下载文档原格式
微波单片集成电路研究吴玲欣摘要：在集成电路的研制和生产过程中进行动态检测和失效分析是十分重要的环节。
本文对一款微波单片集成电路开展了失效分析研究,并对其失效机理进行了探讨。
关键词：集成电路；混频器；失效分析引言随着科学技术的不断进步，集成电路的应用十分广泛，集成电路失效分析扮演着越来越重要的角色。
一块芯片上集成的器件可达几千万，要想找到失效器件实属大海捞针，因此进行微波单片集成电路失效分析时，必须针对微波单片集成电路的特点，采用有效的分析方法，对其开展失效分析研究。
1.失效分析程序与方法开展军用电子元器件失效分析可依据和参考的标准和方法较多，GJB 3233-98《半导体集成电路失效分析程序和方法》、GJB 3157-98《半导体分立器件失效分析方法和程序》、GJB 548B-2005《微电子器件试验方法和程序》方法5003：微电路的失效分析程序均对失效分析方法和程序、QJ 3065.5-98《元器件失效分析管理要求》以及Q/Y 126.13-2014《型号元器件质量保证失效分析要求》均进行了相关规定和要求。
失效分析选择什么样的分析程序，分析应该进行到什么阶段结束，失效分析人员应根据器件的可靠性等级、失效机理的复杂程度、失效器件的重要性、实验室硬件条件、委托单位要求和成本等诸多因素来选择。
GJB 3233-98《半导体集成电路失效分析程序和方法》给出了集成电路的三种等级的失效分析程序供分析人员选择。
本文选择了基本的失效分析程序和方法，并在此基础上根据实际失效情况，增加了个别分析项目，主要的工作项目有：失效发生—情况调查—电参数测试/非功能测试—数据核对—外观镜检—失效模式分类—X射线照相—PIND—干燥处理—电测试—解剖—精密观察内部情况—显微红外热成像分析。
由于失效混频器端口直流电特性测试结果显示为短路或低阻导通特性，考虑到显微红外热像仪拥有空间分辨率2.5μm、温度灵敏度0.001 ℃的分析能力，在技术上满足了失效定位的需求，故在样品开封精密检测内部情况后，利用显微红外热像仪对样品进行了失效点定位，并获得了预期效果。
InP基HEMT器件及毫米波单片放大电路研究InP基HEMT器件及毫米波单片放大电路研究人类对于高频电路的需求与日俱增，推动了微波器件及技术的发展。
InP基HEMT（氮化物磷化铟高电子迁移率晶体管）器件和毫米波单片放大电路是目前研究的热点之一。
本文将对InP基HEMT器件及毫米波单片放大电路的研究进行分析和探讨。
首先，我们先来了解一下InP基HEMT器件的基本原理。
InP基HEMT是基于InP基底的氮化物磷化铟量子阱结构器件。
在InP基底上，通过磷化铟的量子阱结构，形成电子气道。
该结构具有较高的迁移率、低的反向漏电流和良好的体效应转移特性，是高频电路中的重要器件之一。
由于材料的选择和微米级精确加工工艺的发展，InP基HEMT器件在高频电路中取得了显著的性能提升。
毫米波单片放大电路是对高频信号进行放大的关键组件。
在毫米波频段，信号的传输损耗较大，且零件的制作变得更为复杂。
毫米波单片放大电路的研究得以应对这一问题。
毫米波单片放大电路是将放大器、功分器、相移器等组件集成在一个芯片上，具有压缩空间、大信号带宽、高增益、低功耗等优点。
InP基HEMT器件作为毫米波单片放大电路的关键器件，其研究对于提高毫米波单片放大电路的整体性能具有重要意义。
近年来，研究者们对InP基HEMT器件及毫米波单片放大电路进行了广泛的研究。
首先，在器件方面，研究者们通过控制材料的化学成分和物理结构，提高了HEMT的载流子迁移率，从而降低了电流噪声和功耗。
其次，在放大电路方面，研究者们提出了多种高性能的结构设计和优化方法，例如，采用共基极结构、引入微纳尺寸的共振装置、使用源极电感等，有效地提高了放大电路的增益、带宽和稳定性。
此外，研究者们还对毫米波单片放大电路的射频前端接口进行了探索。
毫米波通信系统中，射频前端接口对整个系统的性能和稳定性具有重要作用。
研究者们通过引入多种功分器、相移器和滤波器等器件，有效地降低了射频前端接口的传输损耗和反射损耗，提高了系统的信号传输效率。
单片射频微波集成电路技术与设计单片射频微波集成电路（Monolithic RF Microwave Integrated Circuit，简称MMIC）是一种在单个芯片上集成了射频（RF）和微波电路的技术。
它在通信、雷达、卫星通信等领域有着广泛的应用。
本文将介绍单片射频微波集成电路的技术原理和设计方法。
单片射频微波集成电路的核心是集成电路芯片，该芯片上集成了射频和微波电路所需的各种功能模块，如放大器、混频器、滤波器、功率放大器等。
相比传统的离散组件，单片射频微波集成电路具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等优点，能够满足复杂电路的集成需求，提高系统性能。
单片射频微波集成电路的设计过程包括射频电路设计、微波电路设计、封装和测试等环节。
首先，需要根据系统需求和设计规范确定电路的工作频带、增益、带宽等参数。
然后，通过射频和微波电路的基本理论知识，选择合适的电路拓扑结构和器件参数。
在设计过程中，需要考虑电路的稳定性、噪声、线性度等指标，并进行相应的优化和调整。
在单片射频微波集成电路的设计中，还需要充分考虑电路的布局和封装技术。
合理的布局和封装可以降低电路的串扰和杂散，提高电路的性能。
同时，封装技术也需要考虑电路的散热和可靠性等因素。
现代封装技术如BGA（Ball Grid Array）和CSP（Chip Scale Package）等，可以满足单片射频微波集成电路的高集成度和小尺寸的要求。
当单片射频微波集成电路设计完成后，还需要进行测试和验证。
测试过程中需要使用专业的测试设备和仪器，对电路的性能进行准确的测量和评估。
通过测试结果，可以了解到电路的工作状态和性能指标是否符合设计要求，并进行必要的调整和优化。
随着射频和微波技术的不断发展，单片射频微波集成电路在无线通信、雷达、卫星通信等领域的应用越来越广泛。
