中国集成电路大全-微波集成电路_部分17
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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。
第1章绪论微波电路开始于40年代应用的立体微波电路[1],它是由波导传输线、波导元件、谐振腔和微波电子管组成。
随着微波固态器件的发展以及分布型传输线的出现,60年代初,出现了平面微波电路,它是由微带元件、集总元件、微波固态器件等利用扩散、外延、沉积、蚀刻等制造技术将这些无源微波器件和有源微波元件制作在一块半导体基片上的微波混合电路[2],即HMIC。
它属于第二代微波电路。
与以波导和同轴线等组成的第一代微波电路相比较,它具有体积小、重量轻等优点,避免了复杂的机械加工,而且易与波导器件,铁氧体器件连接,可以适应当时迅速发展起来的小型微波固体器件。
又由于其性能好、可靠性强、使用方便等优点,因此即被用于各种微波整机,并且在提高军用电子系统的性能和小型化方面起了显著的作用[3]。
70年代,GaAs材料制造工艺的成熟,对微波半导体技术的发展有着极为重要的影响。
GaAs材料的电子迁移率比Si高七倍,而且漂移速度也比Si高的多,这种高频高速性能是由其材料特性决定的。
又由于GaAs材料的半绝缘性(其电阻率可达105Ω/cm)可以不需要采用特殊的隔离技术而将平面传输线,所以无源元件和有源元件集可以成在同一块芯片上,更进一步地减小了微波电路的体积。
正是由于GaAs技术的问世与GaAs材料的特性而促成了由微波集成电路向单片集成电路的过渡。
与第二代的微波混合电路HMIC相比较,MMIC的体积更小、寿命更长、可靠性高、噪声低、功耗小、工作的极限频率更高等优点。
例如在在HMIC与MMIC就高增益放大器的比较中可以发现(见表1-1)[4]:放大器的尺寸,MMIC元件数,连线接头数均比要HMIC少,且二者的电器性能相近,MMIC的极限频率和增益要比HMIC大。
因此,受到广泛的重视。
尽管MMIC技术发展很快,但至今为止仍然存在这某些互联困难。
某些性能指标的常规电路元件不能制造,开发费用高等问题。
我国MMIC受到投资不足,技术水平低等条件的限制,发展一直比较缓慢。
在当今的智能手机、平板电脑、无人驾驶汽车等高科技产品中,微波混合集成电路和单片集成电路一直扮演着关键的角色。
它们是现代电子设备中不可或缺的组成部分,为设备的高性能和高效率提供了坚实的基础。
本文将从深度和广度层面对微波混合集成电路和单片集成电路进行全面评估,并据此撰写一篇有价值的文章,帮助读者更深入地理解这两个重要的电子技术。
1. 微波混合集成电路微波混合集成电路是一种在微波频率范围内工作的集成电路。
它主要用于无线通信系统、雷达系统和卫星通信系统等领域。
微波混合集成电路能够实现高频信号的变换、合成和放大,为无线通信系统的稳定运行提供了强大支持。
1.1 微波混合集成电路的组成微波混合集成电路通常由混频器、放大器、滤波器、耦合器和功率分配器等组件组成。
这些组件通过精密的工艺和复杂的布局,实现了对高频信号的精确处理和控制,为系统的性能提升奠定了坚实基础。
1.2 微波混合集成电路的应用微波混合集成电路广泛应用于5G通信系统、毫米波雷达系统、卫星通信系统等高频率设备中。
它们能够实现信号的变频、合成和放大,为高频信号的处理提供了重要支持。
1.3 个人观点和理解从我个人的角度来看,微波混合集成电路在现代无线通信系统中扮演着至关重要的角色。
它们为高频信号的处理和传输提供了坚实的技术支持,为无线通信技术的发展贡献了重要力量。
2. 单片集成电路单片集成电路是把整个电路集成在一块单一的硅片上,它是现代电子设备中最常见的集成电路类型之一。
单片集成电路能够实现复杂的功能,包括了逻辑运算、存储、数字信号处理等,为现代电子设备的高性能提供了重要保障。
2.1 单片集成电路的组成单片集成电路通常由晶体管、电阻、电容、存储器单元和控制逻辑单元等组件组成。
这些组件通过微电子制造工艺,实现了对复杂功能的高度集成,为电子设备的智能化提供了坚实基础。
2.2 单片集成电路的应用单片集成电路广泛应用于微处理器、存储器、通讯芯片等各种电子设备中。