超宽带单片五位数字衰减器的分析

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文微波、毫米波单片集成电路计划。而当时在门类众多的MMIC电路中，放大器技术的研究是核心内容。经过二十多年的发展，现今MMIC中所用的半导体器件产品门类众多，但材料主要还是以GaAs为主，有时还会与InP等其他化合物相结合使用。产品包括了微波分立器件、微波混合集成电路、微波单片集成电路和高速数字集成电路(HighSpeedDigitalIntegratedCircuit，HSDIC)，已经在军事电子及民用电子工业中占据了相当重要的地位，成为未来电子器件产业发展的主要方向。现阶段由于设计技术和工艺加工方法日趋成熟，在全球个人移动通信、卫星广播

2、电视、空中交通管理、汽车防撞雷达、公路交通控制、其他仪表和消费类产品巨大市场的强力推动下，无论学术、商业、军事部门都对MMIC的研究表现出极大的热情，倾注了巨大的投资。21世纪将是光电子技术的时代，光电设备将成为电子通信及电子对抗中最主要的也是最重要的部分，将微波、毫米波和光波集成在一个单片上，可以集合三者的优点，为信号的传输提供极大的便利。因而如何实现超宽带微波、毫米波与光电单片集成已成为现阶段最关键的技术之一。目前国际上MMIC的总的发展方向是：高增益、高线性、高功率、高效率、高可靠性，低电压、低功耗和低成本。三大主要半导体集成电路工业基地分别在美国，日本和西欧

3、，这些国家在很早就很重视MMIC的设计和制造工艺的研究，拥有很多非常完善的GaAs工艺线，可以提供非常完善的多品种、成熟工艺、大晶圆的批量生产。我国的MMIC产业起步较晚，底子比较薄，加之国外对先进技术的限制封锁，发展中困难重重。但经过老一辈科学家的辛勤奋斗，也取得了一定的成绩。自80年代以来，共研制出覆盖S，C，X，Ku，Ka等波段的几十种单片微波集成电路及模块，填补了多项国内的技术空白，为我国MMIC技术的发展打下了坚实的基础。新成果范围广泛，包括了GaAs单片行波放大器，低噪声放大器，混频器，数字衰减器，数字移相器，开关等电路与子系统。与发达国家相比，我国的M

4、MIC产业还是相当薄弱的，无论在材料基础、工艺设备、加工精度、产品一致性、成品率以及芯片集成度方面都落后于发达国家。且国内研发的功率放大等电路普遍存在问题，如增益带宽小，频率上限不高，电路参数一致性差，成品率较低，成本高等。国内有清华大学，东南大学，西安交通大学，上海交通大学，西安电子科技大学以及信息产业部13研究所，中科院上海冶金研究所和南京电子器件研究所等单位在从事相关研究。他们大约在1970年开始研究MESFET，随着技术的发展与变革，到了80年代转为研究双栅MESFET，HEMT，pHEMT及MMIC，90年代出现了适用于高功率放大器的HBT，又成为了其主要

5、的研究对象之一。通过对比同类产品发现，国外大多采用0.25um或0.15um栅长的pHEMT器件，甚至有报道显示有些研究所已经开始采用0.08um栅长的pHEMT器件，由于栅长短且材料性能出色，器件具有更加优良的高频率、大功率、高增益的性能特性。而国内工艺线落后，难以完成短栅长的管芯的加工，故多采用0.5um栅长的pHEMT器件，频率和2杭州电子科技大学硕士学位论文增益特性相比较差，直接限制影响了我国MMIC的发展。具体到工艺线，美国和欧洲技术成熟，具有多标准的工艺线用于生产适用于不同电路的电子器件，现阶段甚至已经在进行45nm器件的研发。他们可以提供多种类、高成品

6、率的大晶圆批量生产。而我国于70年代末开始研究MMIC，但是由于资金问题及国外的技术封锁，我们的半导体工艺装备和技术相对落后很多，发展缓慢。而作为MMIC研究的基础，工艺方面的落后这直接导致了MMIC研究发展缓慢，直至现阶段国内仅有少数几条供试研制作的试制线，与发达国家差距较大。今后我国应该加大资金、人力投入，多与国外开展技术交流与合作，努力提高工艺技术，从工艺基础开始提高自己，通过改造或者直接研发出能实现0.25um栅长、大晶圆的标准工艺线，并且加强在异质结器件、新的功率器件和电路方面的研究开发，努力追赶国外先进的技术水平，争取实现半导体材料制作、器件和电路优化设

7、计、芯片批量生产、在片测试分析、封装测试及应[2]用一条龙的产业化道路，为我国的国防、航天和民用事业提供良好的科技保障。1.2MMIC的应用单片微波集成电路在军用系统中有重大的应用意义。除了体积小、功耗低、成本低、可靠性高等优点外，由于单片微波集成电路经常使用GaAs工艺，而GaAs本身具有较强的抗辐射作用，这就决定了单片微波集成电路对各种高科技武器具有的重要价值。因而它被广泛用于各种先进的战术导弹、通信系统、电子战、陆海空基的各种先进的相控阵雷达。最为外界所知的便是有源相控阵中MMIC的应用，因而在这里针对有源相控阵中MMIC的具体应用进行了介绍。有源阵有许多