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德国:欧洲微波产业的推动力
录入时间:2023/9/14 16:48:44

德国:欧洲微波产业的推动力

Helen Duncan,MWE Media, Ltd.

今年的欧洲微波周(EuMW)将于9月17日在德国首都柏林举行。本文将聚焦德国的射频和微波行业。

飞机和汽车

德国是欧盟最大的经济体,按人均国内生产总值计算,在全球排名第五。德国在多个领域都具有优势,尤其是汽车行业,大众、奥迪、宝马和奔驰都是世界领先品牌。航空航天也是一个实力雄厚的行业,跨国制造商空中客车公司在汉堡、乌尔姆(Ulm)和曼青(Manching)等全德27个地方拥有相当规模的业务。2000年,戴姆勒-克莱斯勒航空航天公司与法国航空航天公司和西班牙航空航天公司合并,成立了空中客车公司。空中客车公司在汉堡的工厂是全球航空业的第三大工厂,负责A320喷气式飞机项目。

戴姆勒-克莱斯勒航空航天公司还负责了用于汽车自适应巡航控制的77GHz汽车雷达的早期开发工作,使梅赛德斯-奔驰公司得以在1998-99年将Distronic技术引入S级轿车(W220)2

我们必须提到Holger Meinel,他不仅是德国微波行业的领军人物之一,也是全球微波行业的领军人物之一。Meinel是欧洲微波协会的创始人之一,并在1990年代中期为建立目前形式的EuMW发挥了重要作用3。2002年在米兰举行的EuMW上,Meinel因其对EuMC和EuMW的贡献而被EuMA授予感谢状。Meinel在IMS2023上因开发和推广毫米波技术在交通系统中的应用而获得著名的IEEE交通技术奖。他在汽车雷达领域的工作可以追溯到1970年代,当时作为AEG-Telefunken公司的年轻研发工程师,他开始为35GHz防撞雷达设计组件。

国防和航空航天

HENSOLDT是一家跨国公司,总部位于慕尼黑附近的Taufkirchen。他们最初于2017年从空中客车公司分离出来,并于同年晚些时候收购了英国雷达制造商Kelvin Hughes。HENSOLDT专注于国防、安全和航空航天应用中用于保护和监视的传感器技术。其产品包括用于监视、侦察、空中交通管制和防空的雷达系统,HENSOLDT雷达已部署在欧洲战斗机"台风"、德国海军F125护卫舰、美国海军濒海战斗舰和地基系统等平台上。其地基防空传感器包括TRML-3D和TRML-4D。

据报道,2023年5月,HENSOLDT传感器公司成功对COBRA的核心测试系统进行了现代化改造,COBRA是北约多国军队使用的一种火炮定位雷达。根据一份价值数百万欧元的合同,HENSOLDT更换了雷达目标发生器和COBRA雷达环境模拟器,这两个设备都是该雷达测试环境的关键要素4

达索系统于2016年收购了位于Darmstadt的CST。CST Studio Suite现在归属达索系统旗下的SIMULIA品牌,并已集成到其3DEXPERIENCE平台中。2023版本为其建模、网格划分和高频求解器技术引入了增强功能,包括改进的天线阵列设计和布局、混合解决方案、滤波器设计自动化和高频应用非参数优化,以及改进的雷达响应分析和信道脉冲响应。

测试和测量

罗德与施瓦茨公司(R&S)是欧洲领先的射频和微波测试与测量设备制造商,在回顾德国微波市场时不能不提到该公司。公司成立于1933年,总部位于慕尼黑,并在柏林设有研发中心。在过去的30年里,R&S一直是为连续几代移动通信制定标准的领导者,并参与了从GSM到5G的标准制定。其产品系列包括适用于所有主要无线标准的测试仪。R&S正在为6G开发新的波形,包括鉴定这些波形在实际环境中的性能。

R&S最近在MWC上海上宣布,将与高通公司合作,测试符合3GPP Release 17标准的GSO和GEO卫星芯片组5。今年6月,R&S还介绍了与藤仓公司和安富利公司合作开展的一个联合项目,该项目旨在验证CATR OTA系统在研发环境中测试5G毫米波相控阵天线。验证使用了R&S ATS800B台式CATR OTA测试系统,除了测量传统的辐射方向图外,还测量了EIRP和EIS。

