垣矽技術（RaySilicon）首顆毫米波相控陣波束成形芯片“擎蒼-RS8101”于近日在北京實驗室完成了基本性能測試。芯片一次上電成功，各項指標符合預期，部分指標達到國際先進水平。

“擎蒼-RS8101”是一顆基于標準CMOS工藝設計的高集成度高性能毫米波有源天線波束成形芯片（Beam Forming Chip）。該芯片工作頻率在Ku波段，支持4通道的時分雙工（TDD）發射/接收(TX/RX)工作模式。利用標準CMOS工藝的通用性和高集成特性，“擎蒼-RS8101”提供了毫米波相控陣雷達（AESA）T/R組件設計新的特性，諸如：更好的靈活性，更大便利性和更優的經濟性。同時，使用“擎蒼-RS8101”作為數字-模擬混合相控陣雷達的關鍵器件能有效降低了整個毫米波相控陣系統的設計復雜度，為助力我國現階段“新基建”和“內循環”的大戰略提供了一個可控可靠的100%國產芯片解決方案。

RS8101數學建模仿真結果

“擎蒼-RS8101” 集成4通道波束成形芯片用一顆獨立的單芯片取代了傳統毫米波雷達T/R組件中用于天線相位增益和相位調整的數十個分立器件組成的復雜電路，解決了當前毫米波相控陣雷達的整體設計中各個分立組件之間難以獲得良好一致性困擾，減小了傳統T/R組件的體積以及功耗水平。行業界目前普遍認為混合模式波束成形是目前微波和毫米波頻率的5G系統的首選架構，模擬波束成形可以降低路徑損耗，數字波束成形提高空間復用的增益，減少數字鏈路的規模，降低成本。

通過依托國內代工廠（Foundry）成熟可靠的標準CMOS硅工藝，“擎蒼-RS8101” 從一開始就立足自力更生和自主可控的研發原則。為徹底解決國產相控陣雷達系統以及將來5G毫米波通信系統的核心器件依賴進口的短板提供有力支持。也為各個傳統雷達系統及衛星通信系統設計廠商進行技術升級，利用緊湊、低能耗、高性能的相控陣固態天線解決方案快速替代原有的機械旋轉天線平臺提供了一個完全自主可控的解決思路。

可以預見的是，“擎蒼-RS8101”在安全監控，天氣預測，航空航天，高速鐵路，5G毫米波移動通信，衛星及低軌道星鏈通訊，5G小基站，AIoT物聯網，智慧家居，智能交通，智慧城市等領域將具有廣泛的應用前景。

先進AiP天線示意圖

“擎蒼-RS8101” 還將進一步利用現階段飛速發展的AiP封裝技術（Antenna In Pacakge）和扇出（Fan-out）型封裝等先進封裝技術，通過將芯片和天線設計整體集成在一起形成一個完整的毫米波雷達天線系統，將毫米波相控陣雷達的尺寸從板級尺寸降低到芯片級別尺寸，從而為下階段普及更高頻率更大帶寬的5G毫米波移動通信系統和5G毫米波手機終端提前做好布局。AiP集成天線系統的超小尺寸同樣將使毫米波雷達系統在室內定位，智能家居，動作檢測，健康監測以及AIoT等應用領域提供創新動力。

Beam Forming 動態示意

垣矽技術具有豐富的CMOS射頻芯片設計經驗，“擎蒼-RS8101” 在設計過程中應對毫米波射頻技術的高難度高風險，在采用成熟經典的設計思路以降低技術風險的同時又大膽打破常規對關鍵設計點進行創新突破以提升性能，經過長達數月的艱苦努力經歷多次設計方案的調整和技術路線更迭之后獲得一次流片成功，為接下來更高頻段的毫米波芯片設計奠定了堅實的基礎。

“擎蒼-RS8101” 原理框圖

“擎蒼-RS8101”測試板之一

“擎蒼-RS8101”已經完成的測試均在實驗室開放環境下進行，后續更多性能相關測試將在微波暗室中的逐步展開。

“擎蒼-RS8101”內部集成了溫度傳感器和數字溫度補償算法以應對嚴苛的外部環境變化對芯片性能造成的不利影響。毫米波雷達實際使用場景的多樣性對芯片的溫度穩定性提出了非常嚴苛要求，這也是所有相控陣毫米波雷達系統設計中的一個難題。

