星載射頻芯片與相控陣天線的制造工藝流程及核心市場應用。報告的主要內容如下：

• 引言：介紹星載射頻芯片與相控陣天線的基本概念及其在航天領域的重要性。

• 制造工藝流程：詳細說明星載射頻芯片和相控陣天線的制造步驟，包括設計、基板制造、微組裝、熱管理、封裝與測試等。

• 核心市場應用分析：使用表格和文字對比介紹衛星互聯網、遙感與對地觀測、軍事與國家安全、地面終端設備等主要應用領域。

• 技術發展與未來趨勢：分析集成化與小型化、材料創新、熱管理技術、智能化制造等技術趨勢，以及市場競爭格局。

• 結論與展望：總結當前技術水平和市場格局，展望未來技術發展和市場前景。

星載射頻芯片與相控陣天線的制造工藝流程及核心市場應用分析

1 引言：星載射頻芯片與相控陣天線的重要性

星載射頻芯片與相控陣天線是現代航天技術的核心組成部分，直接決定了衛星通信、遙感、導航等系統的性能。隨著我國航空航天技術與集成電路技術的快速發展，對衛星的體積、功能和可靠性要求越來越高，星載相控陣系統的需求也日益增長。相控陣天線通過電子控制波束指向，無需機械轉動即可實現快速波束掃描，大大提高了系統的可靠性和響應速度。而射頻芯片作為相控陣系統的"心臟"，負責信號的發射和接收，其性能直接影響到整個衛星系統的性能。

在航天應用中，這些組件需要承受惡劣的空間環境，包括極端溫度、真空條件、宇宙輻射等，因此對可靠性、抗輻照能力和穩定性的要求極為嚴苛。同時，由于衛星發射成本高昂（每公斤載荷約2-5萬美元），小型化、輕量化和低功耗成為星載射頻芯片和相控陣天線的關鍵設計指標。這些苛刻要求推動了先進制造工藝和創新材料在這一領域的應用，也使星載射頻芯片和相控陣天線的制造工藝成為衡量一個國家航天技術水平的重要標志之一。

2 制造工藝流程

星載射頻芯片與相控陣天線的制造是一個多學科交叉的高技術系統工程，涉及半導體制造、微組裝、先進材料加工和精密測試等多個領域。整個制造過程需要極高的精度和嚴格的質量控制，以確保產品能夠在惡劣的空間環境中穩定工作多年。

2.1 星載射頻芯片制造工藝

星載射頻芯片的制造是基于半導體工藝的精密過程，但由于其宇航級應用的特殊要求，又有著不同于普通商用芯片的特點。

• 設計與仿真：芯片設計首先根據系統指標確定電路拓撲結構，采用砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN） 或硅基（CMOS） 工藝設計低噪聲放大器、功率放大器、移相器、衰減器等核心功能電路。利用ADS、HFSS等專業軟件進行電路仿真和優化，確保在高低溫、輻射等極端環境下的性能穩定性。星載芯片需特別考慮抗輻照設計和熱管理設計，以避免太空輻射導致的功能失效和性能退化。

• 基板制造：采用薄膜工藝或低溫共燒陶瓷（LTCC） 技術制造微波基板。薄膜工藝通過真空鍍膜、光刻、刻蝕等工序在陶瓷基片上制作精密微波傳輸線；LTCC技術則通過印刷導電漿料于陶瓷生片上，層層疊壓后共燒形成三維微波電路結構。這兩種技術都能實現高性能傳輸線和嵌入式無源元件，滿足星載設備對高集成度和高性能的要求。

• 芯片制造：基于化合物半導體工藝，采用電子束光刻、離子注入、等離子體刻蝕等先進微納加工技術制作芯片元件。晶圓完成后需要進行背面減薄、通孔刻蝕和金屬化，以減少接地阻抗和熱阻。對于星載應用，還需要進行特殊的鈍化層處理和抗輻照加固，提高芯片在太空環境下的長期可靠性。

