图为马凯学教授（右二）与团队主要成员罗宇教授（右三）等在测试芯片
你有没有发现手机等移动通讯设施用久了信号会变差，也更容易发热？这与芯片中的射频损耗有很大关系，而天津大学微电子学院院长马凯学教授团队的射频芯片耦合多谐振电磁调控理论成果，在国际上首创了硅基芯片的电磁耦合调控方式，大幅降低射频损耗，也使得信号带宽大幅度提升。日前，记者对话马凯学教授，了解其如何打破硅基芯片损耗瓶颈，解决芯片损耗、尺寸、成本等难题。
我们日常生活中常见的WiFi、蓝牙等无线传输模式都是以射频信号为基础，因此射频（含毫米波）芯片是移动通信、卫星通信、雷达感知等系统的核心部分，市场规模达千亿元，自主研发意义重大。而低损耗、小型化是这一领域研发的长期追求，与成本、性能、使用寿命等直接相关。目前，全球主流的芯片为硅基，商用硅工艺射频损耗是长期制约射频芯片性能的基础性难题。
马凯学教授团队的射频芯片耦合多谐振电磁调控理论与方法项目成果，突破芯片设计中的常规思维，利用商用硅基工艺结构，开创了射频芯片电、磁分域储存域传输理念。提出了耦合多谐振电磁调控的理论模型并获得美国专利授权，突破了硅基射频电路损耗瓶颈。
被多位领域内权威专家认定是理论联系实际的国际原创性成果，带来相关电路的性能大幅提升，已被业界广泛采用，成果支撑我国自主研发射频前端芯片的国家战略需求，达到国际领先水平。
“几十年来，硅基芯片射频损耗相对大是默认的问题。”马凯学教授说，“我们尝试从结构上对电和磁耦合能量进行分域储存和传输，例如在硅的制造过程中会形成二氧化硅层，它非常薄、电耦合损耗又非常小，我们就尝试把电和磁分别设计不同的回路或区域，让电能尽可能储存到二氧化硅层里边，磁能则储存在硅里边，从而达到分区储存，把芯片的射频损耗降到最低。”
基于射频芯片耦合多谐振电磁调控理论，开展了相噪、幅度、模式三方面的电磁调控理论与方法创新。例如，该理论指导设计的功率放大器效率大幅提升、带宽提升31%，为实现高功率宽带电路提供了新途径。
近年来，该理论和应用方法不断完善延展，多个领军企业获科研机构专利和论文广泛采用该模型，并得到转化应用，成为保障我们日常生活信息化、智慧化的隐形英雄。（记者 安元 摄影 记者 姜宝成）
