AiC(Antenna in Chip)は、アンテナ素子を半導体パッケージ(AiP)の中に収めるだけでなく、さらに進んでシリコンダイ(半導体チップそのもの)の内部に直接形成する技術です。

波長がミリ単位からサブミリ単位(テラヘルツ波:100GHz〜)へと短くなる6G時代において、究極の低損失・小型化を実現する手法として注目されています。


1. AiP と AiC の決定的な違い

特徴 AiP (Antenna in Package) AiC (Antenna in Chip)
アンテナの場所 パッケージ基板(RDL等)上 半導体チップ(Die)の最上層
接続距離 数百μm 〜 数mm ほぼゼロ (数μm)
主な周波数帯 28GHz 〜 100GHz (ミリ波) 100GHz 〜 300GHz+ (サブテラヘルツ)
主な損失要因 パッケージとチップ間のバンプ等 シリコン基板の導電性による損失

2. なぜ AiC が「究極」と言われるのか

  1. 伝送損失の「消失」:

    高周波信号において、チップからパッケージへ信号を渡す「バンプ」や「ビア」は非常に大きな抵抗(寄生インダクタンス・容量)となります。AiCではアンテナが回路の直上にあるため、これによる減衰を実質的にゼロにできます。

  2. 位相制御の超高精度化:

    数百個の素子を並べる大規模なフェーズドアレイ構成において、チップ内部で全ての配線長を極限まで等しく制御できるため、ビームフォーミングの精度が飛躍的に向上します。

  3. 製造コストの低減(量産時):

    標準的なCMOSやSiGe(シリコンゲルマニウム)プロセスの中でアンテナも同時に作り込めるため、個別のアンテナ実装工程を省略できる可能性があります。


3. 解決すべき技術的ハードル

AiCの実用化には、シリコン特有の課題があります。

  • シリコン基板の損失: 一般的なシリコン基板は導電性があるため、アンテナから放射されたエネルギーが基板に吸収(エディ電流損失)されやすい性質があります。これを防ぐために、高抵抗シリコン(HR-Si)の使用や、アンテナ直下のシリコンを削り取る(微細加工技術)などの工夫が必要です。

  • 放射効率と帯域幅: チップの最上層(メタル層)は非常に薄いため、十分な放射効率を確保するのが難しく、高度な電磁界シミュレーションによる最適化が不可欠です。


4. 主なアプリケーション例

  • 6G 超高速通信: 100Gbpsを超えるモバイルバックホールや近距離の超高速データ転送。

  • 高分解能レーダー: 車載用や産業用の高精度なイメージング・センシング。

  • 生体センシング: 非侵襲での血糖値測定など、テラヘルツ波の特性を活かした小型センサー。


この領域では、D-band (110-170GHz)H-band (220-330GHz) といった超高周波帯での特性評価が重要になります。

例えば、これらの周波数帯におけるVNA(ベクトルネットワークアナライザ)を用いたオンウェハ測定や、Sパラメータ抽出の際のデエンベディング手法について、より具体的な技術情報が必要でしょうか?

 

 

下記資料では「AiC (Antenna in Chip)」について詳しく解説されています。

 

 

出典:Google Gemini (Gemini は AI であり、間違えることがあります。)

 

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