Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Монолитная микроволновой интегральной схемы (ММС), или MMIC (иногда произносится как "мимик"), – это тип интегральной схемы (ИС), работающей в диапазоне микроволновых частот (от 300 МГц до 300 ГГц). Эти устройства обычно выполняют функции микроволнового смешения, усиления мощности, малошумящего усиления и высокочастотной коммутации. Входы и выходы устройств ММС часто согласованы с характеристическим импедансом 50 Ом. Это упрощает их использование, поскольку при последовательном соединении ММС не требуется внешняя согласующая сеть. Кроме того, большинство микроволнового измерительного оборудования рассчитано на работу в 50-омной среде. ММС имеют небольшие размеры (от примерно 1 мм² до 10 мм²) и могут быть изготовлены массово, что способствовало распространению высокочастотных устройств, таких как сотовые телефоны. Первоначально ММС изготавливались из арсенида галлия (GaAs), полупроводника группы III-V. Он обладает двумя основными преимуществами перед кремнием (Si), традиционным материалом для реализации ИС: скорость устройства (транзистора) и полуизолирующий подложка. Оба фактора способствуют проектированию высокочастотных цепей. Однако скорость кремниевых технологий постепенно увеличивалась по мере уменьшения размеров транзисторов, и теперь ММС также могут быть изготовлены по кремниевой технологии. Основным преимуществом кремниевой технологии является ее более низкая стоимость производства по сравнению с GaAs. Диаметры кремниевых пластин больше (обычно от 8 до 12 дюймов по сравнению с 4–8 дюймами для GaAs), а стоимость пластин ниже, что снижает стоимость ИС. Изначально в ММС использовались металл-полупроводниковые полевые транзисторы (MESFET) в качестве активного элемента. В последнее время широкое распространение получили транзисторы с высокой подвижностью электронов (HEMT), псевдоморфные HEMT и биполярные транзисторы с гетеропереходом. Было показано, что другие технологии группы III-V, такие как фосфид индия (InP), обеспечивают более высокую производительность по сравнению с GaAs с точки зрения усиления, более высокой отсечки частоты и низкого уровня шума. Однако они, как правило, дороже из-за меньших размеров пластин и повышенной хрупкости материала. Кремний-германий (SiGe) – это полупроводниковая технология на основе Si, предлагающая транзисторы с более высокой скоростью, чем обычные кремниевые устройства, но с аналогичными преимуществами по стоимости. Нитрид галлия (GaN) также является вариантом для ММС. Поскольку транзисторы GaN могут работать при гораздо более высоких температурах и напряжениях, чем транзисторы GaAs, они идеально подходят для усилителей мощности на микроволновых частотах.
Monolithic microwave integrated circuit, or MMIC (sometimes pronounced "mimic"), is a type of integrated circuit (IC) device that operates at microwave frequencies (300 MHz to 300 GHz). These devices typically perform functions such as microwave mixing, power amplification, low noise amplification, and high frequency switching. Inputs and outputs on MMIC devices are frequently matched to a characteristic impedance of 50 ohms. This makes them easier to use, as cascading of MMICs does not then require an external matching network. Additionally, most microwave test equipment is designed to operate in a 50 ohm environment. MMICs are dimensionally small (from around 1 mm2 to 10 mm2) and can be mass produced, which has allowed the proliferation of high frequency devices such as cellular phones. MMICs were originally fabricated using gallium arsenide (GaAs), a III V compound semiconductor. It has two fundamental advantages over silicon (Si), the traditional material for IC realisation: device (transistor) speed and a semi insulating substrate. Both factors help with the design of high frequency circuit functions. However, the speed of Si based technologies has gradually increased as transistor feature sizes have reduced, and MMICs can now also be fabricated in Si technology. The primary advantage of Si technology is its lower fabrication cost compared with GaAs. Silicon wafer diameters are larger (typically 8" to 12" compared with 4" to 8" for GaAs) and the wafer costs are lower, contributing to a less expensive IC. Originally, MMICs used metal semiconductor field effect transistors (MESFETs) as the active device. More recently high electron mobility transistor (HEMTs), pseudomorphic HEMTs and heterojunction bipolar transistors have become common. Other III V technologies, such as indium phosphide (InP), have been shown to offer superior performance to GaAs in terms of gain, higher cutoff frequency, and low noise. However, they also tend to be more expensive due to smaller wafer sizes and increased material fragility. Silicon germanium (SiGe) is a Si based compound semiconductor technology offering higher speed transistors than conventional Si devices but with similar cost advantages. Gallium nitride (GaN) is also an option for MMICs. Because GaN transistors can operate at much higher temperatures and work at much higher voltages than GaAs transistors, they make ideal power amplifiers at microwave frequencies.