• 封裝與測試：芯片采用氣密性封裝（如金屬陶瓷封裝）以防止太空環境中的水分和污染物侵入。封裝完成后需要進行高溫老煉、溫度循環、機械振動和抗輻照測試等一系列嚴格篩選試驗，確保只有符合宇航級要求的產品才能應用于星載系統。

2.2 相控陣天線制造工藝

星載相控陣天線的制造工藝更加復雜，需要將射頻芯片、天線單元和控制電路高密度集成在一起，同時滿足嚴格的機械、熱管理和可靠性要求。

• 天線設計仿真：根據系統要求確定天線陣列架構（規模、排列方式）、輻射單元形式和材料體系。采用全波電磁仿真軟件（如HFSS、CST）優化輻射單元設計和陣列布局，降低掃描時的互耦效應和柵瓣水平。星載天線還需進行多物理場仿真，包括結構應力、熱變形和電磁性能的協同分析。

• 輻射單元制造：常見的輻射單元形式包括微帶貼片和波導裂縫兩種。微帶貼片天線通常采用碳纖維復合材料作為天線結構板，采用夾層板結構，由多層材料經膠粘而成；波導裂縫天線則采用數控銑削和精密焊接工藝制作。碳纖維復合材料制造星載裂縫波導工藝難度較大，需要解決成型尺寸精度、表面粗糙度保證以及縫槽加工后碳纖維撕裂分層等問題。

• T/R組件微組裝：T/R組件是相控陣雷達的核心部件，是一種多芯片微組裝部件，結構復雜，組裝精度要求高。組裝過程包括芯片貼裝（使用導電膠或焊料）、線鍵合（金絲或金帶鍵合）和蓋板密封等工序。組件的密封性主要通過高精度的焊接配合面、高質量的可焊性鍍層、合理的焊接夾具、優選的焊料和焊接溫度曲線等方面進行保證。

• 高密度集成技術：為滿足星載設備小型化要求，相控陣天線采用瓦片式架構替代傳統的磚塊式架構。通過系統級封裝（SiP） 技術將微波射頻電路封裝到低溫共燒陶瓷基板內部，射頻走線與輻射單元平行布局，大幅減小天線剖面高度和重量。一種基于SiP的Ka頻段64元相控陣天線，剖面高度僅30mm，重量僅1kg，相比傳統磚塊式架構（高度60-80mm，重量2kg）有了顯著改進。

• 熱管理技術：星載大功率T/R組件的散熱是關鍵挑戰，直接關系到系統可靠性和壽命。采用多級焊接技術（從芯片到載體、從載體到殼體）解決多通道大功率芯片的散熱問題。殼體材料常選用熱膨脹系數匹配的鎢銅合金等熱沉材料，確保溫度循環下的結構可靠性和性能穩定性。對于高頻段應用，還會集成熱管等主動散熱技術，將熱量高效傳導至輻射散熱器。

表：星載相控陣天線兩種架構對比

2.3 質量控制和可靠性保證

星載產品的質量控制和可靠性保證是制造流程中的關鍵環節，直接關系到衛星在軌壽命和任務成功率。

• 潔凈室環境：星載產品裝配需要在潔凈度為10萬級的凈化廠房內進行，控制空氣中的微粒濃度，防止污染導致的性能退化或故障。操作人員需穿著防靜電服、佩戴口罩和無塵防靜電手套，防止人體產生的靜電和微粒對產品造成損害。

• 多余物控制：實施嚴格的現場定置管理和多余物控制措施，所有工具、物料都有固定的存放位置，建立良好的生產秩序和生產環境。對于關鍵組裝工序，完成后需要借助內窺鏡等工具進行檢查，確保沒有金屬碎屑、纖維等多余物殘留。

• 工藝過程量化控制：對產品實現的關鍵工序采取量化方式控制，如有源安裝板膠接、螺釘擰緊等工序均嚴格規定工藝參數。裝配工藝明確螺釘擰緊順序，嚴格實施過程控制；記錄組件裝配、螺釘點膠等關鍵工序實施情況并進行拍照存檔，實現全過程可追溯。

