探头、机械 臂、频谱分析仪（信号发生器）和电脑等如图 8（b）所 示。探头被固定于机械臂上，由电脑控制在待测件 （Device Under Test，DUT）上方平面移动。待测件 产生电磁辐射，其辐射信号经由电磁近场探头接收 后传输给频谱分析仪，并通过校准过程［30］ 测得电磁 近场分布，最终由辐射源重建算法处理［31］ 实现辐射 源的重构并预测远场辐射。

    电磁近场探测设备的关键器件是电磁近场探 头，电磁近场探头的带宽、灵敏度、空间分辨率和噪 声抑制比等性能指标决定整个测试系统的性能。

    上海交通大学毛军发院士团队研制了十多款高 性能电磁感应近场探头，如高分辨率的差分磁场探 头、高灵敏度有源磁场探头、超宽带电场探头、高灵 敏度有源电场探头、集成混合耦合器的 Ex/Ez多分量 探头以及集成小环与单极子的 Ez/Hz多分量探头等。 高分辨率差分磁场探头集成了 2 个非对称微环，通 过差分输出感应磁场信号，不但能够提高空间分辨 率，而且可以提高对电场噪声信号的抑制能力［32］ 。 高灵敏度有源磁场探头与电场探头在无源探头基础 上集成宽带低噪声放大器，同时提高了测量的灵敏 度与空间分辨率。超宽带电场探头则通过良好的阻 抗 匹 配 转 接 结 构 设 计 实 现 宽 频 带 的 电 场 分 量 测 量［33］。 Ex/Ez 多 分 量 探 头 采 用 2 个 L 形 单 极 子 结 构［34］ ，可以实现 Ex与 Ez分量的同时测量，此外集成 0°/180°混合耦合器可实现 Ex和 Ez信号分量的直接输出［35］ 。Ez/Hz多分量探头集成 2 个水平金属环和 2 个垂直单极子，可实现 Ex与 Hz分量的同时测量［36］ 。 该探头在功能上可以分别测量电场、磁场单个分量， 也可以同时测量电场/磁场多个分量，在性能指标上 达到带宽为 60 GHz、空间分辨率为 400 μm、灵敏度 提升 20 dB。采用电磁近场测量系统对 RF 微系统 模块进行近场测量，其结果如图 9所示。

图 9 RF 微系统模块上方的电场测量结果 Fig.9 Measured results of the electric field above the RF microsystem module

    测量的频率为 28.5 GHz，测量步进为 0.5 mm， 测量面积为 14 mm×4.5 mm，测量分量为电场横向 分量与纵向分量，最大电场横向与纵向分量分别为 93.7 dB·mV·m-1 与 95.7 dB·mV·m-1 ，所处位置为放大器模块上方。 

5.3　辐射源重建算法

    辐射源重建算法［31］ 是电磁近场测试技术中最 关键的软件部分。辐射源重建方法是基于电磁近 场扫描的电磁场分量数据，重建电路平面上的等 效源分布的方法。由于偶极子具有明确的解析表 达式，因此，目前常用的是基于偶极子阵列的重建 方法，其可以分为有相位和无相位方法。如果测 得的电磁近场数据同时包含幅度和相位信息 ，通 过求解矩阵方程就可以得到等效偶极子源［37］ ，当 相位信息和幅度信息均准确时，源重建的结果也 将是准确的。但由于探头的相位校准因子获取困 难、测试系统多环节相位误差累计等问题，难以获 得准确的相位信息。因此，无相位的辐射源重建 方法成为了目前的研究热点。无相位方法主要分 为 3 种 方 法 ：相 位 恢 复 法 、优 化 方 法 和 机 器 学 习 方法。

1）相位恢复法 

    一般的相位恢复法，是通过扫描 2 个不同高度 平面的近场幅度数据，利用傅里叶迭代方法得到扫 描平面的相位数据，然后求解有相位信息时的矩阵 方程，实现辐射源重建。然而迭代过程比较消耗计 算资源，为了提高计算速度，有研究者提出通过构 建 2 个扫描平面之间的传播矩阵方程，直接求解相 位［38］ 。然而当 2 个扫描平面距离过近时，传播矩阵 的条件数急剧增大，而病态矩阵的求解结果对噪声 敏感，会增大计算误差。 

2）优化方法 

    优化方法是指将源重建的目标聚焦于偶极子参 数的非线性优化问题，通过采用遗传算法（Genetic Algorithm，GA）、粒 子 群 算 法（Particle Swarm Optimization，PSO）、差 分 进 化 算 法（Differential Evolution，DE）等，最小化实测场与重建场的差异。 由于引入偶极子参数的物理约束，优化方法可以增强 结果的准确性，但由于参数量较大、优化路径复杂，初 值的选择将极大影响优化结果和时间消耗。 