它能够实现高度集成化、低功耗、小尺寸的设计要求，为现代通信系统的发展提供了强大的支持。
未来，随着射频和微波集成电路技术的进一步突破，单片射频微波集成电路将会在更多的领域发挥重要作用。
毫米波phemt功率单片集成电路研究
毫米波phemt功率单片（MonolithicMicrowaveIntegratedCircuits，简称MMIC）集成电路是一种具有小尺寸、低成本、低功耗等特性的新兴微型电子元件，是当今微电子技术中一种重要的里程碑。
本文将对毫米波功率单片集成电路的特性，结构和应用进行详细介绍。
1、米波功率单片集成电路的特点
毫米波功率单片集成电路的特点是具有微型尺寸和低成本的优势，具有更宽的频段，更高的频率，并且有更低的功耗，而且可以实现多层元件集成、串联耦合的功率放大器。
2、米波功率单片集成电路的结构
毫米波功率单片集成电路是由大型封装元件、微型封装元件以及几十种磁性介质和电容元件组成。
它们将封装芯片、微型芯片和几十种电容元件集成在一起，并用绝缘层将它们叠加成整体结构。
它有几十种类型，可以提供低成本的小型封装和高性能的综合功能。
3、毫米波功率单片集成电路的应用
毫米波功率单片集成电路的应用非常广泛，在无线通信、汽车电子、无人驾驶、声纳定位、智能家居和消费电子等领域都有广泛的应用。
在汽车电子领域，毫米波功率单片集成电路可以实现对先进导航保密和胎压监控系统的定位和安全功能；在无线通信领域，它可以实现对高带宽信号的低功耗传输和处理；在无人驾驶领域，它能够支持先进的避障和路径规划算法；在智能家居和消费电子领域，它可以支
持高速无线传输和数据处理。
综上所述，毫米波功率单片集成电路具有小尺寸、低成本、低功耗等特性，可以实现对各类高带宽信号的传输、处理和加工的效果，可以实现多种复杂的应用场景，因此未来毫米波功率单片集成电路将具有广阔的应用前景。
微波、毫米波单片集成电路（MIMIC）技术
盛柏桢
【期刊名称】《集成电路通讯》
【年(卷),期】2004(022)001
【摘要】本文主要叙述微波、毫米波单片集成电路的性能及其应用。
【总页数】3页(P31-33)
【作者】盛柏桢
【作者单位】中国电子科技集团公司第55研究所，南京210016
【正文语种】中文
【中图分类】TN454
【相关文献】
1.微波/毫米波砷化镓单片集成电路及其应用(1) [J], 程文芳;盛柏桢
2.微波/毫米波砷化镓单片集成电路及其应用(2) [J], 程文芳;盛柏桢
3.微波/毫米波砷化镓单片集成电路及其应用(3) [J], 程文芳;盛柏桢
4.开发微波／毫米波单片集成电路技术机不可失 [J], Cohen,ED;贾光沿
5.国外微波、毫米波半导体器件,单片集成电路的最新进展及其商业市场前景 [J], 李淑芳
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
单片微波集成电路单片微波集成电路（Microwave Monolithic Integrated Circuit，简称MMIC）是一种以半导体材料为基础的射频和微波电路，在无线通讯、雷达、卫星通信、毫米波通信等领域具有重要应用。
下面将介绍MMIC的主要特点、分类和应用领域。
一、MMIC的主要特点1. 高度集成：MMIC采用半导体技术，可以在单个芯片上实现包括放大器、混频器、滤波器、调制器等多种组件，实现高度集成，降低了系统的复杂性和成本。
2. 高频带宽：MMIC的工作频率可达数GHz到数百GHz，能够支持高速数据传输和宽频信号处理，满足高速通信的要求。
3. 高工作温度：由于采用高质量的半导体材料，MMIC具有高可靠性和稳定性，能够在宽温度范围内工作。
4. 低功耗和小尺寸：MMIC具有低功耗和小尺寸的优点，适合于电池电源供电的无线通信应用。
二、MMIC的分类按照不同的功能，MMIC可以分为以下几类：1. 放大器：用于将微弱信号放大到合适的水平，以便后续处理或传输。
2. 混频器：用于将两个不同频率的信号混合在一起，产生新的频率信号，实现频率转换和调制。
3. 滤波器：用于滤除不需要的频率分量，只保留所需的信号。
4. 功率放大器：用于将信号的功率增加到所需的水平，以便实现远距离传输或覆盖广泛区域。
5. 器件驱动器：用于控制器件的工作状态，实现信号的调制和解调。
6. 参考振荡器：用于提供稳定的参考信号，以便其他组件的工作。
三、MMIC的应用领域1. 无线通信：MMIC广泛应用于手机、WiFi、蓝牙等无线通信系统中，实现高速数据传输和宽频信号处理。
2. 雷达：MMIC用于实现雷达探测系统中的放大器、混频器、滤波器等组件，提高雷达探测系统的性能。
3. 卫星通信：MMIC用于卫星通信系统中，实现高速数据传输和宽频信号处理。
4. 毫米波通信：MMIC用于毫米波通信系统中，实现高速数据传输和宽频信号处理，支持更加高速和容量的通信。
移动通信用gaas微波单片集成电路的cad技术研究移动通信是指利用无线电传输技术实现的移动通话和数据传输。
在移动通信领域，GaAs微波单片集成电路被广泛应用于无线通信设备中，具有高速度、低功耗和高集成度等优势，因此其CAD技术研究显得尤为重要。
本文将对移动通信用GaAs微波单片集成电路的CAD技术研究进行综述。
首先，GaAs微波单片集成电路的CAD技术研究主要集中在电路设计和布局、射频模拟和分析、射频仿真和验证等方面。
其中，电路设计和布局是整个电路设计的基础，主要包括电路元件的选择和布局、信号线的走线规划等内容。
此外，射频模拟和分析是对射频电路进行仿真和分析的过程，通过对电路参数进行调整和优化，提高电路性能。
射频仿真和验证是通过数值仿真和实际测量对电路进行验证，确保电路设计的正确性和可靠性。
其次，GaAs微波单片集成电路的CAD技术研究还涉及到电磁仿真和射频封装设计。
电磁仿真是指利用电磁场仿真软件对电路进行电磁场分析和仿真的过程，通过观察和分析电磁现象，优化电路设计。
射频封装设计是将射频电路封装成实际的封装结构，包括封装材料的选择、封装形式的确定等。
封装设计对于提高电路的可靠性、减小尺寸和降低成本具有重要意义。