• "三定"生產管理：對關鍵件、重要件等零部件的生產實行定人員、定設備、定工藝方法的"三定"管理。確保每個產品都由固定的熟練操作人員、使用固定的設備和固定的工藝方法進行制造，保證產品的一致性和可靠性。新增人員需經過嚴格培訓和考核，確保業務能力及質量意識達標。

3 核心市場應用分析

星載射頻芯片與相控陣天線技術的發展推動了衛星系統性能的不斷提升，同時也拓展了其在多個關鍵領域的應用。從高速增長的衛星互聯網到高分辨對地觀測，從軍事國防到民用通信，這些核心組件正發揮著越來越重要的作用。

3.1 衛星互聯網領域

低軌寬帶衛星星座是星載射頻芯片和相控陣天線最大且增長最快的應用市場。隨著SpaceX的Starlink、中國"星網"計劃（計劃發射約1.3萬顆衛星）等大型星座的部署，對高性能、低成本相控陣天線的需求呈現爆發式增長。

• 終端設備：Ka頻段衛星通信終端已成為地面終端的發展重點。截至2025年9月，三維通信的Ka頻段衛星通信終端已率先拿到工信部入網許可，成為國內少數可公開銷售、直接接入低軌星座的商用地面終端，并已獲得銀河航天、星網集團等批量采購意向。這類終端通常采用硅基液晶（LCOS）相控陣天線技術，相比傳統技術可實現成本降低40%，功耗下降35%，并支持L/S/Ka全頻段工作，能夠同時跟蹤多顆低軌衛星。

• 星間鏈路：第二代星鏈系統正在開發星間激光鏈路，以提供無縫的網絡管理和服務連續性。激光鏈路利用激光束作為載波在空間進行圖像、語音、信號等信息傳遞，具有傳輸速率高、抗干擾能力強、系統終端體積小、質量輕、功耗低等優勢，可以大幅降低衛星星座系統對地面網絡的依賴，從而減少地面信關站的建設數量和建設成本。

• 市場規模：據調研數據，我國衛星互聯網地面設備市場空間巨大，僅國內衛星互聯網地面設備市占率約20%的三維通信，就與中國電信簽署了50億元框架協議，與吉利、比亞迪拿下20億元車載衛星天線長單，海外子公司斬獲非洲3億美元衛星寬帶接入合同，訂單能見度超百億。預計到2025年，T/R芯片在低軌寬帶通信衛星領域的市場規模將超過30億元。

3.2 遙感與對地觀測領域

星載合成孔徑雷達（SAR）是遙感與對地觀測領域的重要應用，對相控陣T/R芯片的性能要求極高，價值密度也較大。

• 高性能需求：遙感SAR衛星主要應用有源相控陣天線進行信息采集，對應的T/R芯片需要提供高輸出功率、低噪聲系數和高穩定性，單星價值量超過千萬元/星。我國規劃遙感SAR衛星超百顆，實際發射十余顆，未來發展空間巨大。

• 核心供應商：鋮昌科技等企業在星載SAR領域已成為核心元器件供應商，其星載相控陣T/R芯片系列產品已實現規模應用，并在客戶中樹立了良好口碑。公司產品主要包含功率放大器芯片、低噪聲放大器芯片、模擬波束賦形芯片及相控陣用無源器件等，頻率可覆蓋L波段至W波段，滿足不同分辨率SAR系統的需求。

3.3 軍事與國家安全領域

相控陣雷達技術在軍事領域的應用最早也最為成熟，包括預警探測、指揮控制、電子戰等多個方面。

• 技術轉化：許多最初為星載應用開發的相控陣技術逐步轉化到地面、艦載和機載軍事平臺。星載產品屬宇航級，技術標準高于軍用級地面雷達，因此向軍品拓展具有天然的技術優勢。2022年上半年，鋮昌科技面向地面相控陣雷達的T/R芯片系列產品比例同比增長65.89%，已成為公司的重要收入來源。