3）机器学习方法 

    由于上述优化问题是非线性的，机器学习方法 也被大量引入辐射源重建研究当中。根据输出变 量不同，可以分为基于偶极子阵列参数预测和基于 场分布预测 2 类机器学习方法。偶极子阵列参数的 预测主要对偶极子位置、数量和偶极矩等参数进行 预测。基于场分布预测的机器学习方法不预测偶 极子阵列的特征，而是由测量平面的近场分布直接 预测其他平面的电磁场分布。

    本团队提出了预测偶极子数量、位置与偶极矩的 自适应优化算法［39］ 、贝叶斯优化算法［40］ 以及预测辐射 电磁场的增强型神经网络算法［31］ 。将偶极子阵列的 格林函数矩阵作为神经网络的输入，将电磁场作为神 经网络的输出，通过训练增强型神经网络，建立辐射 源到电磁场的非线性映射，如图 10 所示，在损失函数 中同时采用幅度损失与梯度损失，增加了电磁场的预 测精度、提升了电磁场的预测效率。

图 10　加入梯度损失约束的增强型神经网络结构 Fig.10 Enhanced neural network structure with gradient loss constraints

6 RF 前端微系统研究成果 

6.1　异质异构集成毫米波前端收发组件

    利用硅基 MEMS 光敏复合薄膜多层布线工艺， 上海交通大学研究团队研制出一款 41 dBm 等效各 向 同 性 辐 射 功 率（Equivalent Isotropically Radiated Power，EIRP）的 W 波段 1T2R 相控阵调频连续波 （Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW） 雷 达［41］。 该 雷 达 RF 前 端 采 用 本 振 移 相 架 构 ，将 X 波段 6-bits 砷化镓基移相器与 W 波段 SiGe 收发芯 片异构集成，实现了 W 波段宽带低损耗移相功能。 以硅基 MEMS 工艺为基础，结合环形硅通孔和人工 磁导体（Artificial Magnetic Conductor，AMC）技术， 在高电阻率硅片上设计实现了宽带高辐射效率封 装阵列天线，W 波段天线辐射效率大于 70%、带宽 大于 12%、峰值增益可达 11.8 dBi。基于 BCB 多层 布线工艺，将 3 种不同材料的芯片与封装阵列天线 异质异构集成，包括 2 颗 W 波段 GaN 功率放大器、 2 颗 SiGe 前端收发芯片、2 颗 X 波段 GaAs 移相器和 1 颗 GaAs 功分器等，如图 11（a）所示，实现 W 波段 高达 30 dBm 的输出功率，EIRP 可达 41 dBm。该异 质异构集成相控阵雷达传感器的尺寸为 70 mm× 70 mm，质量仅为 200 g，如图 11（b）所示，距离分辨 率优于 2 cm，可同时实现波束扫描和角度测量。异 质异构集成 1T2R 相控阵 FMCW 雷达与同频段传 统同质集成雷达相比，具有作用距离远、分辨率高、 小型化和轻质化等优点，可广泛应用于远距离探 测、SAR 成像以及生命体征监测等领域。

    此外，以硅基 MEMS 光敏复合薄膜多层布线的 微凸点工艺为基础，可将毫米波压控振荡器直接键 合 在 功 率 放 大 器 上 方 ，实 现 三 维 集 成 发 射 机 ，如 图 12 所示［28］ 。由于 BCB 垂直互连损耗仅为 0.1 dB， 微凸点损耗仅为 0.06 dB，该发射机在 W 波段的输 出功率为 6.00~8.50 dBm，核心面积仅为 0.63 mm2 。 该三维集成发射机充分考虑了毫米波芯片间高密 度集成所产生的邻近效应，导致电路在芯片上发生 显著高频性能变化，通过毫米波压控振荡器和功率 放大器的电路与封装协同设计，在芯片表面加入金 属屏蔽层，解决了片间和片外电磁干扰难题。该设 计方法通过建立面向三维集成的硅基片上传输线、 电感及变压器的物理模型，推导出片上无源元件邻 近效应经验公式，再将封装模型引入芯片设计过程，确保了三维堆叠后毫米波芯片的高频性能不发生 恶化，可实现毫米波芯片间的低损耗无缝连接。

图 11　异质异构集成雷达 RF 前端和 1T2R 异质异构相控阵 雷达［41］ Fig.11 Photographs of the RF front-end of the proposed heterogeneous integration radar and the 1T2R heterogeneously-integrated phased-array radar［41］