R&S是射频驱动测试设备和服务以及4G和5G移动手机和基础设施测量系统的领先供应商,此外还生产毫米波机场安检扫描仪。经常乘坐飞机的旅客一定不会对R&S QPS快速人员安全扫描仪感到陌生。它的工作频率为70至80GHz,功率约为1mW,可自动检测身上或衣服中携带的潜在危险物品,数据采集时间小于32ms。该扫描仪可用于机场安检、高潜在威胁公共活动的安保以及安保相关设施的出入控制。

电动汽车技术

dSPACE是测试与测量和汽车市场之间的桥梁,专门从事联网、自动和电动汽车的仿真和验证。其产品系列面向汽车制造商及其供应商,用于测试软件和硬件。需要进行微波测试的关键系统是捕捉高度、距离和速度信息的雷达传感器。dSPACE汽车雷达测试系统(DARTS) 9040-GT于2022年12月推出,是用于测试汽车4D传感器的雷达目标模拟器产品系列中的最新产品。它能以高分辨率精确模拟从不同角度接近或位于不同距离但角度相同的两个独立雷达目标,瞬时带宽覆盖整个5GHz的汽车E波段。这取代了以前需要两个独立的目标生成仪器的测试方法,为需要满足严格分离能力要求的雷达系统的开发提供了支持。

研发

德国拥有世界一流的大学和机构,如世界领先的应用研究机构弗劳恩霍夫协会。该组织成立于1949年,以慕尼黑研究员和发明家约瑟夫-冯-弗劳恩霍夫的名字命名,在德国各地设有76个研究单位。它拥有30800名员工,其中大部分是科学家和工程师,每年的研究预算约为30亿欧元。弗劳恩霍夫是公认的非营利组织,其26亿欧元的研究收入大部分来自行业合同和公共资助的研究项目,另外还有德国联邦政府和州政府提供的资金。

位于Wachtberg的弗劳恩霍夫高频物理与雷达技术研究所将参展EuMW 2023。今年早些时候,该所重组为三个新部门,以更好地根据客户和合作伙伴的需求提供研发服务。这些部门分别是多功能射频和雷达系统、空间态势感知雷达和工业高频系统。

太赫兹和亚毫米波

位于弗莱堡的弗劳恩霍夫应用固体物理研究所是开展化合物半导体研究的主要基地。在今年的EuMW上,该所将展示其用于频率高达670GHz的太赫兹(THz)芯片,以及具有5G和精确距离测量以外潜在应用的亚毫米波电路和模块。太赫兹波可以穿透烟雾、灰尘、雾气和衣物等障碍物,甚至可以传播数百米的距离。这为芯片带来了广泛的潜在应用,包括高数据速率通信、航空电子设备和卫星对地观测,以及暗藏武器探测等安全应用。这些芯片基于InAlAs/InGaAs mHEMT晶体管,截止频率超过1THz。这些芯片生长在4英寸砷化镓衬底上,栅极长度为20纳米。他们将展示基于InGaAs的变异MMIC和放大器模块,其W波段噪声系数为2dB,340GHz时为6dB。此外,还将展示基于弗劳恩霍夫MMIC的毫米波定向无线电链路,其工作频率在30至300GHz之间,传输速率超过100Gbit/s,传输距离超过30km。

ACST是一家太赫兹专业公司,于2006年4月从达姆施塔特工业大学分立出来,致力于毫米波和太赫兹应用领域肖特基二极管的商业化。在过去十年中,该公司参与了20多个研发项目,这些项目得到了欧洲航天局、欧盟委员会(FP7和H2020)、德国政府和工业合作伙伴的支持。公司在器件制造技术和射频工程方面具有核心竞争力,专门从事定制产品和服务的开发。

位于法兰克福的莱布尼茨高性能微电子研究所成立于1983年,1992年成为一家有限公司。目前,该研究所主要致力于SiGeBi CMOS技术的集成,并为无线和宽带通信、安全、医疗技术、航空航天、移动和工业自动化等应用开发最高频率为500GHz的原型设备。

电信研发

弗劳恩霍夫协会的另一个机构,即柏林附近的海因里希-赫兹研究所(HHI),在今年3月于巴塞罗那举行的MWC上推出了F5G OpenLab。它是一个测试和实验设施,旨在通过推广基于光纤的第五代固定网络和推进ETSI定义技术的验证,使数据通信更具可持续性。HHI还参与了6G研究,包括6G服务如何通过提供远程医疗监控、机器人、增强现实和响应式外骨骼等功能来改善医疗保健。