垣矽技術為解決客戶對這一問題的焦慮，在“擎蒼-RS8101”設計之初就做了充分的考慮，現階段已經在實驗室完成了超過國家測試標準的溫度穩定測試和嚴格的抗干擾測試等可靠性測試，均獲得了良好的測試結果。在最終提交給客戶之前，“擎蒼-RS8101”將提供客戶來自第三方全面的可靠性測試報告。

“擎蒼-RS8101” 實驗室測試系統

基于“擎蒼-RS8101”的AiP集成化微天線設計方案和完整的毫米波相控陣雷達驗證原型機也在有步驟的進行開發中。垣矽技術與該領域的權威機構及客戶進行了深度的技術溝通和合作以期獲得進一步的領先優勢。

“擎蒼-RS8101” 作為垣矽技術進入毫米波射頻芯片領域的第一顆芯片，直接瞄準的是國際頂級大廠最新拳頭產品。雖然垣矽技術作為一個年輕的初創公司從研發人員的數量到儀器設備的配置等各方面均與國際大廠有很大的差距，但是“擎蒼-RS8101”的芯片實際測試結果讓人倍感欣慰，其中關鍵指標已經跟國外對標芯片一致，部分指標優于對標芯片。

下表列出部分指標的對比結果：

“擎蒼-RS8101”關鍵指標對比

“擎蒼-RS8101”VGA增益調節

“擎蒼-RS8101”S11/S22網分實測

“擎蒼-RS8101”相位精度

“擎蒼-RS8101”不同溫度下Phase shift

“擎蒼-RS8101”工作狀態管芯溫度測試

總體上，“擎蒼-RS8101”的基本功能已經全部實現，部分指標已經達到或超過國外對標產品。利用該芯片作為進口芯片的替代產品來完成大規模的自主化模擬相控陣雷達或者數字模擬混合相控陣雷達的更新換代已經沒有實質障礙。

由于毫米波射頻的高頻特性不僅僅對CMOS射頻芯片的技術難度有高挑戰性，同時也對板級PCB的設計和天線的設計也有非常多的Know-How。垣矽技術將通過對現有測試系統和測試平臺的優化整合，利用更先進的測試環境和測試儀器，充分挖掘“擎蒼-RS8101”的潛力，最終使其全面達到或超越國外同類產品，成為毫米波波束成形芯片領域第一顆實現完全商業化量產的100%國產芯片。

基于“擎蒼-RS8101”芯片的商用化的開發應用平臺（SDK），AiP集成天線以及波控系統也在跟數個客戶和合作伙伴進行聯合開發中。垣矽技術將根據客戶的具體需求在封裝類型、電路板設計以及天線整體優化等方面統籌考慮，提供客戶完整的整套解決方案（Trun-Key），降低客戶導入的門檻，為大規模商用做好準備。正如“擎蒼-RS8101”的設計初衷所寄托的：

Micro Wave The World，見微見世界！

垣矽技術（RaySilicon）在不到一年的時間內就形成了以“云飛-RS1001”為主線的IFC（電流/頻率轉換）高精度模擬芯片產品線和以“擎蒼-RS8101”為主線的BFC（波束成形）毫米波射頻芯片產品線。垣矽技術將繼續大力加大芯片研發的速度，豐富芯片產品類型，緊跟市場變化和需求，緊貼客戶，為內循環大戰略貢獻力量。

關于“擎蒼-RS8101”的任何問題，歡迎聯系垣矽技術，獲得樣片及參考設計。

關于“垣矽技術” （RaySilicon Technology）

“垣矽技術（青島）有限公司”，RaySilicon Technology Co. Ltd ，成立于2019年6月，注冊地為青島市嶗山區，在北京設有分公司和子公司，是一家以高性能模擬射頻芯片作為主要業務方向的創新型芯片設計公司。垣矽技術的芯片核心設計團隊均來自于原“銳迪科微電子”（RDA Micro）（現：紫光展銳）的核心部門崗位，均具有十五年以上的行業積累和工程經驗。垣矽技術致力于解決國內相關行業的高性能模擬射頻芯片的短板，緊貼國內市場和客戶，提供完全自主知識產權的芯片設計解決方案以及系統解決方案，力爭為我國自主可控的國產化半導體事業持續添磚加瓦。