图 12　三维集成发射机［28］ Fig.12 3D integrated transmitter［28］

6.2　基于 LTCC 工艺的 RF 收发天线微系统 

    面 向 低 轨 卫 星 通 信 地 面 终 端 RF 前 端 应 用 需 求，上海交通大学团队基于 LTCC 工艺，研制了将 有源 RF 芯粒、集成无源器件与封装天线阵列三维 一体化集成的 RF 收发天线微系统。

    针对接收前端（18~20 GHz），提出了有源/无 源一体化集成微系统架构，所研发的三维结构模型 和实物样品如图 13 所示。其中，GaAs 低噪声放大 器、衰减器、移相器等 RF 芯粒、串并转换器控制芯 片、陶瓷去耦电容等器件表面贴装于微系统底部的 半开放空腔内，滤波器、功分器、耦合器等无源器件 及天线直接实现于多层 LTCC 基板中，集成密度较 高，系统级协同设计加工性能好［42］ 。

图 13 RF 接收天线微系统 Fig.13 RF receiving antenna microsystem

    天线阵列与 RF 电路间，采用垂直和水平互连 结构，显著降低了器件-天线互连长度和损耗，并对 不 连 续 性 进 行 了 补 偿 优 化 ，实 现 宽 带 阻 抗 匹 配 特性。

    同时，提出场路协同伴随模型分析方法和场路 协同仿真模型，支撑了接收天线微系统多频点、多 扫描状态下增益方向图的快速计算。该 RF 接收天 线微系统的测试结果如图 14 所示，系统增益达到 54.7 dB，可实现±50°波束扫描，并通过调整幅度锥 削降低旁瓣电平。

图 14　接收天线微系统测试结果 Fig.14 Measured results of the receiving antenna microsystem

    针对发射前端（28~30 GHz），提出双面贴片的 三维集成前端微系统架构，宽波束封装天线阵列模 块［43］ 与 RF 前端电路模块垂直集成，并实现了 RF 芯 粒/器件集成密度大于 30 颗/cm2 。基于集成前端电 磁近场扫描结果可知，功率放大器及其端口引线附近 产生的水平和垂直电场近场较大。为研究发射前端 微系统内部的电磁干扰问题，构建了封装结构与 RF 芯粒全耦合的多端口 S参数模型，在功率放大器模型 端口处施加电压激励，仿真得到相邻通道芯粒输出端 的感应电压，分析了微系统的电磁兼容性。其层叠结 构、实物样品与 EIRP 测试结果如图 15 所示，中心频 点处最大 EIRP值为 46.3 dBm。

    由于功率密度较高，发射前端微系统的热设计 尤为重要。首先进行了面向散热的布局布线优化，同时在封装天线阵列模块与 RF 前端电路模块之 间，引入了嵌入毛纽扣连接器的均热板，有效改善 了微系统工作时的自热效应，显著提升了散热能 力，并保证了较低的垂直互连损耗。在嵌入毛纽扣 连接器的均热板下侧涂覆了具有高导热特性的导 电胶，以实现高效热传导。对有/无均热板的 RF 发 射天线微系统进行热仿真分析，如图 16（a）所示。 嵌入均热板后，其最大温升降低了 40%。该发射天 线微系统饱和输出工作状态下的总功耗为 18.4 W， 热耗散密度为 5 W/cm2 。如图 16（b）所示，其红外热 成像结果表明，RF 发射天线微系统中 GaAs 功放芯 粒饱和状态下的最大温升为 80.2 K。测试与热仿真 一致性较好，验证了所设计的均热板具有良好的散 热能力。

图 15 RF 发射天线微系统 Fig.15 RF transmitting antenna microsystem

图 16 RF 发射天线微系统热仿真结果 Fig.16 Thermal simulation results for the RF transmitting antenna microsystem

7 结束语 

    本文围绕 RF 前端微系统技术在航天领域的应 用，从关键科学问题、EDA 技术、异质异构集成工 艺、测试验证方法、现有研究成果等方面介绍了 RF 前端微系统的关键技术与研究进展。

参考文献 

［ 1］ RADOJCIC R. More-than-moore 2.5D and 3D SiP integration ［M］. Switzerland：Springer International Publishing，2017. 

［ 2］ KOESTER S J，YOUNG A M，YU R R，et al.Waferlevel 3D integration technology［J］. IBM Journal of Research & Development，2008，52（6）：583-597. 

