MMIC Monolithic Microwave Integrated Circuit 單片微波集成電路
MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit ）單片微波集成電路的縮寫，是在半絕緣半導體襯底上用一系列的半導體工藝方法制造出無源和有源元器件，并連接起來構成應用于微波（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、調制器、壓控振蕩器（VCO）、移相器、開關、MMIC收發(fā)前端，甚至整個發(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、動態(tài)范圍大、功率大、附加效率高、抗電磁輻射能力強等特點。
相關技術：
微電子技術；微波毫米波技術；半導體單片集成電路技術；電子技術；先進材料技術；制造與加工技術
技術難點：
1. GaAs、InP大直徑單晶和高性能HEMT、PHEMT、InP HEMT中材料制備。
2. 深亞微米精細結構制備
3. CAD和CAT技術
4. 封裝技術
國外概況 自1974年，美國的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，在軍事應用（包括智能武器、雷達、通信和電子戰(zhàn)等方面）的推動下，MMIC的發(fā)展十分迅速。80年代，隨著分子束外延、金屬有機物化學汽相淀積技術（MOCVD）和深亞微米加工技術的發(fā)展和進步，MMIC發(fā)展迅速。1980年由Thomson-CSF和Fujitsu兩公司實驗室研制出高電子遷移率晶體管（HEMT），在材料結構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向更調頻率更低噪聲方向發(fā)展。繼HEMT之后，1984年用GaAlAs/GaAs異質結取代硅雙極晶體管中的P-N結，研制成功了頻率特性和速度特性更優(yōu)異的異質結雙極晶體管（HBT）和HBT MMIC。由于InP材料具有高飽和電子遷移率、高擊穿電場、良好的熱導率、InP基的晶格匹配HEMT，其性能比GaAs基更為優(yōu)越，近年來隨著InP單晶的制備取得進展，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、動態(tài)范圍大、功率大、附加效率高等一系列優(yōu)點，并可縮小的電子設備體積、重量減輕、價格也降低不少，這對軍用電子裝備和民用電子產品都十分重要。美國、日本、西歐都把MMIC作為國家發(fā)展戰(zhàn)略的核心，競相投入大量的人力、物力，展開激烈的競爭。 80年代中期以前的MMIC，頻率一般在40GHz以下，器件是采用柵長為0.5mm左右的GaAs 金屬半導體場效應晶體管（MESFET）。后來在低噪聲MMIC領域的先進水平都被HEMT、PHEMT和近年來飛速發(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LNA噪聲為1.7dB，增益為17dB；92～96GHz，3級LNA噪聲為3.3dB，增益為20dB；153～155GHz，3級低LNA增益為12dB�！� 美國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，帶內最小增益為11dB，帶內不平坦度為±0.5dB，20GHz處1dB壓縮點輸出功率達24dB。Raythem. Samvng及Motorola聯(lián)合開發(fā)的X-Ku波段，MMIC單片輸出功率達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公司開發(fā)的26GHz AlGaAs/GaAs大功率HBT器件達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的戰(zhàn)術導彈、電子戰(zhàn)、通信系統(tǒng)、陸�？栈母鞣N先進的相控陣雷達（特別是機載和星載雷達），在民用商業(yè)的移動電話、無線通信、個人衛(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防撞系統(tǒng)等方面已形成正在飛速發(fā)展的巨大市場。
美國國防部在1986到1994年實施了發(fā)展軍事微電子總計劃之一的《MIMIC》計劃，該計劃在美國國防部高級研究計劃局（DARDA）的領導下，采用以聯(lián)邦政府巨額支助的方針，動員全國高校和工業(yè)部門各大公司的力量，分工合作，對MMIC領域開展廣泛而深入的研究。美聯(lián)邦政府投入資金共計5.3億元，加上美工業(yè)部門投入，實際已超過10億美元。在此計劃的激勵下，MMIC芯片制造和應用技術發(fā)展十分迅速。據(jù)1994年七月出版的《Aviation Week Space Technology》報導雷聲公司和TI公司為美國沙姆導彈實驗場研制GBR陸基雷達，該雷達使用25000個T/R組件，每個組件使用9塊GaAs MMIC。由于這種相控陣雷達工作在X波段，它比"愛國者"導彈系統(tǒng)使用的C波段雷達有更好的分辨力。美F-15，F(xiàn)-16戰(zhàn)斗機都使用MMIC相控陣雷達。每部雷達使用9000個T/R組件，而每個組件使用10塊MMIC。F-15，F(xiàn)-16等戰(zhàn)斗機還使用寬帶、超寬帶MMIC組成二維電子戰(zhàn)陣列和信道化干擾設備。MMIC還在精確制導等靈巧武器和軍事通信得到廣泛應用，其優(yōu)越性在海灣戰(zhàn)爭中得以體現(xiàn)。
進入90年代，隨著冷戰(zhàn)的結束，MMIC在民用方面應用發(fā)展勢頭強勁，每年正以15～20％的速度增長，預計現(xiàn)在的電信、電視、廣播業(yè)到21世紀初將發(fā)生劃時代的變革，衛(wèi)星電信、衛(wèi)星電視、衛(wèi)星廣播、衛(wèi)星電纜接收網(wǎng)絡成為多種傳播的主體，預計在2000年前后，MMIC電路將達到數(shù)千個品種，批生產形成的軍用和民用市場在100億美元左右。因此MMIC的發(fā)展前景極為廣闊。
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