此外，GaAs微波单片集成电路的CAD技术研究还涉及到多层集成、功耗优化和故障诊断等方面。
多层集成是指将多个GaAs微波单片集成电路在同一个芯片上进行集成的技术。
功耗优化是针对GaAs微波单片集成电路在工作过程中产生的功耗进行优化和控制，以提高电路的工作效率和节能能力。
故障诊断是对GaAs微波单片集成电路在工作过程中出现故障进行定位和修复的过程，通过故障诊断技术，可以快速找出故障点，提高电路可靠性和维修效率。
总结起来，移动通信用GaAs微波单片集成电路的CAD技术研究主要包括电路设计和布局、射频模拟和分析、射频仿真和验证、电磁仿真和射频封装设计、多层集成、功耗优化和故障诊断等方面。
这些研究内容旨在提高GaAs微波单片集成电路的性能和可靠性，提高通信设备的整体性能和用户体验。
微波毫米波芯片
微波毫米波芯片是一种关键的射频集成电路，广泛应用于通信、雷达、无线电视和其他无线通信系统中。
它们可以实现高频率、高速率和高性能的数据传输，使设备更小、更轻便，并提高了通信系统的效率和可靠性。
微波毫米波芯片的核心技术是射频集成电路设计和制造。
通过精密的工艺和先进的技术，可以将各种功能组件集成到一个小型芯片中，实现射频信号的调制、解调、放大和滤波等功能。
这种集成化设计不仅提高了系统的整体性能，还减少了电路板上的元器件数量和连接线路长度，降低了系统的功耗和成本。
在通信系统中，微波毫米波芯片可以实现高速率的数据传输，支持更大带宽的信号传输，提高了通信质量和速度。
在雷达系统中，微波毫米波芯片可以实现更高精度的目标探测和跟踪，提高了系统的探测范围和分辨率。
在无线电视系统中，微波毫米波芯片可以实现高清晰度的视频传输，提高了观看体验和用户满意度。
微波毫米波芯片的应用还在不断拓展，随着5G技术的发展和智能化设备的普及，微波毫米波芯片在移动通信、物联网、人工智能等领域将发挥越来越重要的作用。
未来，随着技术的不断进步和创新，微波毫米波芯片将会更加智能化、集成化和高性能化，推动无线通信技术的发展和应用。
总的来说，微波毫米波芯片作为射频集成电路的重要组成部分，具有广泛的应用前景和发展空间。
它们不仅可以提高通信系统的性能和效率，还可以推动无线通信技术的创新和进步。
相信随着技术的不断演进和应用的不断拓展，微波毫米波芯片将会在未来的无线通信领域发挥更加重要和关键的作用。
《微波光子毫米波发生器与光纤无线系统研究》篇一一、引言随着现代通信技术的快速发展，微波光子毫米波发生器与光纤无线系统成为了研究领域的热点。
微波光子毫米波发生器以其高频率、低噪声、高稳定性等优点，在无线通信、雷达探测、遥感测量等领域有着广泛的应用。
而光纤无线系统则以其高速率、大容量、抗干扰等特性，为现代通信提供了强有力的支持。
本文将就微波光子毫米波发生器与光纤无线系统的研究进行探讨，分析其原理、应用及发展趋势。
二、微波光子毫米波发生器研究1. 原理分析微波光子毫米波发生器是一种将微波信号转换为毫米波信号的装置。
其基本原理是通过光子技术将微波信号调制到光子上，再通过光子与电子的相互作用，将光信号转换为毫米波信号。
该过程中，光子具有较高的传输速度和较低的传输损耗，能够有效提高毫米波信号的传输质量和距离。
2. 技术特点微波光子毫米波发生器具有高频率、低噪声、高稳定性等优点。
其工作频率可覆盖毫米波频段，满足不同应用场景的需求。
同时，由于采用光子技术进行信号传输和转换，使得其具有较低的噪声和较高的稳定性，能够提高系统的整体性能。
此外，该技术还具有较小的体积和重量，便于集成和携带。
3. 应用领域微波光子毫米波发生器在无线通信、雷达探测、遥感测量等领域有着广泛的应用。
在无线通信领域，可用于提高通信系统的传输速率和容量；在雷达探测领域，可用于提高雷达的探测精度和抗干扰能力；在遥感测量领域，可用于提高遥感图像的分辨率和传输质量。
三、光纤无线系统研究1. 系统构成光纤无线系统主要由光纤传输网络和无线通信网络两部分组成。
其中，光纤传输网络负责将信息以光信号的形式进行高速、大容量的传输；无线通信网络则负责将光信号转换为电信号，并进行无线传输和接收。
2. 技术特点光纤无线系统具有高速率、大容量、抗干扰等特性。
其传输速率可达Gbps级别，能够满足高清视频、大数据等应用场景的需求。
同时，由于采用光纤传输，具有较高的抗干扰能力和较远的传输距离。
毫米波单片集成电路英文书籍Title: Millimeter-Wave Monolithic Integrated Circuits: A Technical Exploration.Introduction.The field of millimeter-wave (mmWave) technology has witnessed remarkable advancements in recent years, leading to the development of highly integrated and miniaturized systems. Among these systems, millimeter-wave monolithic integrated circuits (MMICs) have emerged as a crucial component, enabling a wide range of applications in areas such as wireless communications, radar systems, and remote sensing. This article aims to delve into the technical details of mmWave MMICs, discussing their design, fabrication, and applications.Background on Millimeter-Wave Technology.Millimeter-wave refers to electromagnetic