［ 3］ QIAN L，SANG J，XIA Y，et al.Investigating on through glass via based RF passives for 3-D integration［J］.IEEE Journal of the Electron Devices Society，2018，6：755-759. 

［ 4］ FAN Y C，HU Y F，CUI K. Development of the integration technologies of microsystems based on RF application［C］// IEEE MTT-S International Wireless Symposium（IWS）.Shanghai：IEEE，2020：1-3. 

［ 5］ HOU S Y，CHEN W C，HU C，et al. Wafer-level integration of an advanced logic-memory system through the second-generation CoWoS technology［J］. IEEE Transactions on Electron Devices，2017，64（10）： 4071-4077. 

［ 6］ 徐锐敏，王欢鹏，徐跃杭 .RF 微系统关键技术进展及展 望［J］.微波学报，2023，39（5）：70-78. 

［ 7］ 郝继山，向伟玮 . 微系统三维异质异构集成与应用［J］. 电子工艺技术，2018，39（6）：317-321. 

［ 8］ 崔凯，王从香，胡永芳 .RF 微系统 2.5D/3D 封装技术发 展与应用［J］.电子机械工程，2016，32（6）：1-6. 

［ 9］ HANCOCK T M，DEMMIN J.Heterogeneous and 3D integration at DARPA［C］// IEEE International 3D Systems Integration Conference. Sendai，Japan：IEEE， 2019：27-29. 

［10］ ZHANG J，ZENG Y，SHAO D，et al.Research progress and prospect of silicon-based RF microsystems［C］// 2022 10th International Symposium on Next-Generation Electronics（ISNE）.Wuxi，China：IEEE，2023：1-3. 

［11］ 郁元卫 . 硅基异构三维集成技术研究进展［J］. 固体电 子学研究与进展，2021，41（1）：1-9. 

［12］ HAHN K，WAHL M，BUSCH R，et al.Microtechnology management considering test and cost aspects for stacked 3D ICs with MEMS［C］// Proceedings of Nanophotonics Australasia. Melbourne，Australia：SPIE Press，2018： 1045653. 

［13］ SUWADA M，KAN Al K.Considerations of TSV effects on next-generation super-high-speed transmission and power integrity design for 300A-class 2.5D and 3D package integration［C］// Proceedings of 31Systems Integration Conference.San Friancisco，CA，USA：IEEE Press，2016. 

［14］《宇航学报》编辑部 .2024 年宇航领域科学问题和技术 难题发布［J］.宇航学报，2024，45（5）：644. 

［15］ 吴林晟，毛军发 . 从集成电路到集成系统［J］. 中国科 学：信息科学，2023，53（10）：1843-1857. 

［16］ LI B，TANG M，YUE H，et al. Efficient transient thermal simulation of ICs and packages with laguerrebased finite-element method［J］.IEEE Transactions on Components， Packaging and Manufacturing Technology，2020，10（2）：203-211. 

［17］ LI B，TANG M，LI P，et al.Efficient thermal analysis of integrated circuits and packages with microchannel cooling using Laguerre-based layered finite element method［J］.IEEE Journal on Multiscale and Multiphysics Computational Techniques，2023（8）：195-204. 

［18］ LI B，TANG M，MAO J. An efficient LBFEM-POD scheme for transient thermomechanical simulation of electronic packages ［J］. IEEE Transactions on Components，Packaging and Manufacturing Technology， 2024，14（8）：1403-1412. 

［19］ DONG L，ZHOU S，TANG M，et al. Discontinuous galerkin time domain methods for multiscale and multiphysics simulations：a review［J］.IEEE Journal on Multiscale and Multiphysics Computational Techniques，2021，（6）：132-142. 

［20］ YANG A F，TANG M，MAO J，et al. DC IR-Drop analysis of power distribution networks by a Robin transmission condition enhanced discontinuous Galerkin method［J］.IEEE Transactions on Components，Packaging and Manufacturing Technology，2022，（12）1：89-99. 

［21］ LAN S，TANG M，MAO J，et al. Thermal resistance network derivative （TREND） model for efficient thermal simulation and design of ICs and packages ［C］// Proceedings of the 61st ACM/IEEE Design Automation Conference （DAC）. San Francisco，CA， USA：ACM，2024：1-6. 

［22］ LAN S，TANG M，MAO J.Domain decomposition and reduction method for efficient thermal simulation and design of 2.5D heterogeneous integration［C］// 2024 2nd International Symposium of Electronics Design Automation （ISEDA）.Xi'an：IEEE，2024：624-627. 

