微波、毫米波GaN HEMT与MMIC的新进展(续)

3 MMIC技术 在芯片上由GaN HEMT有源器件和无源元件(如MIM电容、薄膜电阻和衬底上的通孔等)所组成的微波单片集成电路(MMIC)和GaN HEMT分立晶体管几乎同步发展,MMIC技术的发展使GaNHEMT器件的电路应用能减少体积和质量,适应高频率的需求和批量生产.目前4英寸(1英寸=2.54 cm)圆片级GaN MMIC加工线已经成熟,GaN MMIC的工作频率已覆盖微波到3 mm波段,GaN MMIC的性能向高效率、高功率、宽频带和多功能集成的方向发展.     

化合物微波半导体器件

本文评述化合物微波半导体器件的现状和未来发展。对几种主要的微波器件的原理和结构作了描述。虽然,GaAs基器件无疑占据微波器件的主导地位,但InP基器件也有了重大进展。最近几年化合物微波器件主要沿着如下五个方向进展:(1)更高频高速;(2)更大功率;(3)更低噪声;(4)MMIC和VHSIC;(5)OEIC。与此同时,微波两端器件如Mixer二极管、IMPATT和TED等在毫米波和亚毫米波段仍然是重要的,而GaAsMESFET、MODFET(HEMT)和HBT在微波毫米波器件的研究和发展中更为活跃,三端器件将有希望工作到100GHz。随着InP基工艺技术的成熟,将很快可见到微波和光电子的相互结合。由于MBE和MOCVD的特有能力,可生长原子级平整的超薄层及高质量的三元或四元多层材料而涌现出很多新型器件:PHEMT、HET、RBT、PDB等等。以“能带工程”为基础的微结构研究最终将引导化合物微波器件的新纪元。     

GaAs微波单片集成电路的主要失效模式及机理

从可靠性物理角角度，深入分析了引起砷化镓微波单片机集成电路（GaAs MMIC)退化或失效的主要失效模式及其失效机理，明确了GaAs MMIC的可靠性问题主要表现为有源器件、无源器件和环境因素等引入损伤退化，主要的失效部位是MMIC的有源器件。     

发展氮化镓集成电路的考虑

介绍了氮化镓微电子器件的优势和现状。提出将GaNHEMT作为微波器件用于混合微波集成电路(MIC)和微波单片集成电路(MMIC),在射频输出功率、器件优值等方面,均具有明显优点,并列举了成功的例子。为了加快发展MMIC,必须解决好几个关键问题,即提高材料质量和尺寸,完善制造工艺,克服器件电流下降、增益过早饱和与射频输出功率退化等现象。     

X-波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)以其高输出功率密度、高电压工作和易于宽带匹配等优势将成为下一代高频固态微波功率器件.微波功率器件主要有内匹配功率管和功率单片微波集成电路(MMIC)两种结构形式,功率MMIC尽管其研制成本相对较高,但功率MMIC可实现宽带匹配,同时功率MMIC的体积较内匹配功率管小得多,是满足诸如X波段TlR组件应用不可或缺的结构形式.功率MMIC的结构形式主要有微带和共面波导(CPW)两种,相比于CPW结构,微带结构的MMIC芯片面积更小,特别是对于大栅宽器件,微带结构的通孔接地更有利于寄生参量的减小,有利于提高MMIC的性能,因此微带结构也是应用更为广泛的MMIC结构形式.     

混合与单片微波电路的比较——成本问题

近几年来,微波杂志和通俗期刊的读者已经注意到微波研究和发展的一个重要领域——GaAs单片微波集成电路(MMIC)。这些MMIC的工艺和电路设计技巧已影响到很多微波领域的部门,而它们以前是采用普通混合微波集成电路(MIC)或波导元件和系统的。现在,MMIC工艺和电路设计的发展已经表明了高达大约35GHz的惊人结果,其电路设计更多地借助于计算机辅助测试(CAM)和计算机辅助设计(CAD)。到目前为止,大概MMIC最感兴趣的方面是这种单片集成的方式,其中,GaAs MES FET被用于完成多种功能,如:放大、变频、振荡、相移、开关等,特别是在许多情况下,在这些特殊电路范围内,FET优于其它器件。虽然批量生产GaAs MMIC有希望成为一种价格低、性能好、尺寸小和可重复的好方法(这类似于以前的硅集成电路),但对于微波工业,通常还有大量的要求不能满足。另外,混合MIC装配的惊人技艺已在世界范围内建立,而且,对于特殊要求的微波元件,混合MIC可以提供最佳的解决办法。因此,很自然地,许多微波工艺部门持怀疑的态度来看待MMIC,并指出这种特殊方法的缺点。MMIC的设计者们则保持强有力的步调,而致力于混合MIC的设计者们却不断地改善其能力,以生产更多成熟的、小型的和廉价的元件。本文评论了这两种生产微波元件的方法的相对优点和现状,得出了有关这两种竞争工艺前景的几点结论。     

微波、毫米波GaN HEMT与MMIC的新进展

综述了近几年微波、毫米波氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)与单片微波集成电路(MMIC)在高效率、宽频带、高功率和先进热管理等方面的应用创新进展.介绍了基于GaN HEMT器件所具有的高功率密度和高击穿电压,采用波形工程原理设计的各类开关模式的高效率功率放大器,以及基于GaN HEMT器件的高功率密度、高阻抗的特点与先进的宽带拓扑电路和功率合成技术相结合的宽频带和高功率放大器.详细介绍了微波高端和毫米波段的高效率、宽频带和高功率放大器,多功能电路和多功能集成的GaN MMIC.最后阐述了由于GaN HEMT的功率密度是其他半导体器件的数倍,其先进热管理的创新研究也成为热点.     