waves withfrequencies ranging from 30 GHz to 300 GHz, corresponding to wavelengths between 1 mm and 10 mm. This frequency range offers several advantages, including high bandwidth, small antenna sizes, and the ability to transmit large amounts of data. However, designing circuits and systems at these frequencies poses significant challenges due to factors such as high attenuation, limited component availability, and the need for precise manufacturing techniques.MMICs: The Heart of mmWave Systems.MMICs are integrated circuits specifically designed for operation at millimeter-wave frequencies. They combine multiple active and passive components, such as amplifiers, oscillators, mixers, and filters, onto a single chip, enabling compact and efficient mmWave systems. The key advantage of MMICs is their ability to reduce system size, weight, and power consumption while maintaining high performance.Design Considerations for mmWave MMICs.Designing mmWave MMICs requires careful consideration of various factors. These include:1. Material Selection: The choice of substrate material is crucial as it affects the propagation of millimeter-wave signals. Materials with low loss tangents and high thermal conductivity are preferred.2. Layout Optimization: The layout of components and interconnects must be optimized to minimize signal loss and crosstalk. This often involves the use of specialized design techniques and simulation tools.3. Passive Component Design: At mmWave frequencies, passive components such as resistors, capacitors, and inductors exhibit different behaviors compared to their performance at lower frequencies. Careful design and modeling are essential to ensure their performance.4. Active Device Selection: Active devices, such as transistors, play a pivotal role in MMIC performance. Devices with low noise figures, high gain, and good powerhandling capabilities are preferred.Fabrication Processes for mmWave MMICs.Fabricating mmWave MMICs involves complex processing steps, often requiring state-of-the-art microelectronics facilities. Key steps include:1. Wafer Preparation: Starting with a high-quality wafer substrate, the surface is prepared for subsequent processing steps.2. Thin-Film Deposition: Thin films of conductive, dielectric, and semiconducting materials are deposited using techniques such as sputtering, evaporation, or chemical vapor deposition.3. Patterning and Etching: The deposited layers are patterned using photolithography and etching techniques to form the desired circuit elements.4. Metallization: Metallization steps are performed tocreate interconnects and electrodes.5. Wafer Testing and Dicing: Final testing is performed on the wafer level, and the wafer is then diced into individual chips.Applications of mmWave MMICs.MMICs find widespread applications in various fields due to their compact size, high performance, andreliability. Some key applications include:1. Wireless Communications: mmWave frequencies offer vast bandwidths, making them ideal for high-speed wireless communication systems such as 5G and beyond. MMICs play a crucial role in these systems, enabling compact andefficient transceivers.2. Radar Systems: Radar systems operating at mmWave frequencies offer high resolution and range capabilities. MMICs are widely used in radar receivers and transmitters for their superior performance and miniaturization.3. Remote Sensing: mmWave frequencies are also used in remote sensing applications, such as weather radars and satellite communications. MMICs enable compact and reliable remote sensing instruments.Conclusion.Millimeter-wave monolithic integrated circuits (MMICs) have emerged as a key technology for mmWave systems, enabling compact, efficient, and high-performance solutions. With the ever-increasing demand for high-speed wireless communications, radar systems, and remote sensing applications, the importance of MMICs is likely to grow further. Ongoing research and development in this field are expected to lead to more advanced and innovative MMIC designs, pushing the boundaries of mmWave technology.。
《微波光子毫米波发生器与光纤无线系统研究》篇一一、引言随着信息技术的快速发展，无线通信系统的需求和要求也在不断提高。
微波光子毫米波发生器作为无线通信系统中的关键技术之一，其性能和稳定性直接影响到整个系统的性能。
同时，光纤无线系统作为一种新型的无线通信方式，具有传输速度快、抗干扰能力强等优点，其发展也日益受到关注。
因此，本文将重点研究微波光子毫米波发生器与光纤无线系统的相关技术及其应用。
二、微波光子毫米波发生器研究1. 微波光子毫米波发生器概述微波光子毫米波发生器是一种基于光子技术的微波信号源，具有频率高、带宽大、相位噪声低等优点。
其主要通过将微波信号调制到光波上，再通过光子技术进行处理和传输，最终实现微波信号的生成和传输。
2. 微波光子毫米波发生器技术原理微波光子毫米波发生器的技术原理主要包括调制、传输和处理三个部分。
首先，将微波信号调制到光波上，然后通过光纤传输到接收端。
在接收端，通过光子技术对光波进行解调和处理，最终得到微波信号。
其中，调制技术是关键，其性能直接影响到整个系统的性能。
3. 微波光子毫米波发生器的应用微波光子毫米波发生器在无线通信、雷达探测、电子对抗等领域有着广泛的应用。
在无线通信中，可以作为高性能的微波信号源，提高通信系统的性能和稳定性。
在雷达探测和电子对抗中，可以利用其高频率和高带宽的特点，实现高精度的目标探测和干扰。
三、光纤无线系统研究1. 光纤无线系统概述光纤无线系统是一种基于光纤传输的无线通信方式，具有传输速度快、抗干扰能力强、可靠性高等优点。
其主要通过光纤传输微波或毫米波信号，实现无线通信。
2. 光纤无线系统的技术原理光纤无线系统的技术原理主要包括信号调制、光纤传输和信号解调三个部分。
在发送端，将微波或毫米波信号进行调制，然后通过光纤传输到接收端。
在接收端，通过解调技术将光信号转换为电信号，最终得到微波或毫米波信号。
其中，调制技术和解调技术的性能直接影响到整个系统的性能。
用于毫米波范围的单片微波集成电路（MMIC）Huei Wang, Kun-You Lin,Zuo-Min Tsai, Liang-Hung Lu,Hsin-Chia Lu, Chi-HsuehWang, Jeng-Han Tsai,Tian-Wei Huang,Yi-Cheng Lin毫米波单片微波集成电路（MMIC）在军事和航天系统中已经使用很多年了，并且，在过去的十年中，人们已经开发了其商业化应用 - 例如，在通讯和车用雷达中的应用。
