MMIC单片微波集成电路

单片微波集成电路（MMIC），有时也称射频集成电路(RFIC)，它是随着半导体制造技术的发展，特别是离子注入控制水平的提高和晶体管自我排列工艺的成熟而出现的一类高频放大器件。

微波集成电路 Microwave Integrated Circuit

工作在300M赫～300G赫频率范围内的集成电路。简称MIC。分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。前者是用厚膜技术或薄膜技术将各种微波功能电路制作在适合传输微波信号的介质(如高氧化铝瓷、蓝宝石、石英等)上，再将分立有源元件安装在相应位置上组成微波集成电路。这种电路的特点是根据微波整机的要求和微波波段的划分进行设计和制造，所用集成电路多是专用的。单片微波集成电路则是将微波功能电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体芯片上的集成电路。这种电路的设计主要围绕微波信号的产生、放大、控制和信息处理等功能进行，大部分电路都是根据不同整机的要求和微波频段的特点设计的，专用性很强。

在这类器件中，作为反馈和直流偏置元件的各个电阻器都采用具有高频特性的薄膜电阻，并且与各有源器件一起封装在一个芯片上，这使得各零件之间几乎无连线，从而使电路的感抗降至最低，且分布电容也极小，因而可用在工作频率和频宽都很高的MMIC放大器中。

目前，MMIC的工作频率已可做到40GHz，频宽也已达到15GHz，因而可广泛应用于通信和GPS, 等各类设备的射频、中频和本振电路中。

根据制作材料和内部电路结构的不同，MMIC可以分成两大类：一类是基于硅Silicon晶体管的MMIC，另一类是基于砷化镓场效应管（GaAs FET）的MMIC。GaAs FET类MMIC具有工作频率高、频率范围宽、动态范围大、噪声低的特点，但价格昂贵，因此应用场合较少；而硅晶体管的MMIC性能优越、使用方便，而且价格低廉，因而应用非常广泛.

微波集成电路是工作在微波波段和毫米波波段，由微波无源元件、有源器件、传输线和互连线集成在一个基片上，具有某种功能的电路。可分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。

微波集成电路起始于20世纪50年代。微波电路技术由同轴线、波导元件及其组成的系统转向平面型电路的一个重要原因，是微波固态器件的发展。60～70年代采用氧化铝基片和厚膜薄膜工艺；80年代开始有单片集成电路。

微波集成电路的分类

混合微波集成电路是采用薄膜或厚膜技术，将无源微波电路制作在适合传输微波信号的基片上的功能块。电路是根据系统的需要而设计制造的。常用的混合微波集成电路有微带混频器、微波低噪声放大器、功率放大器、倍频器、相控阵单元等各种宽带微波电路。

单片微波集成电路是采用平面技术，将元器件、传输线、互连线直接制做在半导体基片上的功能块。砷化镓是最常用的基片材料。

单片微波集成电路包括多种功能电路，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器、混频器、上变频器、检波器、调制器、压控振荡器（VCO）、移相器、开关、MMIC 收发前端，甚至整个发射/接收（T/R）组件（收发系统）。由于MMIC的衬底材料（如GaAs、InP）的电子迁移率较高、禁带宽度宽、工作温度范围大、微波传输性能好，所以MMIC具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、抗电磁辐射能力强等特点。

MMIC（单片微波集成电路）封装

随着工作频率的增加，封装的寄生现象对系统性能的影响越来越大。为了把这些影响减到最小，封装的型式和典型阻抗特性的设计都要很谨慎，保证必须的机械性能和电气性能。

一般使用典型的Ag/Cu钎焊，但是Ag/Cu/In和Au钎焊比如Au/Ge和Au/Sn，也可以用到那些需要低温钎焊的地方。这种方式可以减小钎焊应力，因为封装里的其他材料需要较低的温度。法兰材料可以是ASTM F-15，W/Cu， Mo/Cu，或均匀的AlSiC。

MMIC封装的主要应用包括：高可靠性（hi-reliability）领域。其他应用包括：信息处理（info processing）和电讯（telecommunications）领域。

微波集成电路的影响

微波单片集成电路已成为当前发展各种高科技武器的重要支柱，已广泛用于各种先进的战术导弹、电子战、通信系统、陆海空基的各种先进的相控阵雷达（特别是机载和星载雷达），在民用商业的移动电话、无线通信、个人卫星通信网、全球定位系统、直播卫星接收和毫米波自动防撞系统等方面已形成正在飞速发展的巨大市场。

微波大功率GaN基器件和电路

GaN作为第三代半导体材料的代表，具有广泛应用前景。主要开展GaN 功率器件、MMIC电路和模块的研究，重点解决器件和电路的可靠性。已研制成功系列高频大功率GaN器件和电路，并通过系统单位合作，开展组件研发。

微波单片集成电路（MMIC）设计和测试

研究室具有 Agilent ADS、Agilent IC-CAP、MW Office、 Cadence 等微波电路设计和测试EDA工具，拥有HP8510C矢量网络分析仪、CASCADE探针台、Load－Pull微波功率测试系统等完备的测试仪器。基于成熟的Foundry工艺线和研究室的生产线，近五年来完成了多款MMIC设计，电路种类包括LNA、PA、Mixer、VCO、PLL、各类微波控制电路等。

超高频数模混合电路研究

利用InP HBT击穿电压高、功率密度大的特点，在模拟电路方面，进行超高频的功率放大器、VCO等的研究；在混合电路方面，进行超高速数模混合电路（如高端的数模转换器、模数转换器、直接数字频率合成器）以及这些电路的系统应用研究。

微波混合集成电路(MIC)和小型化MCM模块

采用先进的微波薄、厚膜工艺和精密的加工与模拟技术，着力于微波与毫米波混合集成电路、模块和子系统的设计开发、生产和封装，重点开展大功率内匹配管、功率合成模块、宽带放大器模块以及毫米波功率模块和收发组件的研制和开发。正在研制的微波器件有：

（1） TDS-CDMA/W-CDMA手机PA；

（2）高功率空间功率合成器；

（3）高速微波开关；

（4） GaAs微波器件。

4英寸化合物工艺线

微电子研究所在国内率先建成4英寸化合物半导体器件和电路工艺线。目前具有成熟的4英寸GaAs器件和电路制作整套工艺，2英寸InP器件和 GaN HEMTs器件整套工艺流程。实验室拥有从百级到千级超净间200多平方米，实验室装备了SUSS MA6双面光刻机、NEXTRAL D200 PECVD、RHT 600M快速退火炉以及多台蒸发台，配备了多台刻蚀机、化学清洗超声机、金属电镀装置以及半导体参数测量系统。在后道工艺方面配置了材料减薄机、倒扣焊机以及金丝球焊机等。

微波集成电路的国外概况