罗德与施瓦茨矢量网络分析仪 TRL 校准件在片式器件测试中的应用

在 5G/6G 通信、毫米波雷达与射频芯片的研发中，晶圆级（在片）测试已成为器件验证不可替代的环节。矢量网络分析仪（VNA）负责获取器件的 S 参数等射频特性，而在片测量属于典型的非同轴环境，必须借助微波探针将信号馈入晶圆上的待测器件，因此校准方式直接决定测量结果的准确度。罗德与施瓦茨（R&S）矢量网络分析仪配合 TRL 校准件，为片式器件测试提供了高精度的解决方案。

一、为什么在片测试更依赖 TRL 校准

SOLT 校准需要精确已知开路、短路、负载标准件的电学参数，但片中理想的 50Ω 负载难以制作，寄生效应又使标准件的模型误差随频率升高而明显增大。TRL（Thru-Reflect-Line，直通-反射-传输线）校准只依赖直通件、反射件和延迟线三种标准：反射件只需具备高反射特性，无需知道其反射系数的具体数值；参考阻抗由延迟线本身的阻抗决定，而非物理负载。因此 TRL 对校准件参数的依赖度低，且标准件可直接在晶圆衬底上加工，是高频在片测量的“黄金标准”。

二、R&S 矢量网络分析仪与校准件组合

R&S 为在片测试提供完整的仪器组合。高端 R&S ZNA 矢量网络分析仪基本单元覆盖至 67 GHz、可提供多达 4 个端口，配合 R&S ZC 系列毫米波变频器可将频率扩展至 1.1 THz；R&S ZNBT 多端口矢量网络分析仪最多支持 24 个端口，适合批量并行测试。校准方面，R&S ZN-Z2xx 系列机械校准套件覆盖 DC 至 110 GHz，提供开路、短路、匹配与直通标准件，基于个体数据表征并随附扭矩扳手，保证连接的重复性；ZN-Z 系列电子校准件（ECal）还能将多端口校准时间压缩至数分钟。R&S 同时与 MPI、FormFactor 等探针台厂商合作，借助 QAlibria、WinCal 等校准软件完成系统级校准。

三、在片校准的应用要点

在片 TRL 校准的标准件可以直接在 GaAs、陶瓷、硅基等衬底上制作，包含直通、反射与不同长度的传输线图形。校准完成后，测试参考面被移至探针尖端，从而消除探针、电缆与夹具引入的系统误差，提取片式器件的本征 S 参数。实际操作中应注意：仪器预热不少于 30 分钟；合理设计延迟线长度，使其与直通件在测试频带内保持足够的相位差；连接时使用扭矩扳手并保持接口洁净；校准后维持电缆姿态不变，并用已知标准件验证校准质量。

凭借对非同轴环境的高度适应性与高精度，TRL 校准已成为片式器件测试的主流选择。罗德与施瓦茨将高性能矢量网络分析仪、宽频段校准件与成熟的探针台方案有机结合，为 5G/6G、微波集成电路等领域的晶圆级测试提供了可靠支撑。