集成电路技术(IC)近来的发展使得即使是采用标准体效应互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺，已经可以将硅基MMIC的性能提高到100GHz以上，我们相信这会对未来毫米波系统的发展产生重大影响，这主要是由于低成本规模化生产具有迅速推进技术发展的潜力，为了简化装配和降低成本，人们提出了系统封装的概念（SIP）。
虽然已经存在有关毫米波集成收发机的报道[1]-[22]，但迄今为止还未在文献中发现有关将基带电路直接集成在毫米波收发机芯片上的报道。
现有的毫米波单芯片收发机将发射/接收功能块集成进来，这就有可能将功率放大器（PA），本振源(LO)和天线全部包含进来。
过去，大多数这样的毫米波发射 /接收 MMIC 是采用_____________________________________________________Huei Wang, Kun-You Lin, Zuo-Min Tsai, Liang-Hung Lu, Hsin-Chia Lu, Chi-Hsueh Wang, Jeng-Han Tsai, Tian-Wei Huang, andYi-Cheng Lin are with the Department of Electrical Engineeringand Graduate Institute of Communication Engineering,National Taiwan University, Taipei, Taiwan, ROC.Huei Wang is an MIT-S Distinguished Microwave Lecturer ©PHOTODISC&EYEWIREFebruary 2009 IEEE microwave magazine 99February 2009 IEEE microwave magazine 99IEEE microwave magazine February 2009100 GaAs 技术来制作的[1]-[6]，[19]-[21]；然而，在过去的两到三年中，人们已经报道了硅基（CMOS ，硅锗异质结双极性晶体管（SiGeHBT ）或BiCMOS ）单芯片发射/接收MMIC[7]-[8]，[22]。
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。
毫米波phemt功率单片集成电路研究近年来，毫米波射频电子技术由于其具有较高的传输有效性、复杂度和可靠性，已成为全球通信市场的关键技术之一。
因此，开发成本效益高的毫米波射频技术模块成为当前通信技术领域的热门研究课题。
其中，毫米波phemt功率单片集成电路（MMPICs）是一种能够实现高功率、低功耗以及高精度的模块，可用于广泛的毫米波应用。
由于MMPICs功能的复杂性和精度要求，在设计MMPICs时必须仔细考虑细节以实现良好的性能。
例如，为了实现毫米波phemt功率单片集成电路的最佳性能，必须对半导体材料的技术参数、电路结构及高功率放大器的设计进行精确的分析。
此外，因为毫米波信号的特性，还需要考虑相位噪声、非线性行为和其他电路和环境因素。
首先，要实现毫米波phemt功率单片集成电路的最佳性能，首先必须对半导体材料的技术参数进行精确的分析。
这些参数包括两极管的隔离度、两极管的传输延迟、器件的噪声系数以及材料的非线性行为。
因此，在设计MMPICs前，必须进行详细的材料分析，以确保实现最佳的性能。
其次，在设计毫米波phemt功率单片集成电路时，还需要考虑电路结构的复杂性、高功率放大器的设计及应用。
由于在毫米波频段受环境影响很大，高功率放大器的设计必须考虑电线长度、外部组件参数以及环境效应，以保证电路的可靠性和稳定性。
最后，为了实现毫米波phemt功率单片集成电路的最佳性能，必须考虑各种相位噪声以及其他技术要求。
这些噪声包括毫微米波噪声、干扰噪声、电磁感应等，这些噪声可能影响电路的性能和可靠性。
因此，在设计毫米波phemt功率单片集成电路时，必须考虑这些噪声的影响，以确保实现最佳的性能。
总之，在设计毫米波phemt功率单片集成电路时，需要仔细考虑细节，精确分析半导体材料参数、电路结构及高功率放大器的设计，并考虑相位噪声及其他电路和环境因素，以实现良好的性能。
因此，毫米波phemt功率单片集成电路的研究显得尤为重要，它有助于进一步推动毫米波通信技术的发展。
微波集成电路期末报告题目：基于左手材料的定向耦合器技术研究姓名：杨一学号：1040811704专业：通信工程（微波方向）所在系：电子信息工程系目录1. 前言 (3)2. 左手材料的介绍 (4)2.1 逆多普勒效应 (4)2.2 负折射率现象 (4)2.3 逆Goos-Hanchen位移效应 (5)2.4 逆Cerenkov辐射效应 (6)3. 左手材料的发展 (7)3.1 左手材料的概念起源于理论研究 (7)3.2 新世纪初左手材料问世引起瞩目 (7)3.3 国内研制单一结构同时实现“双负” (8)4. 微波四端口元器件 (10)4.1 多端口微波器件简述 (10)4.2 无耗可逆四端口网络的基本性质 (10)4.3 定向耦合器基本概念 (11)4.3.1 定向耦合器的简单机理 (11)4.3.2 对称理想定向耦合器的散射矩阵 (12)5. 技术路线 (15)5.1 定向耦合器的主要技术指标 (15)5.2 耦合度C (15)5.3 隔离度I (15)5.4 带宽的各种定义 (16)6. 利用Ansoft HFSS 设计环形定向耦合器 (17)6.1 设计要求 ........................................................................ 错误！未定义书签。
6.2 仿真过程 ........................................................................ 错误！未定义书签。
