微波集成电路

电子科技大学UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina微波集成电路徐锐敏微波电路与组件的发展波导立体电路平面混合集成电路MMICMCMSOC第一代第二代第三代第四代RFMEMSCMOS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、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）波导同轴线真空电子器件微波电路电路形式有源器件波导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）微波混合集成电路同轴线真空电子器件波导微波半导体器件平面传输线小型化重量轻耗能少成本较低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。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)工作频带加宽半导体理论的发展半导体工艺的成熟III-V族材料制备的完善体积、重量比HMIC减少两三个数量级可靠性大大改善器件成品率的提高MMIC有源和无源部分都制作在同一衬底上多芯片组件MCM（20世纪90年代）MCM（MultiChipModule）：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。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（LowTemperatureCo-firedCeramic）的英文缩写。800~950oCCo-fired(叠层共烧)生瓷带金属导体(Au.Ag.Cu)DupontFerroCeramic(陶瓷基板)LowTemperature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工艺流程图LTCC的特点LTCC的应用LTCC组件示意图LTCC的应用共形阵平面阵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）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（SystemonChip）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。SOC一般结构示意图控制逻辑模块含有ADC/DAC的模拟前端模块电源提供和功耗管理模块微处理器/微控制器CPU内核模块外部进行通讯的接口模块嵌入的存储器模块SOC•系统功能集成是SOC的核心技术；•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。SOC的特点规模大、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SOC特点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。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