砷化镓微波单片集成电路在移动通讯中的应用

随着移动通讯的不断发展,原来主要用于军事目的的砷化镓微波单片集成电路(MMIC)日益受到民用产业的重视。本文主要介绍砷化镓MMIC的基本原理和在移动通讯中的应用概况,并对它的发展前景作了预测。     

X-波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC

<正>AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)以其高输出功率密度、高电压工作和易于宽带匹配等优势将成为下一代高频固态微波功率器件。微波功率器件主要有内匹配功率管和功率单片微波集成电路(MMIC)两种结构形式,功率MMIC尽管其研制成本相对较高,但功率MMIC可实现宽带匹配,同时功率MMIC的体积较内匹配功率管小得多,是满足诸如X     

利用MEMS技术制作MMIC的三维电容电感和滤波器

随着信息时代的发展,对于无线通信设备中的一些外接的分立元件的微型化、低功耗及可携带性提出了更高的要求。现在通常采用单片微波集成电路(MMIC)技术来制作微波电路器件。传统的MMIC技术制作电路的特点是:用半绝缘材料(GaAs)作绝缘衬底;将衬底的背面金属化,且作为地。但是MMIC技术也存在其不可避免的缺点:由于GaAs的成本较高,使得采用MMIC技术制作的微波器件的成本也比较高;当频率大于12GHz后,器件必须用通孔才能做到与地充分接触,而且毫米波通过通孔使电路性能变差;还有采用MMIC技术制作的无源器件的面积占到了整个器     

GaAs微波单片集成电路(MMIC)的可靠性研究

本文介绍了GaAs MMIC的可靠性研究与进展，重点介绍了工艺表征工具（TCV）、工艺控制监测（PCM）和统计工艺控制（SPC）等实现产品高质量、高可靠性和可重复性的可靠性保障技术，为国内GaAs MMIC可靠性研究提供了新的思路。     

微波固态宽带放大器机助设计方法的研究与进展

本文综述小信号微波固态宽带放大器机助设计方法的研究与进展,重点介绍以实频技术为基础的实频数据设计法。对发展动向作了简要分析,阐明了进一步探讨CAD方法对促进我国MIC及MMIC发展的意义。     

Monolithic Microwave Integrated Circuits: An Historical Perspective

Monolithic microwave integrated-circuit (MMIC) technology as it exists today has evolved from events that occurred during the middle-to-late 1950's and early 1960's. These events are reconstructed through a review of the published literature, government contract reports and proposals, U.S. patents, and private communications with individuals directly involved in early MMIC development. No single point in time can be viewed as that historical moment when the idea of an MMIC was formalized; rather, the idea evolved over a period of time as a direct result of the successful development of analog and digital IC's and the push by the military services (primarily the Air Force at Wright Patterson) to apply semiconductor technology in defense systems, the evolutionary period is presented in chronological order and includes a discussion of the role played by the Molecular Electronics for Radar Applications program. Early development activities were pursued, with both silicon and GaAs used as the monolithic material. These activities, the early problems encountered with both materials, and the influence the problems had in molding today's technology are described.     

微波毫米波功率单片电路CAD

从功率ＦＥＴ大信号建模、功率ＭＭＩＣ设计方法以及ＣＡＤ同工艺因素的结合等方面论述了功率单片电路的ＣＡＤ应用技术。     

Si微波瓦级功率放大模块的设计与研制

介绍了管壳封装的硅微波瓦级功率放大 (线性 )模块的研制工作。采用芯片组装及内匹配技术 ,大大减小了模块的体积与重量 ,且易于级联 ,有利于整机系统的小型化     

雷达用微波功率器件的发展趋势

本文从雷达技术发展的角度阐述了雷达用微波功率器件的发展趋势，并指出今后将主要发展ＭＰＭ，ＭＭＩＣ，毫米波真空器件和真空微电子器件。     

W及以上波段MMIC放大器的研究进展

在阐述W及以上波段MMIC放大器性能的基础上,回顾了以InP HEMT MMIC放大器为主流技术的W及以上波段MMIC放大器的研究进展,介绍了基于InP HBT、GaAs MHEMT和SbHEMT的MMIC放大器的研制水平,指出目前研制的W及以上波段MMIC放大器的应用领域,突显其在MMIC高端技术领域的重要性.针对欧美国家在该领域飞速发展而我国处于相对劣势的现状,对我国研发W及以上波段MMIC放大器提出初步建议.     

Ku波段单片功率放大器设计与制作

介绍了一种Ku波段GaAs功率放大器芯片的研制过程。芯片采用电抗匹配电路结构,三级级联放大,末级采用多胞器件进行功率合成,实现了电路的高增益和所要求的功率输出;另外,还对元器件模型技术、GaAsMM IC测试技术等进行了相应描述。在芯片的研制过程中,利用ADS软件进行仿真及优化,利用电磁场仿真进行版图设计。在4英寸(100 mm)0.25μmGaAs PHEMT工艺线上完成芯片制作,在12.5～15.0 GHz的频率范围内,脉冲饱和输出功率Po大于34.7 dBm(脉宽100μs,占空比10%),功率增益Gp大于19.7 dB,功率附加效率PAE大于30%,功率增益平坦度小于±0.4 dB。该芯片可以应用到许多微波系统中。     

微波功率管壳封装

本文论述了微波功率器件和单片集成电路封装的重要性，及其工作原理、关键技术、封装材料的选择、管壳制造和密封技术、可靠性及结论。