• 市場規模：軍用雷達T/R芯片市場空間廣闊，預計到2025年市場規模超百億元。這部分市場對產品的可靠性、環境適應性和抗干擾能力要求極高，需要經過嚴格的質量認證和長時間的實際考核，一旦進入供應鏈，通常會保持較穩定的合作關系。

3.4 地面終端設備市場

隨著衛星互聯網的發展，地面終端設備市場正迎來快速增長期，涵蓋車載、船載、機載和便攜式等多種應用形態。

• 車載終端：吉利、比亞迪等車企已開始批量采購車載衛星天線，提供"動中通"能力，確保車輛在移動過程中也能保持穩定的衛星連接。這類終端需要采用低剖面天線設計，能夠與車體完美集成，同時具備高可靠性抵抗車輛行駛中的振動和溫度變化。

• 便攜終端：Ka頻段便攜式衛星站成為應急通信和偏遠地區通信的重要選擇。三維通信計劃投資20億元建設產業化基地，預計2026年Q2投產后，將新增年產10萬套相控陣終端、50萬套Ka頻段便攜站的產能，以滿足不斷增長的市場需求。

• 手機直連衛星：手機直連衛星技術成為新興趨勢，需要高度集化的射頻前端芯片。卓勝微等公司已積極布局相關產品，射頻前端芯片是移動終端通信系統的核心組件，只要有信號接收與發送需求的終端均會使用射頻前端芯片。

表：星載射頻芯片與相控陣天線主要市場應用對比

4 技術發展與未來趨勢

星載射頻芯片與相控陣天線技術正處于快速發展階段，集成化、低成本、高性能成為主要發展方向，同時新材料、新工藝、新架構不斷涌現，推動整個領域向前邁進。

4.1 集成化與小型化趨勢

• 瓦片式架構：相控陣天線正從傳統的磚塊式架構向瓦片式架構過渡。瓦片式架構通過將射頻前端、波束形成網絡和天線輻射單元垂直堆疊，大幅減小了天線體積和重量，同時提高了集成度。這種架構特別適合星載應用，因為衛星對重量和體積極為敏感。

• 硅基芯片技術：星載相控陣芯片半導體材料原來用的是氮化鎵、氮化鎵，單通道成本幾千美元，未來有望采用硅基芯片（如CMOS、SiGe）替代，大幅降低單通道成本。硅基芯片雖然在某些性能指標上不如化合物半導體，但其集成度高、成本低，適合大規模陣列應用。隨著工藝進步，硅基芯片的性能正在不斷提升，逐漸接近甚至在某些方面超越化合物半導體。

• 系統級封裝（SiP）：通過系統級封裝技術將微波電路和天線輻射單元進行一體化組裝，是實現小型化的另一重要路徑。這種技術將射頻走線與輻射單元平行布局，大幅減小了天線剖面高度。一種基于SiP的Ka頻段64元相控陣天線，剖面高度僅30mm，重量僅1kg，相比傳統磚塊式架構（高度60-80mm，重量2kg）有了顯著改進。

4.2 材料與工藝創新

新材料和新工藝的應用是推動星載射頻芯片和相控陣天線性能提升的關鍵因素。

• 熱管理材料：針對大功率T/R組件的散熱問題，鎢銅合金等熱沉材料得到廣泛應用。這類材料具有高熱導率和可調的熱膨脹系數，能夠與半導體芯片實現良好的熱匹配，減少熱應力提高可靠性。安泰科技等企業在熱沉材料領域處于國內領先地位。

• 碳纖維復合材料：碳纖維復合材料具有高強度、高模量、低比重、抗疲勞、熱穩定性好等優點，廣泛應用于各種航天器產品，已成為星載天線的極佳結構材料。但用碳纖維復合材料制造星載裂縫波導工藝難度較大，需要解決成型尺寸精度、表面粗糙度保證以及縫槽加工后碳纖維撕裂分層等問題。

