微波集成電路 課件 第一章 緒論

微波集成電路電子科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院《微波集成電路》講義總學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)開課時(shí)間：第9～16周主講教師：謝小強(qiáng)Email：xqxie@先修課程《微波技術(shù)基礎(chǔ)》《電磁場(chǎng)與電磁波》

或《電磁場(chǎng)理論》課程內(nèi)容

講述微波集成電路的基本概念，電路元件之間的集成技術(shù)和電路設(shè)計(jì)方法。課程簡(jiǎn)介微波在電磁頻譜中的位置Review…Review…Review…通信方式：有線通信——電報(bào)（1837Morse）、電話（1876Bell）、光纖（1966，高錕，2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）無線通信——視距聲波

電磁波無線通信Review…1864年Maxwell1888年Hertz1896年Marconi移動(dòng)通信Review…美國AN/FPS-115“鋪路爪”遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)，有效偵測(cè)距離超過3000公里衛(wèi)星通信應(yīng)用：移動(dòng)通信、同步衛(wèi)星通信、低軌道衛(wèi)星、互聯(lián)網(wǎng)…頻率：MHz、GHz、THz…Review…無線通信系統(tǒng)射頻前端：Review…無線通信系統(tǒng)射頻前端：Review…典型應(yīng)用-RADAR、智能武器Review…典型應(yīng)用-RADAR、智能武器典型應(yīng)用-RADAR、智能武器Review…目錄第一章緒論第二章微波集成傳輸線第三章微波無源集成電路第四章微波固態(tài)器件第五章微波混合集成電路第六章微波單片集成電路第一章緒論1.1集成電路的概念及分類1.2微波集成電路概念1.3本課程的內(nèi)容和特色1.1集成電路的概念及分類集成電路（IC）概念：

為了達(dá)到在成本、尺寸、重量及可靠性等方面優(yōu)于用電子管與波導(dǎo)同軸線搭建的立體電路的目的，將所需的全部電路元件制作在一塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，構(gòu)成具有獨(dú)立功能的電路單元。IntelP4微處理器頻譜儀1.1集成電路的概念及分類集成電路的分類（1）按電路制作工藝分類單片集成電路：將有源和無源電路元件集成在一片半導(dǎo)體襯底上，形成完整電路功能的集成電路。薄膜或厚膜集成電路：在絕緣襯底上淀積電阻或?qū)щ娔?，并在襯底上產(chǎn)生一定圖形構(gòu)成完整功能的電路網(wǎng)絡(luò)?；旌霞呻娐罚呵皟煞N電路的自然擴(kuò)充，包含有源和無源器件及單片集成電路，在同一絕緣襯底上組合并互聯(lián)而成的具有完整功能的電路或系統(tǒng)。1.1集成電路的概念及分類1.1集成電路的概念及分類（2）按電路功能分類數(shù)字集成電路：用數(shù)字信號(hào)完成對(duì)數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路。線性集成電路：線性集成電路是以放大器為基礎(chǔ)的一種集成電路，主要包括放大器，穩(wěn)壓器，乘法器，調(diào)制器等。微波集成電路：微波集成電路指由微波集成傳輸線和微波固體器件構(gòu)成，完成一定微波電路或系統(tǒng)功能的集成電路。1.1集成電路的概念及分類（3）按集成度（規(guī)模）分類依據(jù)：一片集成電路芯片上包含的邏輯門個(gè)數(shù)或元件個(gè)數(shù)1.1集成電路的概念及分類集成電路類型（按集成度分）小規(guī)模（SSI）中規(guī)模（MSI）大規(guī)模（LSI）超大規(guī)模（VLSI）模擬元器件數(shù)≤5050~100≥100——數(shù)字邏輯門數(shù)/元件數(shù)1~10/10~10010~100/100~1000100~10,000/100~100,000＞10,000/＞100,000微波集成電路發(fā)展：1.2微波集成電路20世紀(jì)40年代起20世紀(jì)60年代起20世紀(jì)70年代起20世紀(jì)90年代起21世紀(jì)微波集成電路的類型：微波混合集成電路（HMIC:HybridMicrowaveIntegratedCircuits）微波單片集成電路（MMIC:MonolithicMicrowaveIntegratedCircuits）

1.2微波集成電路先進(jìn)微波集成電路類型：3D微波集成技術(shù)：微波多芯片組件（MCM：Multi-chipModule）微系統(tǒng)：SOC（SystemOnChip）、SIP(SystemInaPackage)1.2.1微波混合集成電路微波混合集成電路定義：把分布參數(shù)平面?zhèn)鬏斁€、封裝式晶體管或無封裝管芯、有獨(dú)立功能的半導(dǎo)體芯片、片式或小型分離元件等組合設(shè)計(jì)成具有完整功能的微波集成電路。微波混合集成電路:無源電路(無源元件)由分布參數(shù)平面?zhèn)鬏斁€和集中參數(shù)元件完成;有源器件通過焊接或金絲鍵合等工藝與之配合連接而成。微波混合集成電路特點(diǎn)：(1)復(fù)雜的微波電路很容易而且很精確地進(jìn)行復(fù)制。(2)電路體積更小，重量更輕，更利于系統(tǒng)的微型化。(3)電路的可靠性更高，性能更優(yōu)良。(4)便于和平面微帶線連接，便于調(diào)試達(dá)到最佳性能，也便于維修。1.2.1微波混合集成電路HMIC應(yīng)用的最大限制是高功率輸出能力（1）微波固態(tài)器件功率輸出能力遠(yuǎn)小于電真空器件。（2）HMIC由于體積減小，能量傳輸主要集中在較薄的介質(zhì)基片內(nèi)，介質(zhì)基片擊穿功率限制了電路的最大功率容量。1.2.1微波混合集成電路微波單片集成電路(MMIC)：把無源電路、無源器件、有源半導(dǎo)體器件都制作在同一半導(dǎo)體芯片上，形成完整的電路或系統(tǒng)功能的微波集成電路。MMIC襯底材料特點(diǎn)：(1)有較高的電阻率，可以做微波傳輸線；(2)有較高的電子遷移率，可以做微波器件；(3)性能穩(wěn)定。1.2.2微波單片集成電路MMIC的特點(diǎn)：(1)器件工作頻率提高，頻帶加寬，高頻率，多倍頻程電路容易實(shí)現(xiàn)。(2)性能、可靠性均得到改善。(3)電路尺寸、重量遠(yuǎn)比HMIC小得多，適宜于航空、航天應(yīng)用。(4)制作重復(fù)性和一致性好，便于大批量生產(chǎn)，成本得到降低。1.2.2微波單片集成電路1.2.3微波毫米波多芯片組件多芯片組件（Mult-chipModule，MCM）：將多個(gè)裸芯片安裝在同一塊多層高密度互聯(lián)的基板上，并封裝在同一外殼內(nèi)，具有一定部件或系統(tǒng)功能的高密度微電子組件。MCM是微波混合集成電路的小型化發(fā)展方向之一。SIP、SOC微波毫米波MCM的發(fā)展方向：(1)開發(fā)具有更加良好電器性能、機(jī)械性能、熱性能和化學(xué)性能的材料；(2)發(fā)展高成品率、高可靠性、高可修復(fù)性、高組裝密度和高散熱率的芯片鍵合技術(shù)；(3)發(fā)展高可靠性的毫米波MCM用的芯片和元件；(4)微波毫米波MCM的