在旧金山举行的第71届IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，法国微纳技术研发中心CEA-Leti与意法半导体共同发布了一项关键成果，展示了实现全新高性能、多功能全硅射频前端平台的核心技术。这项基于3D顺序集成的方案，为下一代无线与有线通信设备走向更高集成度、更低损耗与更具成本效益指明了方向。
3D集成
实现器件单片共集成的关键
传统射频前端模块通常将不同工艺制造的器件以封装或芯片堆叠方式集成，这会引入额外的寄生效应和成本。在本次CEA-Leti与意法半导体在IEDM上联合发表的论文《利用SiGe HBT和RFSOI开关技术解锁高性能硅射频平台》中，研究团队详细介绍了如何通过创新的3D顺序集成工艺，将高性能的硅锗异质结双极晶体管、射频绝缘体上硅开关以及高质量无源器件，直接构建在单一晶圆之上。
该技术的核心在于，能够在后道工序中，于已完成的SiGe HBT器件层之上，以不超过600°C的低温工艺，直接构建高性能的RFSOI开关层，而不会损害下层温度敏感器件（如SiGe HBT）的性能。这打破了不同器件工艺温度不兼容的壁垒。
技术突破
低温工艺与局部化隔离
CEA-Leti的科学家、论文第一作者Thibaud Fache指出：“我们证明了高性能SiGe HBT的设计能与顶层制造步骤兼容，同时，一种局部化的富陷阱隔离层可以实现优异的射频隔离和线性度，在此基础上，我们实现了在600°C下制造的SOI开关，其性能指标与最先进技术相当。”
团队特别强调，将部分耗尽型SOI开关的制造温度从传统的约1000°C大幅降至600°C，是一项重要突破。此工艺流程无需依赖新设备或昂贵步骤，由于热预算要求放宽，具备快速工业化的潜力。他们展示的600°C工艺制程的高质量、低损耗RF开关，完全保持了底层SiGe HBT的性能。
在标准TR商用晶圆上制造的600°C射频开关的TEM横截面图
图片来源：Julie Loche/意法半导体
产业化前景
从研发到可制造解决方案
这项研究的意义在于提供了一条清晰的技术产业化路径。意法半导体的合作者Thomas Bordignon表示：“这一成果结合了CEA-Leti的顺序集成专长和意法半导体的射频技术，展示了从先进研究到可制造解决方案的可靠道路。”
全单片集成的射频前端能够显著减少寄生效应、缩小模块尺寸并降低成本，对于即将到来的5G-Advanced、6G通信以及高速有线网络所需的高密度、高性能设备至关重要。它为智慧城市基础设施、自动驾驶汽车和人工智能数据中心所需的高效无线连接提供了硬件基础。
同期成果
面向“超越摩尔”的低温晶体管
在IEDM上，CEA-Leti还报告了另一项相关进展：研究人员成功在400°C的低温下制造出高性能SOI MOSFET晶体管。其NMOS和PMOS器件在后道工艺兼容的器件中展现出顶尖性能，完全满足工业应用指标。这种多功能模拟晶体管为“超越摩尔”应用设计，将在智能传感器、近存计算和射频电路中发挥优势。
关联进展
迈向显示与传感的融合
CEA-Leti在异质集成领域的探索不仅限于射频，早在2025年5月的SID显示周上，便展示了将氮化镓微型LED与有机光电探测器共同集成于同一衬底上的技术。这项研究致力于开发兼具显示成像、手势识别、指纹/静脉传感乃至生物体征监测等多功能于一体的下一代智能显示屏。
下一代多功能显示技术
图片来源：MELTED/CEA
微型LED的高亮度特性使其能在微小像素面积内实现充分照明，从而为集成传感元件留出空间。该技术有望应用于消费电子、健康监护和安全认证等多个领域，预示着未来手机、电脑等设备的屏幕不仅能显示信息，更能成为强大的环境交互与健康监测界面。
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