［23］ 朱臣伟，刘娟，唐昊，等 . 基于协同仿真技术的超宽带RF 微 系 统 热 电 设 计［J］. 固 体 电 子 学 研 究 与 进 展 ， 2022，42（4）：269-274. 

［24］ JIA X，LI X，ERDOGAN S，et al.Antenna with embedded die in glass interposer for 6G wireless applications.IEEE transactions on components ［J］. Packaging and Manufacturing Technology，2023，13（2）：219-229. 

［25］ YANG X，HUANG Y，ZHOU L，et al. Low-loss heterogeneous integrations with high output power radar applications at W band［J］.IEEE Journal of SolidState Circuits，2021，57（6）：1563-1577. 

［26］ YANG X，HUANG X，ZHOU L，et al. A 3-D heterogeneously integrated application of the RF-module with micro-bump filter and embedded AiP at W-band［J］. IEEE Transactions on Components，Packaging and Manufacturing Technology，2024，14（8）：1422-1433. 

［27］ ZHAO Z，NI D，XU W，et al. A 3D phased array transmitter with circuit and package co-design of a phase shifter and a power amplifier at W-band［J］. IEEE Transactions on Components， Packaging and Manufacturing Technology，2025，15（5）：1060-1071. 

［28］ NI D，ZHOU L，REN Z，et al.A W band low-phase-noise class-F23 VCO with common mode expansion based on a coupling-coexisting transformer［J］.IEEE Microwave and Wireless Technology Letters，2025，35（5）：706-709. 

［29］ BAUDRY D，ARCAMBAL C，LOUIS A，et al. Applications of the near-field techniques in EMC investigations［J］.IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility，2007，49（3）：485-493. 

［30］ SHI J，CRACRAFT M A，SLATTERY K P，et al. Calibration and compensation of near-field scan measurements［J］.IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility，2005，47（3）：642-650. 

［31］ GAO Z，LIU Y X，LI X C，et al.An equivalent radiation source reconstruction method based on enhanced artificial neural network［J］.IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility，2024，66（4）：1203-1212. 

［32］ LIU Y X，LI X C，PENG Z，et al. A pair of parallel differential magnetic field probes with high measurement accuracy and high electric-field suppression ratio［J］. International Journal RF and Microwave Computer-Aided Engineering，2021，31（1）：1-12. 

［33］ LIU Y X，LI X C，HE X，et al. An ultra-wideband electric field probe with high sensitivity for near-field measurement［J］.IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement，2023，72：1-10. 

［34］ HE X，LIU Y X，LI X C，et al.A wideband dual-component electric probe for near-field measurement［J］.IEEE Sensors Journal，2024，24（14）：22781-22789. 

［35］ YANG Q H，WU L S，XU Z，et al.A dual-component electric probe embedded with a 0°/180° hybrid coupler for near-field scanning ［J］. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2022，71（3）：1112- 1124. 

［36］ LIU Y X，GAO Z，LI X C，et al. A dual-component electromagnetic probe for efficient near-field measurement ［J］.IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters， 2024，23（11）：4002-4006. 

［37］ MOCHIK K，KONNO K，CHEN Q. Estimation of equivalent current distribution using Fourier transform and eigenmode currents［J］. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility，2022，64（5）：1380-1390. 

［38］ ZHANG J，FAN J. Source reconstruction for IC radiated emissions based on magnitude-only near-field scanning［J］. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility，2017，59（2）：557-566. 

［39］ TAN T，LIU Y，GAO Z，et al.An adaptive method for modeling far-field electromagnetic emissions from nearfield measurements［C］// 2022 Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility （APEMC）. Beijing，China：IEEE，2022：75-78. 

［40］ TAN T，ZHANG H，LI X C. An interpolated dipole array model for equivalent source reconstruction［C］// 2021 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology （ICMMT）. Nanjing， China：IEEE，2021：1-3. 

［41］ HUANG Y S，NI D，ZHOU L，et al. A 1T2R heterogeneously integrated phased-array FMCW radar transceiver with AMC-basedantenna in package in the W-band［J］. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2024，72（6）：3772-3787. 

［42］ ZHAO Z H，ZHU Z，YOU B，et al. A K-band fullyintegrated multi-channel active antenna-in-package module in low-temperature cofired ceramic［J］. IEEE Trans. Antennas Propag.，10.1109/TAP.2025.3550452，2025. 

［43］ ZHAO Z H，ZHANG L F，WU L S，et al.A cross dipole antenna array in LTCC for satellite communication［C］// IEEE MTT-S Int.Wireless Symp （IWS）.Nanjing，China： IEEE，2021.