1. 研究目的与意义
微波集成电路是工作在微波波段和毫米波波段，由微波无源元件、有源器件、传输线和互连线集成在一个基片上，具有某种功能的电路。微波集成电路可分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。MMIC是把有源和无源元器件制作在同一块半导体基片上的微波电路，工作频率从1GHz到100GHz。具有损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高等一系列优点，并可缩小电子设备体积、减轻重量、价格也降低不少，广泛应用于微波通信、GPS收发机、遥感遥控、雷达、电子对抗、射电天文、等系统中，对军用电子装备和民用电子产品都十分重要。
2. 国内外研究现状分析
微波集成电路可分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。混合微波集成电路是采用薄膜或厚膜技术，将无源微波电路制作在适合传输微波信号的基片上的功能块。电路是根据系统的需要而设计制造的。常用的混合微波集成电路有微带混频器、微波低噪声放大器、功率放大器、倍频器、相控阵单元等各种宽带微波电路。单片微波集成电路是采用平面技术，将元器件、传输线、互连线直接制做在半导体基片上的功能块。砷化镓是最常用的基片材料。微波集成电路起始于20世纪50年代。微波电路技术由同轴线、波导元件及其组成的系统转向平面型电路的一个重要原因，是微波固态器件的发展。60~70年代采用氧化铝基片和厚膜薄膜工艺;80年代开始有单片集成电路。
20 世纪40 年代，二战中雷达的出现和发展使得人们开始重视微波理论和技术。为了满足雷达系统对高频前端的要求，许多顶尖的科学家和工程技术人员聚集在一起，把微波领域推进到一个以波导立体电路为主的第一代微波电路迅猛发展时期。
随着航空航天技术的发展，要求微波电路和系统做到小型、轻量、性能可靠。60 年代发展起来平面混合集成电路，属于第二代的微波混合集成电路( hybrid microwave integrated circuit，hmic) ，由于其性能好、可靠性高、使用方便等优点，被迅速用于各种微波整机，在提高电子系统性能和小型化方面起到了显著作用。
3. 研究的基本内容与计划
混合微波集成电路用厚膜技术或薄膜技术将各种微波功能电路制作在适合传输微波信号的介质上，然后将分立有源元件安装在相应位置上组成微波集成电路。微波集成电路所用的介质有高氧化铝瓷、蓝宝石、石英、高优值陶瓷和有机介质等。电路形式有分布参数式微带电路和集总参数电路两种。有源器件使用封装的微波器件，或直接用芯片。微波集成电路的主要特点，是根据微波整机的要求和微波波段的划分进行设计和制造，所用集成电路多是专用的。常用的有微带混频器、微波低噪声放大器、微波集成功率放大器、微波集成振荡器、集成倍频器、微带开关、集成相控阵单元和各种宽带电路等。
单片微波集成电路将微波功能电路用半导体工艺制作在砷化镓材料或其他半导体材料的芯片上的集成电路。用硅材料制作的微波电路工作于 300~3000吉赫频段，可以视为硅线性集成电路的扩展，不包括在单片微波集成电路之内。
砷化镓单片微波集成电路的制作工艺，是在半绝缘砷化镓单晶片上用外延生长或离子注入硅形成有源层;注入氧或质子产生隔离层(或适合产生隔离层的其他离子);注入铍或锌形成pn结;通过电子束蒸发制作金属-半导体势垒;用亚微米光刻、干法刻蚀、钝化保护等工艺制作有源器件(如二极管、场效应晶体管)和无源元件(电感、电容、电阻和微带元件耦合器、滤波器、负载等)以及电路图形。电路设计也分为集总参数和分布参数两种形式。分布参数主要用于功率电路和毫米波集成电路。毫米波集成电路指工作在 30~300吉赫范围内的集成电路。
4. 研究创新点
纵观整个微波电路的发展历史，小型化是电子技术和系统发展的必然趋势，小型化微波/毫米波电路与子系统起着越来越重要的作用。军用电子产品追求高性能，民品则主要追求低成本，小型化是军民用电子产品共同追求的目标。要实现上述目标，集成技术是必由之路，集成化/度的高低反映出电子技术水平的先进与落后。小型化趋势加剧，使声、光、电、热、力集成度的提高，电磁兼容与散热难题更为突出。第一、二代微波电路中微波工程师起主导作用，第三代微波电路，微波工程师以设计为主，融合材料、微电子和工艺等技术，走FOUNDＲY 线之路;第四代将以系统/整机为主，多学科/多专业的融合与交叉。 |
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