图3. IBM公司用于概念验证的60GHz SiGe芯片、天线、封装模块照片

　　早期在封装上集成天线，所用英文名称五花八门。随着开发的深入我意识到一个专门响亮的名称非常有利于去推广它。2006年起，我首先使用Antenna-in-Package的名称去推广这一新颖的天线解决方案。采用Antenna-in-Package(AiP)而不是Antenna-on-Package (AoP) 主要考量是前者更有可能使天线靠近芯片，减少互连损耗[55]。低插损的天线与芯片互连是毫米波AiP技术的一大挑战。2006年三月初，我参加了在美国纽约举办的第二届小型天线国际研讨会，并访问了IBM Thomas J. Watson Research Center，与刘兑现、U. R. Pfeiffer和Janusz Grzyb 博士讨论了AiP 技术问题。很遗憾，这次访问并没有见到已于2004年离开IBM的Thomas Zwick 博士。Thomas在开发探针式毫米波集成天线测试系统及AiP键合线互连方面做出了突出贡献。此次会面增强了双方合作，加速了AiP技术的发展。图4展示了设计阶段获取的截图和刘兑现博士评估和测试的基于LTCC加工的AiP样品。这一样品集成了共面波导馈线、准腔体、定向保护环、基板材料调制的槽天线。天线输入阻抗故意设计成容性的与芯片通过感性的键合线互连，结果令人满意，并在2007年三月英国剑桥举办的第三届小型天线国际研讨会上被授予最佳论文奖[32]。事实上，在赴英参会之前我在一次内部会议上就对孙梅博士及新加坡制造技术研究所的合作者预测到60GHz AiP技术论文会获奖。而且，还有一件有趣的事情，那就是在剑桥大学的演讲厅等待颁奖时，我在一张会议用纸上写了个便条，再一次预测有关AiP的工作将会赢得更高奖项。我也请刘兑现博士在便条上签了字，便条至今由我保管。果然不出所料，2012年我、孙梅、刘兑现和陆亿泷博士荣获当年IEEE 天线与传播学会谢昆诺夫论文奖(Sergei A. Schelkunoff Transactions Prize Paper Award)[43]。这是该奖项自1957年设立以来，亚洲研究者首次及至今唯一获此殊荣。谢昆诺夫是国际著名的电磁理论学家。他于1920年代初期从前苏联经我国移居美国。他在工程电磁场、天线理论、波导理论、电磁屏蔽等方面提出了许多定理、原理、概念、方法，做出了重要的贡献。他使应用数学焕发出光彩, 许多工作带有奠基性质。就经典电动力学方法(即量子理论以外领域)而言, 我国著名物理学家黄志询先生认为可以把他比作二十世纪的麦克斯韦[44]。

图4. LTCC 60GHz AiP设计时截图及实物照片

　　John Kraus是对天线做出卓越贡献的老一辈天线专家。IEEE天线与传播学会的the John Kraus Antenna Award就是用他名字命名的。Kraus发明的螺旋天线应用非常广泛，但他发明的栅格天线却鲜有应用[45]。孙梅博士在2008年发现栅格天线的网状结构非常适合于LTCC工艺，故将其应用于60GHz AiP设计中。紧接着Wolfgang Menzel等人将其应用于79GHz[2]，陈梓浩等人将其应用于94GHz[46], Thomas等人将其应用于122GHz[47], 张冰等人将其应用于145GHz AiP设计中[48]。几乎快被人遗忘的栅格天线得以在AiP技术中发扬光大。Menzel教授是微带漏波天线的发明者，曾访问南洋理工大学并做了有关车载雷达中毫米波天线的邀请报告，期间与我们交流了关于栅格天线的设计方法。图5是孙梅等人利用LTCC工艺为IBM 60GHz SiGe 接收机裸芯片设计的AiP。它采用了键合线球栅阵列(BGA)封装结构集成了14个网格的栅格天线，尺寸为13.5×8×1.265 mm3。 刘兑现博士测试了AiP的天线性能并给我发送了电子邮件，邮件中只写了两个字“excellent results”。确实，结果表明栅格天线具有频带宽、辐射效率高的优点，且在57GHz至64GHz频率范围内主波束辐射都在天顶方向，在60GHz频段最大增益可达到14.5dBi[49]，代表了当时最好的60GHz AiP设计。