MMIC

MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit ）單片微波集成電路的縮寫(xiě)，是在半絕緣半導(dǎo)體襯底上用一系列的半導(dǎo)體工藝方法制造出無(wú)源和有源元器件，并連接起來(lái)構(gòu)成應(yīng)用于微波（甚至毫米波）頻段的功能電路。
單片微波集成電路包括多種功能電路，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(kāi)關(guān)、MMIC收發(fā)前端，甚至整個(gè)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、帶禁寬度寬、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(dòng)態(tài)范圍大、功率大、附加效率高、抗電磁輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
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(jìn)材料技術(shù)；制造與加工技術(shù)
技術(shù)難點(diǎn)：
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)
國(guó)外概況　 自1974年，美國(guó)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(lái)，在軍事應(yīng)用（包括智能武器、雷達(dá)、通信和電子戰(zhàn)等方面）的推動(dòng)下，MMIC的發(fā)展十分迅速。80年代，隨著分子束外延、金屬有機(jī)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(jìn)步，MMIC發(fā)展迅速。1980年由Thomson-CSF和Fujitsu兩公司實(shí)驗(yàn)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(chǎng)、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，近年來(lái)隨著InP單晶的制備取得進(jìn)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(dòng)態(tài)范圍大、功率大、附加效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)，并可縮小的電子設(shè)備體積、重量減輕、價(jià)格也降低不少，這對(duì)軍用電子裝備和民用電子產(chǎn)品都十分重要。美國(guó)、日本、西歐都把MMIC作為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的核心，競(jìng)相投入大量的人力、物力，展開(kāi)激烈的競(jìng)爭(zhēng)�！� 80年代中期以前的MMIC，頻率一般在40GHz以下，器件是采用柵長(zhǎng)為0.5mm左右的GaAs 金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MESFET）。后來(lái)在低噪聲MMIC領(lǐng)域的先進(jìn)水平都被HEMT、PHEMT和近年來(lái)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。目前，低噪聲MMIC放大器的典型水平為29～34GHz下，2級(jí)LNA噪聲為1.7dB，增益為17dB；92～96GHz，3級(jí)LNA噪聲為3.3dB，增益為20dB；153～155GHz，3級(jí)低LNA增益為12dB�！� 美國(guó)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(jí)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(diǎn)輸出功率達(dá)24dB。Raythem. Samvng及Motorola聯(lián)合開(kāi)發(fā)的X-Ku波段，MMIC單片輸出功率達(dá)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(kāi)發(fā)的26GHz AlGaAs/GaAs大功率HBT器件達(dá)到了目前最高輸出功率（740mW）和功率附加效率（42％）。
影響
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(jìn)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(jìn)的相控陣?yán)走_(dá)（特別是機(jī)載和星載雷達(dá)），在民用商業(yè)的移動(dòng)電話(huà)、無(wú)線(xiàn)通信、個(gè)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(dòng)防撞系統(tǒng)等方面已形成正在飛速發(fā)展的巨大市場(chǎng)。
美國(guó)國(guó)防部在1986到1994年實(shí)施了發(fā)展軍事微電子總計(jì)劃之一的《MIMIC》計(jì)劃，該計(jì)劃在美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)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(dòng)員全國(guó)高校和工業(yè)部門(mén)各大公司的力量，分工合作，對(duì)MMIC領(lǐng)域開(kāi)展廣泛而深入的研究。美聯(lián)邦政府投入資金共計(jì)5.3億元，加上美工業(yè)部門(mén)投入，實(shí)際已超過(guò)10億美元。在此計(jì)劃的激勵(lì)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(bào)導(dǎo)雷聲公司和TI公司為美國(guó)沙姆導(dǎo)彈實(shí)驗(yàn)場(chǎng)研制GBR陸基雷達(dá)，該雷達(dá)使用25000個(gè)T/R組件，每個(gè)組件使用9塊GaAs MMIC。由于這種相控陣?yán)走_(dá)工作在X波段，它比"愛(ài)國(guó)者"導(dǎo)彈系統(tǒng)使用的C波段雷達(dá)有更好的分辨力。美F-15，F(xiàn)-16戰(zhàn)斗機(jī)都使用MMIC相控陣?yán)走_(dá)。每部雷達(dá)使用9000個(gè)T/R組件，而每個(gè)組件使用10塊MMIC。F-15，F(xiàn)-16等戰(zhàn)斗機(jī)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(zhēng)中得以體現(xiàn)。
進(jìn)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(shì)頭強(qiáng)勁，每年正以15～20％的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)現(xiàn)在的電信、電視、廣播業(yè)到21世紀(jì)初將發(fā)生劃時(shí)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(jì)在2000年前后，MMIC電路將達(dá)到數(shù)千個(gè)品種，批生產(chǎn)形成的軍用和民用市場(chǎng)在100億美元左右。因此MMIC的發(fā)展前景極為廣闊。

• 通信詞典解釋