去年,HHI在德国首批投入运营的一个5G独立园区网络中,建立了用于测试工业应用的实时通信基础设施。其目的是为未来工业4.0中的边缘云应用提供测试环境。研究团队还将利用该基础设施开发支持6G和未来开放式5G/6G生态系统的网络技术。

德国在移动基础设施OEM市场也占有重要地位。诺基亚网络公司总部位于芬兰,成立于2006年,是诺基亚和德国西门子的合资企业。公司最初的名称是诺基亚西门子通信,2013年诺基亚收购西门子股份后,公司更名为诺基亚网络。随后,诺基亚于2015年收购了另一家欧洲竞争对手阿尔卡特朗讯。

诺基亚保留了位于慕尼黑的大型前西门子电信基地。诺基亚数字化与技术中心的员工来自诺基亚几乎所有的业务部门,包括来自贝尔实验室的科学家和专家团队。慕尼黑贝尔实验室的主要研究活动集中在6G移动网络、安全、数据分析和网络架构方面,并与当地的诺基亚标准团队密切合作,共同开展前沿网络技术和系统研究。

欧洲倡议

2023年6月,欧盟委员会批准了一个新的欧洲共同利益重要项目(IPCEI),以"支持微电子和通信技术在整个价值链上的研究、创新和首次工业部署"。这个名为IPCEI ME/CT的最新项目耗资81亿欧元,是在最初的IPCEI项目基础上设立的,旨在支持微电子领域的研究和创新,并于2018年12月获得欧盟委员会批准。德国与其他13个欧盟成员国都是这两个项目的主要参与者。

IPCEI ME/CT项目旨在创造创新的微电子和通信解决方案以及节能制造方法,以实现数字化和绿色转型。这些项目涉及多个领域,包括5G和6G通信、自动驾驶、人工智能和量子计算。新的IPCEI涉及56家公司的68个项目,通过180多项设想中的跨境合作开展密切合作。

半导体工厂

德国的半导体制造实力在欧洲独一无二。过去两年,德国的汽车工业受到芯片短缺的严重影响,因此确保供应链的安全对德国至关重要。

Global Foundries在萨克森州德累斯顿设有1号工厂,这是其2008年从AMD分离出来后的第一个芯片代工厂。现在,它只是德累斯顿地区不断扩大的大型晶圆厂群中的一员。

博世是汽车芯片的主要供应商,其半导体工厂位于罗伊特林根和德累斯顿。计划投资10亿欧元的德累斯顿工厂的产品包括用于自动驾驶的360度雷达传感器的片上系统。博世这两家工厂的最新升级均由IPCEI提供资金支持。

X-Fab的六座工厂中有三座位于德国。位于图林根州中部埃尔福特的工厂采用12英寸1.0微米、0.8微米和0.6微米CMOS混合信号工艺生产数字、射频和模拟芯片。德累斯顿工厂有一个在8英寸晶圆上运行的350纳米模拟/混合信号CMOS工艺(XH035),以及早期的标准和客户定制的混合信号CMOS工艺,射频MEMS代工厂位于汉堡附近的Itzehoe,生产可变容射频开关。

法德合作的UMS公司成立于1996年,最初由戴姆勒-克莱斯勒航空航天公司和法国泰雷兹公司合作成立,在乌尔姆拥有一个砷化镓和氮化镓技术开发和生产基地。今年6月,UMS推出了CHA6262-99F三级GaN功率放大器,工作频率为17.3至21.5GHz,典型输出功率为4W,PAE为36%,用于空间应用和一系列其他微波系统。

新半导体投资

中国台湾半导体巨头台积电正在就在德累斯顿建造一座新工厂进行深入谈判,预计该工厂将耗资100亿欧元6。根据欧盟芯片法案,欧洲计划斥资430亿欧元资助台积电在2030年前将芯片制造能力翻一番。同样在德累斯顿,英飞凌已获准开始建设一座耗资50亿欧元的半导体工厂7,计划于2026年投产,该公司称这将是其历史上最大的单笔投资,并将创造约1000个就业岗位。