• 增材制造技術：3D打印技術正在逐步應用于波導裂縫天線的制造。第二代星鏈天線的輻射層就是使用噴墨打印技術制造，塑料墊片采用激光切割，天線罩則通過注塑成型制作。增材制造技術能夠實現復雜的內部結構，減少零件數量和組裝工序，降低成本和重量。

4.3 熱管理技術演進

隨著相控陣天線功率密度的不斷提高，熱管理成為制約系統性能和可靠性的關鍵因素。

• 多級焊接技術：針對多通道大功率芯片的散熱問題，采用多級焊接技術（從芯片到載體、從載體到殼體）有效降低熱阻。這種技術需要精確控制焊接層的厚度和均勻性，避免空洞和裂紋等缺陷影響散熱效果。

• 熱管集成技術：在髙功率密度應用場合，熱管被集成到T/R組件和天線結構中。熱管利用相變傳熱原理，具有極高的等效熱導率，能夠將熱量快速從發熱點傳導到遠端散熱器，顯著降低熱點溫度。

• 主動熱控制：對于特別苛刻的熱環境，還會采用微流道冷卻等主動熱控制技術。這些技術在有限的空間內實現了高效散熱，但增加了系統的復雜性和功耗，需要在設計時進行綜合權衡。

4.4 智能化制造與質量保證

航天產品對可靠性要求極高，智能制造技術在提升產品一致性和可靠性方面發揮著越來越重要的作用。

• 數字化產線：建立數字化生產線，實現從設計到制造的全流程數據管理和追溯。通過實時采集制造過程中的關鍵參數（如焊接溫度曲線、緊固力矩、膠接壓力和時間等），確保每個環節都符合工藝規范，減少人為因素導致的質量波動。

• 無損檢測技術：廣泛應用自動X射線檢測（AXI）、超聲掃描和紅外熱成像等無損檢測技術，及時發現內部缺陷而不損壞產品。對于膠接質量等肉眼無法檢測的指標，還需要制作隨爐件，通過對隨爐件各項性能的檢測，間接確保產品質量。

• 人工智能應用：引入機器學習和人工智能技術，對制造過程中產生的大量數據進行分析，找出影響產品質量的關鍵因素和優化方向。通過對歷史數據的學習，建立產品質量預測模型，實現早期質量預警和預防性干預。

5 結論與展望

星載射頻芯片與相控陣天線作為航天器的"眼睛"和"耳朵"，其技術水平直接決定了衛星系統的性能和能力。隨著我國航空航天事業的快速發展，特別是低軌寬帶衛星星座的大規模部署，對高性能、低成本、高可靠的星載射頻芯片與相控陣天線需求日益迫切。

從技術發展來看，星載射頻芯片與相控陣天線正朝著高度集成化、輕小型化和低成本化方向發展。瓦片式架構逐漸替代磚塊式架構，硅基芯片有望部分替代化合物半導體芯片，系統級封裝技術實現更高層次的集成。同時，新材料的應用和制造工藝的創新不斷推動產品性能提升和成本下降。

從市場應用來看，衛星互聯網是增長最快、空間最大的應用領域，預計到2025年T/R芯片在該領域的市場規模將超過30億元。遙感與對地觀測領域保持穩定需求，軍事與國家安全領域對高性能產品有持續需求，而地面終端設備市場則隨著衛星互聯網的普及爆發式增長。

從產業格局來看，國內已形成以中電科13所、55所和鋮昌科技等為代表的核心供應商群體。鋮昌科技作為上市公司中我國低軌寬帶衛星T/R芯片唯一民營供應商，在星載領域具有先發優勢和技術壁壘。隨著市場需求的增長，越來越多的企業開始進入這一領域，推動技術創新和產業成熟。

未來，隨著6G技術研究的啟動和星地融合通信的發展，星載射頻芯片與相控陣天線將面臨新的機遇和挑戰。太赫茲技術、量子技術和人工智能技術等新興領域的發展，也將為星載射頻芯片與相控陣天線注入新的活力，開創更加廣闊的應用前景。

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污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環境中的濕氣，通電后發生電化學遷移，形成樹枝狀結構體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

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