6.3 测试结果与数据分析 (23)6.4 结论 (23)7. 左手材料应用展望 (24)参考文献 (25)1.前言本人的论文题目是《基于左手材料的定向耦合器技术研究》。
定向耦合器是一种通用的微波、毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等。
毫米波phemt功率单片集成电路研究近年来，人们越来越关注电子产品的性能和功能，提高电子产品性能和功能对于促进电子技术的发展至关重要。
毫米波phemt功率单片集成电路(Power MMIC)是电子技术发展的关键。
本文就毫米波phemt功率单片集成电路的研究现状进行探讨。
毫米波phemt功率单片集成电路是一种具有高功率密度的集成电路，具有高效率、紧凑的特点。
因此，毫米波phemt功率单片集成电路在各种电子产品中得到了广泛应用。
毫米波phemt功率单片集成电路也可用于航空电子设备、医疗和检测设备、射频和微波电路、卫星通信系统、无线通信、自动控制系统以及无线安防系统等。
随着技术的发展，毫米波phemt功率单片集成电路的研究得到了长足发展。
为了提高功率单片集成电路的性能，已经有人探索利用独特的多芯片集成技术、功率管理技术和功率调节技术来开发毫米波phemt功率单片集成电路。
除了使用多芯片集成技术，也利用新型互连技术、无源元件封装技术和新型器件制造技术来对功率单片集成电路进行设计和开发。
此外，在毫米波phemt功率单片集成电路的研究过程中，科学家也发现了许多新的物理现象，以及新的材料和制造技术，如高性能电磁材料、多层电子结构、高压封装技术和可调谐电路等。
这些物理现象和新材料将有助于提高毫米波phemt功率单片集成电路的性能和功能。
随着科技的发展，毫米波phemt功率单片集成电路可应用于更多领域。
它可以为无线通信、射频设备、航空电子设备、汽车电子设备等提供优质的性能和功能。
此外，毫米波phemt功率单片集成电路还可以为现代医疗和检测设备提供安全可靠的解决方案。
总之，毫米波phemt功率单片集成电路是一种重要的电子技术，它可以提高电子产品的性能和功能，为现代电子技术的发展做出重要贡献。
毫米波phemt功率单片集成电路的研究也正在持续发展，它将给我们提供更多高性能、高功能的solution。
微波毫米波单片集成电路综述论文摘要微波集成电路（Microwave Integrated Circuit缩写为MIC）是工作在微波波段和毫米波波段即30GHz～300GHz频率范围，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。
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。
微波集成电路大致可以分为两种电路：混合微波集成电路和单片微波集成电路。
混合微波集成电路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。
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（Monolithic Microwave Integrated Circuit缩写为MMIC）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。
本文主要从单片微波集成电路工艺、基于Si的单片微波集成电路的电路结构的发展、基于Si的单片微波集成电路的制造工艺的发展以及微波毫米波单片集成电路的发展趋势这几方面进行综述分析。
第一章单片微波集成电路工艺发展综述发展毫米波器件一直是发展毫米波技术的先导，研制宽带、低噪声、大功率、高效率、高可靠、长寿命、多功能的毫米波器件是该技术的关键。
建立精确有效的CMOS 有源和无源器件模型是毫米波CMOS集成电路设计的关键。
在射频集成电路设计中，有源器件通常用于驱动或放大电路，而无源器件多用于匹配网络电路。
过去，射频电路设计采用查表的方法，以二端口或多端口网络的形式建立各种不同的器件尺寸、偏置和频率的数据库。
这种方法的缺点在于器件只能被看作一个黑匣子，设计者不能进行系统综合，因此优化方法很难被实现。
现今，一种较好的并已被广泛采用的方法就是利用基于物理特性的精简模型。
这种模型通过一系列参数和方程来获取器件行为背后的重要物理特性，它的好处就在于仅仅使用一套参数和公式就能在较大的不同尺寸、偏置和工作频率的范围内重构器件行为，设计者具有使用器件的最大自由度。
对微波毫米波单片集成电路的发展有重大推进的工艺进步包括：CMOS工艺特征尺寸进入深亚微米阶段，NMOS的截止频率fT已超过500Hz．二分频电路的工作频率已超过10GHz；III／V族化合物固态电路工艺稳定发展，高电子迁移率晶体管(HEMT)的截止频率fT已超过200GHz。
人们已设计出了工作频率高达110GHz 的放大器集成电路；硅锗异质结器件异军突起，异质结双极性晶体管(HBT)截止频率fT已达l00GHz，利用高速HBT，人们已设计出了数据率高达50Gb／s的光纤通信用集成电路。
一、晶体管建模：目前，比较流行的CMOS晶体管精简模型有三种：BSIM3(Berkeley short-channel IGFET model)，MOS9和EKV2.6。
这些精简模型在低频段能够提供精确的仿真结果，但是在几十GHz的毫米波频段，仿真结果会出现非常大的误差。
因此如何将这些CMOS晶体管精简模型应用于毫米波频段是内一个巨大挑战。
一种可行的方法是对精简模型进行扩展。
CMOS晶体管模型分为内核部分和外部参量部分。
内核部分采用精简模型，添加的外部参量用于表征因高频而产生的寄生参数。
CMOS晶体管的参数提取方法有以下三种：1.利用Agilent IC-CAP从测量数据中直接提取参数。
直接利用测量数据提取参数可以获得较好的精度，但是这种方法的缺点在于需要事先进行晶体管版图设计、流片和测试。
2.利用器件仿真软件提取参数。
