MMIC相關(guān)技術(shù)

微電子技術(shù)；微波毫米波技術(shù)；半導(dǎo)體單片集成電路技術(shù)；電子技術(shù)；先進材料技術(shù)；制造與加工技術(shù)

單片微波集成電路，即MMIC是Monolithic Microwave Integrated Circuit的縮寫，它包括多種功能電路，如低噪聲放大器（LNA）、功率放大器、混頻器、上變頻器、檢波器、調(diào)制器、壓控振蕩器（VCO）、移相器、開關(guān)、MMIC收發(fā)前端，甚至整個發(fā)射/接收（T/R）組件（收發(fā)系統(tǒng)）。由于MMIC的襯底材料（如GaAs、InP）的電子遷移率較高、禁帶寬度寬、工作溫度范圍大、微波傳輸性能好，所以MMIC具有電路損耗小、噪聲低、頻帶寬、動態(tài)范圍大、功率大、附加效率高、抗電磁輻射能力強等特點。

1. GaAs、InP大直徑單晶和高性能HEMT、PHEMT、InP HEMT中材料制備。

2. 深亞微米精細(xì)結(jié)構(gòu)制備

3. CAD和CAT技術(shù)

4. 封裝技術(shù)

自1974年，美國的Plessey公司用GaAs FET作為有源器件，GaAs半絕緣襯底作為載體，研制成功世界上第一塊MMIC放大器以來，在軍事應(yīng)用（包括智能武器、雷達、通信和電子戰(zhàn)等方面）的推動下，MMIC的發(fā)展十分迅速。80年代，隨著分子束外延、金屬有機物化學(xué)汽相淀積技術(shù)（MOCVD）和深亞微米加工技術(shù)的發(fā)展和進步，MMIC發(fā)展迅速。1980年由Thomson-CSF和Fujitsu兩公司實驗室研制出高電子遷移率晶體管（HEMT），在材料結(jié)構(gòu)上得到了不斷的突破和創(chuàng)新。1985年Maselink用性能更好的InGaAs溝道制成的贗配HEMT（PHEMT），使HEMT向更調(diào)頻率更低噪聲方向發(fā)展。繼HEMT之后，1984年用GaAlAs/GaAs異質(zhì)結(jié)取代硅雙極晶體管中的P-N結(jié)，研制成功了頻率特性和速度特性更優(yōu)異的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT）和HBT MMIC。由于InP材料具有高飽和電子遷移率、高擊穿電場、良好的熱導(dǎo)率、InP基的晶格匹配HEMT，其性能比GaAs基更為優(yōu)越，隨著InP單晶的制備取得進展，InP基的HEMT、PHEMT、MMIC性能也得到很大的提高。　 微波單片集成電路具有電路損耗小、噪聲低、頻帶寬、動態(tài)范圍大、功率大、附加效率高等一系列優(yōu)點，并可縮小的電子設(shè)備體積、重量減輕、價格也降低不少，這對軍用電子裝備和民用電子產(chǎn)品都十分重要。美國、日本、西歐都把MMIC作為國家發(fā)展戰(zhàn)略的核心，競相投入大量的人力、物力，展開激烈的競爭?！?80年代中期以前的MMIC，頻率一般在40GHz以下，器件是采用柵長為0.5mm左右的GaAs 金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MESFET）。在低噪聲MMIC領(lǐng)域的先進水平都被HEMT、PHEMT和飛速發(fā)展的InP HEMT所取代，InP基HEMT的最佳性能是fT為340GHz，fmax為600GHz。低噪聲MMIC放大器的典型水平為29～34GHz下，2級LNA噪聲為1.7dB，增益為17dB；92～96GHz，3級LNA噪聲為3.3dB，增益為20dB；153～155GHz，3級低LNA增益為12dB?！?美國TRW公司已研制成功MMIC功率放大器芯片，Ka波段輸出功率為3.5W，相關(guān)功率增益11.5dB，功率附加效率為20%，60GHz的MMIC輸出功率為300mW，效率22%，94GHz采用0.1mm AlGaAs/InGaAs/GaAs T型柵功率二級MMIC，最大輸出功率300mW，最高功率附加效率為10.5%?！?HP公司研制了6～20GHz單片行波功率放大器，帶內(nèi)最小增益為11dB，帶內(nèi)不平坦度為±0.5dB，20GHz處1dB壓縮點輸出功率達24dB。Raythem. Samvng及Motorola聯(lián)合開發(fā)的X-Ku波段，MMIC單片輸出功率達3.5W，最大功率附加效率為49.5%?！?西屋公司研制成功直流-16GHz，6位數(shù)字衰減器MMIC，16GHz插損小于5dB。　 日本三菱電器公司研制的大功率多柵條AlGaAs/GaAs HBT，在12GHz下功率附加效率為72%；NEC公司開發(fā)的26GHz AlGaAs/GaAs大功率HBT器件達到了目前最高輸出功率（740mW）和功率附加效率（42%）。

MMIC發(fā)展中的里程碑

單片微波集成電路(與混合微波集成電路相比)，有如下優(yōu)點與不足

單片微波集成電路建模技術(shù)

