微波集成電路電子科技大學電子科學與工程學院《微波集成電路》講義總學時：32學時開課時間：第9～16周主講教師：謝小強Email：xqxie@先修課程《微波技術基礎》《電磁場與電磁波》

或《電磁場理論》課程內容

講述微波集成電路的基本概念，電路元件之間的集成技術和電路設計方法。課程簡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（1837Morse）、電話（1876Bell）、光纖（1966，高錕，2009年諾貝爾物理學獎）無線通信——視距聲波

電磁波無線通信Review…1864年Maxwell1888年Hertz1896年Marconi移動通信Review…美國AN/FPS-115“鋪路爪”遠程預警雷達系統，有效偵測距離超過3000公里衛星通信應用：移動通信、同步衛星通信、低軌道衛星、互聯網…頻率：MHz、GHz、THz…Review…無線通信系統射頻前端：Review…無線通信系統射頻前端：Review…典型應用-RADAR、智能武器Review…典型應用-RADAR、智能武器典型應用-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：

為了達到在成本、尺寸、重量及可靠性等方面優于用電子管與波導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體晶片或介質基片上，構成具有獨立功能的電路單元。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導電膜，并在襯底上產生一定圖形構成完整功能的電路網絡。混合集成電路：前兩種電路的自然擴充，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而成的具有完整功能的電路或系統。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）按電路功能分類數字集成電路：用數字信號完成對數字量進行算術運算和邏輯運算的電路。線性集成電路：線性集成電路是以放大器為基礎的一種集成電路，主要包括放大器，穩壓器，乘法器，調制器等。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成，完成一定微波電路或系統功能的集成電路。1.1集成電路的概念及分類（3）按集成度（規模）分類依據：一片集成電路芯片上包含的邏輯門個數或元件個數1.1集成電路的概念及分類集成電路類型（按集成度分）小規模（SSI）中規模（MSI）大規模（LSI）超大規模（VLSI）模擬元器件數≤5050~100≥100——數字邏輯門數/元件數1~10/10~10010~100/100~1000100~10,000/100~100,000＞10,000/＞100,000微波集成電路發展：1.2微波集成電路20世紀40年代起20世紀60年代起20世紀70年代起20世紀90年代起21世紀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微波集成電路先進微波集成電路類型：3D微波集成技術：微波多芯片組件（MCM：Multi-chipModule）微系統：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：把分布參數平面傳輸線、封裝式晶體管或無封裝管芯、有獨立功能的半導體芯片、片式或小型分離元件等組合設計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)由分布參數平面傳輸線和集中參數元件完成;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：(1)復雜的微波電路很容易而且很精確地進行復制。(2)電路體積更小，重量更輕，更利于系統的微型化。(3)電路的可靠性更高，性能更優良。(4)便于和平面微帶線連接，便于調試達到最佳性能，也便于維修。1.2.1微波混合集成電路HMIC應用的最大限制是高功率輸出能力（1）微波固態器件功率輸出能力遠小于電真空器件。（2）HMIC由于體積減小，能量傳輸主要集中在較薄的介質基片內，介質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、有源半導體器件都制作在同一半導體芯片上，形成完整的電路或系統功能的微波集成電路。MMIC襯底材料特點：(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)性能穩定。1.2.2微波單片集成電路MMIC的特點：(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現。(2)性能、可靠性均得到改善。(3)電路尺寸、重量遠比HMIC小得多，適宜于航空、航天應用。(4)制作重復性和一致性好，便于大批量生產，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）：將多個裸芯片安裝在同一塊多層高密度互聯的基板上，并封裝在同一外殼內，具有一定部件或系統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展方向之一。SIP、SOC微波毫米波MCM的發展方向：(1)開發具有更加良好電器性能、機械性能、熱性能和化學性能的材料；(2)發展高成品率、高可靠性、高可修復性、高組裝密度和高散熱率的芯片鍵合技術；(3)發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