利用二维的工艺和器件仿真不仅可以解决测试可能带来的一定误差，而且提取的参数精度也较高，从而很好地弥补了直接利用测量数据提取参数这一方法的不足之处。
3.利用电磁场仿真提取参数。
该方法通过晶体管的版图设计，利用Agilent ADS Momentum进行电磁仿真提取参数，获得了较好的精度，但偏置条件受限制。
由于以上所述的三种方法各有利弊，所以到目前为止，还没有出现一种统一、简单和有效的毫米波CMOS晶体管模型参数提取的方法。
因此，CMOS晶体管建模还待进一步深入研究。
二、传输线建模传输线建模对于毫米波CMOs集成电路设计是非常重要的。
在毫米波频段，用于构成匹配网络和谐振回路的电抗元件的值变得非常小，比如电感值的大小在毫米波频段大约只在几十到几百pH这样一个量级，因而在Si基上实现既具有高p 值又具有高精密度的电感就变得非常困难。
表征传输线特性的模型参量主要有：特性阻抗、有效介电常数、衰减常数和损耗角。
模型参数可以通过实际测量或者仿真软件(比如ADS和AnsoftHFss)来提取。
Carchon等人提出了一种新的基于定向设计测量的建模方法，根据这种方法设计出的最终模型可以方便地在商业设计软件中实现。
Yang等人在2005年设计实现了以集总元件构成的RLC传输线模型，能够在高达110 GHz频率范围内表征传输线效应。
另外，Yildiz等人还首次提出了共面波导的神经网络模型，该模型获得的结果与之前相关文献中已报道的理论值和实验值非常吻合。
第二章基于Si的单片微波集成电路的电路结构的发展综述基于Si的单片微波集成电路中有达林顿结构如图1所示，其中Ｒ１和Ｒ４分别为电压并联负反馈电阻和电流串联负反馈电阻，用于提高电路的稳定性。
此结构的优点是：①负反馈电阻展宽了频带，改善了带内平坦度。
②电阻均采用扩散电阻，集电极处于最高电位，电阻与衬底间ｐｎ结反偏自隔离。
③相对于电容耦合的两极放大，达林顿结构简单，省去了制作电容的工艺；缺点是：由于电阻制作在芯片内，寄生电容效应影响频率的提高。
图1 达林顿结构一种新的Si微波集成电路结构于1996年提出，三维MMIC（3DMMIC）结构，3DMMIC的多层金属化技术是各金属层在物理上是彼此分开的，被金属层屏蔽电路的关键元件不受电导性基片影响，在金属层之间引进低介电常数的绝缘层，从而降低了互联电容量。
基本的三维MMIC结构为：晶体管、电阻和电容制作在衬底上，上面是聚酰亚胺介质，电路在衬底上和介质表层的薄膜微带线被中间接地金属层隔开。
这种结构有效地减小了电路面积，提高了MMIC集成度。
因此，3DMMIC的出现又是Si微波集成电路制造工艺发展的一个质的飞跃。
传统的三维立体结构的微波半导体二极管以及波导或同轴腔体电路已经不适应，必须采用平面的微波有源器件与平面结构微波电路。
以MESFET为代表的三端器件和以微带为代表的微波电路成为主流。
利用CMOS技术设计毫米波MMIC的最终目的就是将整个收发前端系统集成在一个芯片上。
为了达到这一目的，不仅需要优化设计收发前端的各个模块，如低噪声放大器LNA，压控振荡器VCO，混频器MIXER和功率放大器PA等，而且收发前端系统设计也需要进一步深入研究。
事实上，一些研究者已经对以上问题做了尝试，并取得了一定成果。
在毫米波CM0S集成电路设计中，LNA的电路结构一般有两种：共栅极和共源共栅极。
共栅极的特点就是它的结构较简单，而且能够在相对宽的频带内实现50Ω阻抗匹配，但是其噪声性能较差。
共源共栅极在结构上稍微复杂一些，但是其最大优点就是不仅具有良好的输入匹配和较高的反向隔离度，而且具有较低的噪声系数。
Doan等人利用三阶共源共栅极，采用0．13μm标准CMOS工艺制作了第一块60GHz CMOS LNA，增益达到12 dB，噪声系数为8．8 dB。
在毫米波收发前端的设计中，VCO是另一个设计重点。
对于VCO来说，相位噪声是一个重要的性能指标。
由于电感设计的好坏将直接影响VCO的相位噪声，因此设计具有高Q值和低损耗的电感是至关重要的。
当前，在设计几十GHz的CMOS VCO时，通常采用以下四种电感结构：线电感、微带线、共面波导和螺旋电感。
Tang-Nian Luo等人制作了50 GHz CMOS VCO，其电感采用线电感结构，电感的仿真Q值在50 GHz能够超过30，最后整个VCO的相位噪声可以达到-96dBc/Hz@1 MHz。
Ren—ChlehLiu等人则利用非对称共面带状线(ACPs)结构实现电感，采用0．25μm标准CMOS工艺制作了63 GHz VCO，其相位噪声达到-85 dBc/Hz@1 MHz。
虽然螺旋电感在毫米波频段的性能不是很好，但是通过改变形状和结构，螺旋电感仍然可以应用于毫米波CMOS集成电路。
changhua Cao等人改变了传统螺旋电感的结构，设计出了差分圆形螺旋电感，在0．13μm标准CMOS工艺下，利用这种结构的螺旋电感，设计实现了59 GHz和105 GHz的CMOS VCO，其相位噪声分别达到-89 dBc/Hz @1 MHz和-97.5 dBc/Hz @10 MHz。
对于毫米波CMOS收发前端的研究最近几年才刚刚开始，因此到目前为止相关文献报道不多。
就毫米波CMOS收发前端的系统架构而言，它与工作在低GHz的CMOS射频收发前端的架构几乎相同。
2006年Razavi报道了采用0．13μm标准cMOs 工艺制作的第一块60 GHz CMOS接收前端。
该接收前端的设计有以下几个特点：首先，采用了折合微带线结构来实现电感和互连线；其次，在LNA设计中采用了共栅极结构；最后，MIXER采用了单平衡混频器结构。
整个接收器的增益达到28 dB，噪声系数为12.5 dB，1 dB压缩点为-22.5 dBm，总的功率消耗是9 mW。
第三章基于Si的单片微波集成电路的制造工艺的发展综述毫米波CMOS集成电路是在基于CMOS射频集成电路(RFIC)的基础上发展起来的。
对于CMOSRFIC的研究始于20世纪90年代，在之后的近十年中CMOS技术无论是在工艺、无源器件还是电路设计上都取得了巨大的进步。
