SiGe HBT芯片在成像方面的应用简析

　在上一篇微信文章“SiGe HBT 技术和应用的未来” 中，我们从工艺层面详细对比III-V工艺，以及纯先进CMOS节点的区别，从而了解SiGe HBT工艺的特殊之处，同时也简单描述了SiGe HBT工艺可能的应用方向，在本篇文章中，我们重点介绍在欧盟项目Dotseven中孵化出来的一些实际应用，也展示合作伙伴使用SiGe HBT芯片做的终端产品,供大家参考。

  基于计算机断层扫描原理的三维太赫兹成像（太赫兹 CT）是可能探索的新兴应用之一，太赫兹辐射是非电离的，因此不需要专门的安全措施，太赫兹 CT 代表了一个有趣的 X 射线技术的替代品，可用于低成本的工业质量控制。比如图1，物体到雷达的距离为780mm时接收到的纸板上对应的两个横向位置的现有和丢失的药片。可以注意到，因为毫米波雷达有足够的分辨率，信号返回可以识别铝箔盖密封的位置，塑料空腔，最终可以检测到丢失的药片。相应扫描对象的三维表面重建（峰值搜索算法）可以在图2中获得:

 Fig.1 3-D imaging experiment with the implemented radar module. Cardboard box with a blister pack of drugs with two missing tablets as the scanned object. 2-D scan of the normalized power received for an object-to-radar distance of 780 mm(X,Y)

  fig.2 3-D surface reconstruction of the object from Fig. 1 after a peak-searchalgorithm.

  在太赫兹3D医疗成像领域，基于SiGe HBT工艺芯片的系统也已经实现了在490 GHz时高达60 dB的动态范围，这对于后期的大规模量产提供了良好的开端。

 Fig .3 Illustration of the THz-CT scanner. The system comprises a 490 GHz SiGeHBT source, an NMOS detector, and an optical train based on four f# = 2, 50 mm PTFElenses. The object is rotated (φ) and stepped in the 2D object plane (y,z). 

Fig. 4 Photograph of the THz-CT scanner. 

   通过物体的信息是沿着y轴测量的，并且对于不同的投影角度形成物体的正弦图。此步骤沿z轴重复，并在滤波后的反投影算法实行全3D重建。为了便于在多个投影角度和位置进行测量，物体的位置由计算机控制x × y × ϕ的步进电机控制。对于每个位置信息，检测器输出信号用数据系统采集。

   下图3D扫描采用的是更接近大规模市场化的120GHz FMCW收发，20GHz带宽的毫米波雷达芯片（TRA_120_045)，安装在x-y-z电机上可扫描300x300mm的平移台。结合定制设计的可互换光学元件，可实现对比较厚的样本（z 方向），获得低至1.8mm的空间分辨率（x-y），并且在较长的工作距离下（150mm）。雷达信号处理算法允许超过60dB的动态，单次测量在100ms范围内, 通过专属的软件，扫描并获得可视化海量3D数据。

   如果你对毫米波雷达成像的应用感兴趣，可以考虑合作伙伴的24-300GHz的毫米波雷达开发板，具体信息可以参考先前微信热点文章或者文末的阅读原文。

  关于产品信息更新，大家可以参考下图：TR2_120_017 是1发2收的芯片（120GHz), TRX_120_067, TRX_120_089是原先TRX_120_001的替代。089相比067在封装和天线上有更多创新。最近，关注300GHz芯片的客户日渐多起来，合作伙伴也会有更新的300GHz芯片，型号：TRA_300_080， 主要区别在功率方面有所增强，敬请期待。如果你想了解最新一手芯片信息请关注公众号，有预订或者购买意向的客户，可以联系我们，请发邮件至[e-mail] 。

   毫米波雷达成像的应用方向非常多，也等待着大家一起来挖掘。当然SiGe HBT芯片不仅用于成像应用，通讯，雷达等等各行各业都会用到。XMOD作为参与过欧盟项目的成员，更多关心SiGe HBT 芯片在中高端产业的应用和落地，也希望项目中的更多其他合作伙伴为您带来更多有用的参考信息。关于如何让国内FAB拥有先进的SiGe HBT工艺以及整个产业链，作为MOS-AK器件模型国际会议国内的窗口，XMOD也正在努力把欧盟10多年的SiGe HBT相关项目积累的整个产业链信息，打算通过MOS-AK会议展示给大家。

审核编辑：刘清