微波集成电路.ppt

SOC的前景
SOC成为新一代应用电子技术的核心已经成 为不争的事实，这不仅是电子技术本身的革 命性标志，也是电子技术应用的重大历史变 化。
SOC使单片机应用技术发生了革命性的变化， 这个变化就是应用电子系统的设计技术，从 选择厂家提供的定制产品时代进入了用户自 行开发设计器件的时代。这标志着单片机应 用的历史性变化，一个全新的单片机应用时 代已经到来。
挑战和机遇
研究人员和工程技术人员面临着择业 转行问题；
产业调整； 微波无源电路、铁氧体器件等如何进
入射频微波SOC。 等等
SOC一般结构示意图
•系统功能集成是SOC的 核心技术；
含 有 ADC /DAC 的 模拟前端
模块
控制逻辑 模块
•固件集成是SOC的基础 设计思想；
•嵌入式系统是SOC的基 本结构；
•IP是SOC的设计基础。
电源提供 和功耗管
理模块
SOC
微处理器/ 微控制器
CPU 内 核 模块
外部进行 通讯的接
口模块
难点─多层氧化的保护铝金属电路 拟方法─镀铝薄膜再进行做保护层。
21世纪——片上系统（SOC）
SOC（System on Chip）技术，是一种高 度集成化、固件化的系统集成技术。
使用SOC技术设计系统的核心思想，就是要 把整个应用电子系统全部集成在一个芯片中。 在使用SOC技术设计应用系统，除了那些无 法集成的外部电路或机械部分以外，其他所 有的系统电路全部集成在一起。
提高组装密度，缩短互连长度，减少信号延迟 时间，减小体积，减轻重量，提高可靠性。
可实现真正意义上器件和电路的三维集成。
MCM结构示意及技术领域
LTCC技术
LTCC 是多芯片组件（MCM）技术中的一种， 是低温共烧陶瓷（Low Temperature Cofired Ceramic）的英文缩写。
测控等无线电应用领域的全面微电子化。
在相控阵雷达系统、电子武器、毫米波成像、卫星 通信、遥感等应用领域中，高性能、体积小、重量 轻、可靠性高、批量生产成本低、使用方便的小型 化微波毫米波电路与系统在国民经济建设和国防建 设中必将发挥越来越重要的作用 。
第一代微波电路 ——立体微波电路（20世纪40年代起）
微波电路
波导 同轴线
电路形式
真空电子 器件
有源器件
波导
优点：品质因素高，损耗低，机械结构牢固， 功率容量高。
缺点：体积大，笨重、加工工艺和调试过程 复杂，相应成本高。
第二代微波电路 ——微波集成电路（20世纪60年代起）
来自百度文库耗能少
小型化
微波混合 集成电路
成本较 低
重量轻
微波半导 体器件
平面传输 线
Low Temperature Co-fired(叠层共烧) Ceramic(陶瓷基板)
800 ~ 950oC 生瓷带
金属导体(Au. Ag. Cu)
Dupont Ferro
LTCC的特点
多层高密度封装 可埋置无源器件 采用并行加工工艺,
批量生产成本低
小型化、高可靠、低成本、 性能良好的微波电路
嵌入的存 储器模块
SOC的特点
SOC特 点
规模大、 结构复杂
速度高、时 序关系严密
多采用深亚微米 工艺加工技术
目前主要还在硅工艺上实现，工作频率在几个GHz以下；下一步应在 GaAs和InP等上实现，甚至是第三代半导体材料
SOC的关键技术
软、硬件的协同设计技术。 IP模块库问题。 模块界面间的综合分析技术。 系统级数模混合的电磁兼容问题。
混合集成电路（HMIC）
采用薄膜或厚膜、印制板工艺制作无源元件 和线路，再把微波固态器件装配到电路中， 实现微波电路集成化。
微波混合集成传输线： 微带线类为代表，另外还有带状线、槽线、 共面线和鳍线等
第三代微波电路 ——微波单片集成电路MMIC(20世纪70年代起)
有源和无源部 分都制作在同
真空电子器件
波导
同轴线
微带电路技术和集成电路技术
微带电路：在平面实现，结构紧凑，体积小， 重量轻，造价低。
集成电路：可使大量有源器件集成于一个集 成电路中，大大减小了器件的体积，提高了 电路功能和加工的可靠性，降低了电路的加 工成本。
可靠性: (1)结构装配; (2)抗振;(3)温度; (4)密封。
工艺流程图
LTCC的应用
LTCC组件示意图
LTCC的应用
平面阵
共形阵
MCM新技术─阳极氧化技术
起源─由俄国人在本世纪初提出。 结构、工艺─在衬底上全镀铝薄膜，通过激
光束将非电路部分氧化变成三氧化二铝，而 电路部分保留金属铝薄膜，再镀铝薄膜，再 氧化，直到多层。
效果─非常适合微波集成电路，特别是毫米 波电路（高精度）
微波集成电路
徐锐敏
电子科技大学
University of Electronic Science and Technology of China
微波电路与组件的发展
RF MEMS
波导立体 电路
平面混合 集成电路
第一代
第二代
MMIC MCM
第三代
SOC
CMOS 第四代
小型化的重要性和必要性
电子技术和系统发展的必然趋势。 小型化是实现高性能、高可靠性和低成本的途径。 微电子技术的高速发展推动了通信、雷达、导航、
一衬底上
体积、重量 比 HMIC减 少 两三个数量
级
半导体理论 的发展
可靠性大 大改善
MMIC
半导体工 艺的成熟
器件成品 率的提高
工作频带 加宽
III-V族 材 料 制备的完善
多芯片组件MCM（20世纪90年代）
MCM（MultiChip Module）：多芯片组件）， 是把多块裸露的IC 芯片组装在同一块多层高密 度互连基板上，形成一个多芯片功能组件。层 与层的金属导线是用导通孔连接的。这种组装 方式允许芯片与芯片靠得很近，可以降低互连 和布线中所产生的信号延迟、串扰噪声、电感 ／电容耦合等问题。