本申请的实施例提供了一种3mm频段的3D异构芯片、射频收发模块及通信设备，涉及芯片设计技术领域，所述芯片包括：第一芯片和第二芯片，所述第一芯片上设置有功放分频电路，所述第二芯片上设置有ADC采样电路，所述功放分频电路与所述ADC采样电路连接；其中，所述功放分频电路对3mm频段射频输入信号进行放大的同时产生分频信号，所述分频信号传输至所述ADC采样电路进行采样。本申请的技术方案，先通过功放分频电路实现对3mm频段射频输入信号的分频，再通过ADC采样电路对所述分频信号进行采样，芯片整体结构简单，可以有效的分析出芯片的故障情况。