据报道,在德国西部,Wolfspeed公司正计划在萨尔州投资30亿欧元建造一座碳化硅工厂8,主要用于电动汽车,这将成为全球最大的碳化硅生产设施。与此同时,英特尔将斥资300多亿欧元在德国中部的马格德堡建设两座晶圆厂,并将因此获得德国100亿欧元的补贴,这将创造3000个工作岗位,并为供应商和合作伙伴创造数万个工作岗位9

组件和软件

参展EuMW 2023的其他德国供应商包括:

AFT Microwave总部位于Backnang,专门生产基于铁氧体的定制微波元器件,如环形器、绝缘体和负载、铁氧体材料、薄膜电路以及无源元器件和子系统。

德国低相位噪声频率控制产品制造商AXTAL成立于20年前,今年年初被总部位于美国的高可靠性晶体振荡器供应商Q-Tech收购。合并后的产品组合提供一系列晶体振荡器,包括XO TCXO、MCXO和OCXO石英振荡器,其中包括专为从低地球轨道、中地球轨道、地球同步轨道到深空的太空应用而设计的晶体振荡器。

位于阿斯巴赫的Becker Nachrichtentechnik专门从事模块、设备和系统的开发和制造,包括广播、集群无线电、空中交通管制和卫星导航用宽带放大器和信号分配,以及10GHz以下移动和无线网络的空中接口仿真。

位于拉德贝格的Biconex公司为屏蔽外壳、射频天线、滤波器和其他需要较强耐磨性的部件提供镀金属聚合物。

IMST是位于Kamp-Lintfort的一家工程和系统公司,专门从事无线电系统技术、芯片设计、天线和为客户特别开发的EDA软件。此外,该公司还为产品认证提供经认可的测试实验室。

Kuhne Electronic是一家业余无线电功率放大器、低噪声放大器、信号源和天线制造商。

KVG是一家晶体振荡器制造商,总部位于Neckarbischofsheim。

LPKF总部位于汉诺威,为激光制造和印刷电路板样品制作提供解决方案。

位于不来梅的Mician公司销售用于开发无源微波系统和组件(包括天线)的全波三维电磁设计自动化套件µWave Wizard。

Micro Systems Technologies是一家主要位于德国的集团公司,拥有一系列LTCC基板和封装技术、印刷电路板和密封馈通件。

罗森伯格射频技术有限公司是罗森伯格集团的主要公司,总部位于德国巴伐利亚州,在世界各地都有生产基地。该公司提供一系列标准和定制的射频、高压和光纤连接产品。

位于奥格斯堡的鼎阳科技公司生产一系列测试和测量设备,包括波形发生器、频谱分析仪、矢量网络分析仪、示波器和射频发生器。

Silicon Radar GmbH位于法兰克福,为各种雷达应用开发标准和客户定制MMIC,包括24GHz雷达前端。该公司最近被Indie Semiconductor收购。

SPINNER公司总部位于慕尼黑,拥有75年的射频产品制造历史。其生产基地遍布全球,产品包括电缆、连接器和旋转接头,应用于通信、广播、测量、卫星、太空和雷达等领域。

Würth Elektronik集团总部位于瓦尔登堡,在德国和世界各地都有生产射频机电元器件、印刷电路板以及智能电源和控制系统的公司。

位于赫尔姆斯多夫的Via Electronic公司生产高性能LTCC衬底。

参考资料

1     https://en.wikipedia.org/wiki/Fall_of_the_Berlin_Wall

2     https://www.autonomousvehicleinternational.com/features/adas-3.html

3     https://www.microwavejournal.com/articles/6896-the-history-and-evolution-of-european-microwave-week

4     https://www.microwavejournal.com/articles/40080-hensoldt-modernizes-cobra-artillery-location-radars

5     https://www.microwavejournal.com/articles/40482-rohde-and-schwarz-collaborates-with-qualcomm-to-test-3gpp-rel-17-gso-and-geo-satellite-chipsets

6     https://www.reuters.com/technology/tsmc-feeling-good-about-possible-germany-plant-talks-subsidies-2023-06-06/

7     https://www.reuters.com/technology/infineon-begin-work-5-bln-euro-chip-plant-germany-2023-02-16/

8     https://www.reuters.com/technology/wolfspeed-announce-new-electric-vehicle-chip-plant-germany-sources-2023-02-01/

9     https://www.reuters.com/technology/germany-wins-big-intel-spreads-chip-investment-across-six-eu-countries-2022-03-15/


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