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DARPA开发集成混合模式射频电子产品

讯:当今的国防电子系统依靠射频(RF)混合模式电子设备,即将射频、模拟电路和数字电路集成到单个芯片上的系统,实现射频信号与数字处理器的连接。这种射频混合模式电子技术支持核心的通信、雷达和电子战(EW)功能, 并被广泛用于商业电信领域。美国国防部在速度、保真度、容量和精度等方面的能力需求远远超过商业电信领域的要求。当前基于单个芯片的商用射频混合模式系统(SoC)是在数字的互补金属氧化物半导体(CMOS)平台上实现的; 这种技术已经使用了数十年,用于构建集成电路、高度集成的收发器、微处理器等。尽管遵循摩尔定律的轨迹不断发展和扩展并获得了高集成度,但这些CMOS平台仍无法支持更高频率下的以更大的信号带宽和更高的分辨率所进行的操作,从而从根本上限制了其在新兴国防射频应用领域对下一代混合模式接口的应用。

混合

为了使射频混合模式接口突破当前的限制,DARPA设立了混合模式超大规模集成电路技术(T-MUSIC)项目。并于2019年1月首次宣布了T-MUSIC项目,T-MUSIC项目是DARPA电子复兴计划(ERI)第二阶段的一部分。电子复兴计划第二阶段的研究领域之一,是将光子学和射频组件直接集成到先进的电路和半导体制造工艺中,从而实现独特和差异化的国内制造能力。因此,T-MUSIC项目将探索将混合模式电子产品集成到当前先进的半导体制造工艺中。T-MUSIC项目的目标是开发一种高集成度的射频电子设备,该设备具有广谱覆盖范围、高分辨率、大动态范围和高信息处理带宽,是这些高性能的空前组合。此外,该项目还将致力于建立一个国内的业内生态系统,使得国防部能够持续获得基于单芯片的高性能射频混合模式系统。

DARPA主持T-MUSIC项目的项目经理Y.K. Chen表示:“T-MUSIC项目的目标是开发下一代太赫兹(THz) 混合模式设备,该设备通过先进的CMOS制造平台,能够将数字处理和智能功能集成在同一芯片上。这些技术将能够为国防部系统提供先进射频传感器、大容量无线和有线通信以及其它方面的差异化功能。”

T-MUSIC项目已经从学术机构和商业公司中选出了9个研究小组来实现该项目的研究目标。其中的5个研究小组将致力于开发和实现先进宽带射频混合模式电路的设计方案。这些设计方案本质上将构成可由国防部相关应用程序所使用的“构建块”。这些“构建块”还将为国防部用户建立混合模式IP库的基础。为该研究领域所选择的研究团队分别来自BAE系统公司、雷神公司、加州大学洛杉矶分校、加州大学圣地亚哥分校和犹他大学。这五个电路设计团队将与两个选定的制造伙伴紧密合作,在美国现有的CMOS制造条件下,开发先进的混合模式技术。T-MUSIC项目的两个制造合作伙伴是美国的格芯公司(Global Foundries,世界第二大晶圆制造商)和以色列的高塔半导体有限公司(TowerJazz,世界第六大晶圆代工厂)。

最后,第三组研究人员将开展超宽带晶体管探索研究,以实现根本性的突破,这些研究将远远超越目前制造技术的近期发展水平。来自加利福尼亚大学洛杉矶分校和加利福尼亚大学伯克利分校的研究团队将开展新型射频混合模式晶体管的探索研究,这些晶体管能够对可扩展CMOS平台中高达1THz的晶体管开关速度进行验证。

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