對于MMIC設(shè)計而言，重復(fù)性設(shè)計的成本是非常昂貴的，因此器件建模和仿真過程是非常重要的，應(yīng)用CAD技術(shù)建立的器件模型是影響電路設(shè)計精度的關(guān)鍵因素。電路規(guī)模越大、指標(biāo)和工作頻段越高，對器件模型精度要求也越高。準(zhǔn)確的半導(dǎo)體器件模型對提高微波毫米波單片微波集成電路的成品率、縮短研發(fā)周期起著非常重要的作用。由于MMIC制造技術(shù)仍在不斷發(fā)展中，不同工藝線的工藝各不相同，因此不同的工藝上的模型庫也不盡相同，因此必須針對特定的工藝建立特定的MMIC模型庫。

對于無源器件模型，由于電磁場理論分析比較成熟，模型建立比較簡單，但是電感模型的建立是個難點，因為電感要考慮自感、互感及寄生效應(yīng)的存在及影響，并且電路版圖、原理圖及實測值之間的契合也是難點。對于有源器件，需要建立精確的小信號和大信號模型，對于低噪聲電路(如低噪聲放大器和振蕩器)還要建立噪聲模型。線性的小信號等效電路模型可以準(zhǔn)確預(yù)測小信號S參數(shù)，但是卻不能反應(yīng)大信號的功率諧波特性，因此對于功率放大器、混頻器和振蕩器等非線性器件，需要建立微波非線性器件模型。

微波單片集成電路已成為當(dāng)前發(fā)展各種高科技武器的重要支柱，已廣泛用于各種先進的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、電子戰(zhàn)、通信系統(tǒng)、陸海空基的各種先進的相控陣?yán)走_（特別是機載和星載雷達），在民用商業(yè)的移動電話、無線通信、個人衛(wèi)星通信網(wǎng)、全球定位系統(tǒng)、直播衛(wèi)星接收和毫米波自動防撞系統(tǒng)等方面已形成正在飛速發(fā)展的巨大市場。

美國國防部在1986到1994年實施了發(fā)展軍事微電子總計劃之一的《MIMIC》計劃，該計劃在美國國防部高級研究計劃局（DARDA）的領(lǐng)導(dǎo)下，采用以聯(lián)邦政府巨額支助的方針，動員全國高校和工業(yè)部門各大公司的力量，分工合作，對MMIC領(lǐng)域開展廣泛而深入的研究。美聯(lián)邦政府投入資金共計5.3億元，加上美工業(yè)部門投入，實際已超過10億美元。在此計劃的激勵下，MMIC芯片制造和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展十分迅速。據(jù)1994年七月出版的《Aviation Week Space Technology》報導(dǎo)雷聲公司和TI公司為美國沙姆導(dǎo)彈實驗場研制GBR陸基雷達，該雷達使用25000個T/R組件，每個組件使用9塊GaAs MMIC。由于這種相控陣?yán)走_工作在X波段，它比"愛國者"導(dǎo)彈系統(tǒng)使用的C波段雷達有更好的分辨力。美F-15，F(xiàn)-16戰(zhàn)斗機都使用MMIC相控陣?yán)走_。每部雷達使用9000個T/R組件，而每個組件使用10塊MMIC。F-15，F(xiàn)-16等戰(zhàn)斗機還使用寬帶、超寬帶MMIC組成二維電子戰(zhàn)陣列和信道化干擾設(shè)備。MMIC還在精確制導(dǎo)等靈巧武器和軍事通信得到廣泛應(yīng)用，其優(yōu)越性在海灣戰(zhàn)爭中得以體現(xiàn)。

進入90年代，隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束，MMIC在民用方面應(yīng)用發(fā)展勢頭強勁，每年正以15～20%的速度增長，預(yù)計電信、電視、廣播業(yè)到21世紀(jì)初將發(fā)生劃時代的變革，衛(wèi)星電信、衛(wèi)星電視、衛(wèi)星廣播、衛(wèi)星電纜接收網(wǎng)絡(luò)成為多種傳播的主體，預(yù)計在2000年前后，MMIC電路將達到數(shù)千個品種，批生產(chǎn)形成的軍用和民用市場在100億美元左右。因此MMIC的發(fā)展前景極為廣闊。

MMIC網(wǎng)（簡稱買賣IC網(wǎng)）是集成電路的專業(yè)交易平臺，06年初成立，現(xiàn)在線交易人數(shù)已達到1500人，也是國內(nèi)集成電路相關(guān)人士認(rèn)可的免費交易網(wǎng)。 由北京輝創(chuàng)互動信息技術(shù)有限公司創(chuàng)立，現(xiàn)有從業(yè)人員達30多人，也是國內(nèi)首家sns商務(wù)服務(wù)平臺。2100433B

腳間距 Pitch 2.54mm，頂撥直插式（SMD）內(nèi)部彈簧片全面鍍金，確保了高可靠性。執(zhí)行機構(gòu)材質(zhì) UL94V-0，為凸型。外罩材質(zhì)PPS, UL94V-0。它的殼體厚度分別為3.0mm、執(zhí)行機構(gòu)厚度也僅為0.8mm。適于精密儀器中使用。具體參數(shù)及尺寸如下：

腳間距 Pitch 2.54mm，頂撥直插式（DIP）兩態(tài)，滑動型。內(nèi)部彈簧片全面鍍金，可靠性強。執(zhí)行機構(gòu)及外罩材質(zhì)均為 UL94V-0。殼體厚度超薄僅3.0mm，執(zhí)行機構(gòu)厚度也僅為0.8mm，適于精密儀器中使用。具體參數(shù)及尺寸如下：